JP2009510528A - 大有効面積高閾値光ファイバ - Google Patents

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Abstract

誘導ブリルアン散乱に対する高閾値を有する光導波ファイバ。光ファイバの光学有効面積は望ましくは大きく、ゼロ分散波長は望ましくは低い。

Description

関連出願
本出願は、2005年10月3日出願の米国出願No.11/243,336の利益を享受することを請求し、該米国出願の全内容を本出願に含めることとする。
発明の分野
本発明は高SBS閾値光ファイバに関する。より望ましくは、本発明は大有効面積を有する高SBS閾値光ファイバに関する。
発明の背景
誘起ブリルアン散乱(SBS:Stimulated Brillouin Scattering)は多くの光学伝送系において非線形効果を支配的にもたらしている。多くのシステムにおいて、高SN比(SNR)を維持しつつ大きなパワーを光学ファイバに入射することが望まれている。しかしながら、光ファイバに入射される入射信号の信号パワー又は入射パワーが増大するにつれ、入射パワーはある特定の閾値パワーを超え、信号パワーの一部がSBSによって反射信号として反射される。その結果、信号パワーの大部分がSBSによって送信機に向って後方反射され得る。さらに、散乱過程によって、信号波長における騒音レベルが増大してしまう。信号パワーの減少とノイズの増大によって、SNRが低下し且つ性能が劣化せさてしまう。
有限温度では、熱励起は結晶中のフォノンと同様にガラス内で生じ、これらの振動モードと低強度信号光との相互作用によって、ブリュアン散乱が自然発生的に生ずる。光波場が強くなりと、入射光が強くなり且つ圧力波又は音波を生ずる反射光が自然発生的に生ずるので、電気ひずみを通して圧力波又は音波が生ずる。圧力が変化すると物質密度が変化し、その結果、屈折率が変動してしまう。最終的に、光波の電界成分が強くなると、圧力波又は音波が生じ、密度がゆらいでしまう。音波によって屈折率が変化し、ブラッグ回折を通して反射光の振幅が強まる。光ファイバのSBS閾値以上においては、誘起されたフォトン数が非常に多く、その結果、反射場が強くなり、伝送される光学パワーが制限され、SNRが低減されてしまう。
発明の概要
本明細書に開示されているのは、誘導ブリルアン散乱に対して高閾値を有する光導波ファイバである。その光ファイバの光学有効面積は望ましくは大きい。その光ファイバは、少なくとも一つの光学モードと、L01音響モードとL02音響モードを含む複数の音響モードとを導波する。その光ファイバは、相対屈折率分布及び中心線を有するコアと、コアを囲み且つコアに直接隣接するクラッド層を含んでいる。
実施例の1グループにおいて、本明細書に開示された光ファイバは、長さと、コアと、コアを囲み且つ直接隣接するクラッド層を含む。コアは、相対屈折率分布及び中心線を有し、最大相対屈折率Δ1MAXを有する中央領域と、最小相対屈折率Δ2MINを有し且つ内部領域を囲み且つ直接隣接する中間領域と、最大相対屈折率Δ3MAXを有し且つ中間領域を囲み且つ直接隣接する外側領域を含み、Δ1MAX>Δ2MINでありΔ3MAX>Δ2MINである。光ファイバは1550nmにおいて減衰を有し、約9.3+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大なるdBm単位の絶対SBS閾値を有するようにコアの屈折率が選択され、Lはkm単位の長さであり、αは1550nmにおけるdB/km単位の減衰である。望ましくは、コアの屈折率は、1550nmにおいて80μm2より大の光学有効面積を与えるように選択される。望ましくは、コア屈折率は、1400nmより小のゼロ分散波長を与えるように選択される。望ましくは、コア屈折率は、1550nmの波長で15ps/nm−kmより大である分散を与えるように選択される。望ましくは、コア屈折率は、1550nmにおいて0.07ps/nm2−kmより小である分散スロープを与えるように選択される。好適実施例では、Δ1MAX>0.4%である。望ましくは、絶対SBS閾値は約9.5+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大である。望ましくは、1550nmでの減衰は0.23dB/kmより小であり、より望ましくは0.22dB/kmより小であり、さらに望ましくは0.21dB/kmより小であり、さらに望ましくは0.2dB/kmより小である。
望ましくは、Δ1MAX>0、Δ3MAX>0、及びΔ2MIN>0である。望ましくは、クラッドに対する全体のコアの屈折率は0より大である。
実施例の1サブセットにおいては、Δ1MAXはΔ3MAXより大である。別のサブセットにおいては、Δ1MAXはΔ3MAXに実質的に等しい。さらに別のサブセットにおいては、Δ1MAXはΔ3MAXより小である。
望ましくは、|Δ1MAX−Δ2MIN|>0.25%であり、より望ましくはΔ1MAX−Δ2MIN>0.25%である。望ましくは、Δ2MIN<0.4%であり、より望ましくは、Δ2MINは0.1と0.4%との間にある。いくつかの好適実施例では、Δ2MINは0.1と0.3%との間にある。他の好適実施例では、Δ2MINは0.2と0.3%でとの間にある。
望ましくは|Δ3MAX−Δ2MIN|>0.10%であり、より望ましくはΔ3MAX−Δ2MIN>0.10%である。好適実施例では、Δ1MAX>0.4%、Δ1MAX−Δ2MIN>0.25%であり、Δ2MINは0.1と0.4%でとの間にあり、Δ3MAX−Δ2MIN>0.10%である。
好適実施例においては,絶対SBS閾値は約9.5+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大である。
いくつかの好適実施例では、1550nmでの光学有効面積は、90μm2より大である。他の好適実施例では、1550nmでの光学有効面積は、100μm2より大である。
いくつかの好適実施例では、ゼロ分散波長は1230と1400nmとの間にある。他の好適実施例では、ゼロ分散波長は1230と1340nmとの間にある。さらに、他の好適実施例では、ゼロ分散波長は1280と1340nmとの間にある。
望ましくは、光ファイバは、少なくとも一つの光学モードと、L01音響モードとL02音響モードを含む複数の音響モードとを導波し、第1音響モードL01は、光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有し、第2音響モードL02は、光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する。望ましくは、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。
好適実施例では、1550nmにおける光学有効面積は80μm2より大であり且つ120μm2より小である。
本明細書において開示された光通信システムは、送信機と、受信機と、送信機と受信機とに光学的に接続された光伝送線を含み、光伝送線は、本明細書において開示された光ファイバを含み、光ファイバは第2の光ファイバに光学的に接続されている。第2の光ファイバは1550nmにおいて−70と−150ps/nm−kmとの間にある分散を有する。
実施例の別のグループにおいては、本明細書に開示された光ファイバは、長さと、相対屈折率分布及び中心線を有するコアと、コアを囲み且つコアに直接隣接するクラッド層とを含み、コアは最大相対屈折率ΔMAXを有し、ΔMAX>0.4%であり、光ファイバは1550nmにおいて減衰を有し、絶対SBS閾値が約9.8+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大となるようにコアの屈折率が選択され、Lはkm単位の長さであり、αは1550nmにおけるdB/km単位の減衰である。好適実施例では、ΔMAXは0と1μmとの間における半径に位置している。望ましくは、コア屈折率は、1550nmにおいて80μm2より大の光学有効面積を与えるように選択されている。好適実施例では、絶対SBS閾値は約10.0+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大である。望ましくは1550nmでの減衰は0.23dB/kmより小、より望ましくは0.22dB/kmより小、さらに望ましくは0.21dB/kmより小、さらに望ましくは0.2dB/kmより小である。いくつかの好適実施例では、1550nmでの減衰は0.19dB/kmより小である。
いくつかの好適実施例では、光ファイバは、1310μmにおける減衰よりも大である0.3dBよりも大でない1380μmにおける減衰を有する。
望ましくは、クラッドに対する全体のコアの屈折率は0%より大である。
いくつかの好適実施例では、コアの実質的に全ての部分、より望ましくはコアの全ての部分がアルファが1より小であるアルファ分布を有する相対屈折率を有する。
他の好適実施例では、コアは、中央部と、中央部を囲み且つ直接隣接する外側領域を含み、中央部がΔMAXを含む。
さらに他の好適実施例では、コアは、最大相対屈折率Δ1MAXを有する中央領域と、最小相対屈折率Δ2MINを有し且つ中央領域を囲み且つ直接隣接する中間領域と、最大相対屈折率Δ3MAXを有し且つ中間領域を囲み且つ直接隣接する外側領域を含み、Δ1MAX>Δ2MINであり、Δ3MAX>Δ2MINである。望ましくは、Δ1MAX>0であり、Δ3MAX>0であり、Δ2MIN>0である。
実施例の1サブセットにおいては、Δ1MAXがΔ3MAXより大である。別のサブセットでは、Δ1MAXがΔ3MAXに実質的に等しい。さらに別のサブセットでは、Δ1MAXがΔ3MAXより小である。
望ましくは|Δ1MAX−Δ2MIN|>0.25%であり、より望ましくはΔ1MAX−Δ2MIN>0.25%である。望ましくは、Δ2MIN<0.4%であり、より望ましくは、Δ2MINは0.1と0.4%との間である。いくつかの好適実施例では、Δ2MINは0.1と0.3%との間である。他の好適実施例では、Δ2MINは0.2と0.3%との間である。
望ましくは、|Δ3MAX−Δ2MIN|>0.10%である。より望ましくは、Δ3MAX−Δ2MIN>0.10%である。
本明細書において開示された光通信システムは、送信機と、受信機と、送信機と受信機とに光学的に接続された光伝送線を含み、光伝送線は、本明細書において開示された光ファイバを含み、光ファイバは第2の光ファイバに光学的に接続されている。第2の光ファイバは1550nmにおいて−70と−150ps/nm−kmとの間にある分散を有する。
望ましくは、光ファイバは、少なくとも一つの光学モードと、L01音響モードとL02音響モードを含む複数の音響モードとを導波し、第1音響モードL01は、光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有し、第2音響モードL02は、光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する。望ましくは、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。
好適実施例では、1550nmにおける光学有効面積は80μm2より大であり且つ120μm2より小である。
望ましくは、光ファイバは、1400nmより小の、より望ましくは1340nmより小のゼロ分散波長(分散ゼロ又は(0)を有する。望ましくは、光ファイバは1550nmの波長において15と21ps/nm−kmとの間の分散を有する。
好適実施例では、1550nmの光学有効面積は80μm2より大であり、第1音響モードL01は、光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有し、第2音響モードL02は、光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有し、そして、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。望ましくは、AOEAL01とAOEAL02は光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも180μm2である。より望ましくは、AOEAL01とAOEAL02は光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも190μm2である。望ましくは、1550nmでの減衰は0.23dB/kmより小、より望ましくは0.22dB/kmより小、さらに望ましくは0.21dB/kmより小、さらに望ましくは0.2dB/kmより小である。いくつかの好適実施例では、1550nmでの減衰は0.19dB/kmより小である。
好適実施例では、光ファイバは、1310と1340nmとの間、より望ましくは1320と1340nmとの間における波長で零分散を有する。他の好適実施例では、光ファイバは、1320nmより小、より望ましくは1290と1320nmとの間における波長で零分散を有する。
いくつかの好適実施例では、光ファイバは1550nmの波長において15と17ps/nm−kmとの間の分散を有する。他の好適実施例では、光ファイバは1550nmの波長において17と20ps/nm−kmとの間の分散を有する。
いくつかの好適実施例では、光ファイバは85μm2より大である光学有効面積を有する。他の好適実施例では、光ファイバは95μm2より大である光学有効面積を有する。さらに、他の好適実施例では、光ファイバは100μm2より大である光学有効面積を有する。
望ましくは、光ファイバは、1550nmにおいて、15dBより小の、より望ましくは10dBより小のピン配列曲げ損失を示す。
望ましくは、光ファイバは、1dB/mより小の、より望ましくは0.7dB/mより小の横荷重減衰を示す。
好適実施例では、コアは中心線から1μmの半径に拡がり、且つ0.25%より大であり且つ0.5%より小である相対屈折率を有する第1部分を含む。
望ましくは、本明細書に説明され且つ開示された光ファイバは、約1260nmと約1650nmの間の複数の動作波長帯において適切な性能を示す。より望ましくは、本明細書に説明され且つ開示された光ファイバは、約1260nmと約1650nmの間の複数の動作波長おいて適切な性能を示す。好適実施例では、本明細書に説明され且つ開示された光ファイバは、少なくとも1310nm帯及び1550nm帯において適合することができる二重帯ファイバである。
本発明の好適実施例について詳細に説明する。本発明の実施例は添付の図面に示されている。
発明の詳細な説明
本発明の付加的な機能及び利点について、詳細な説明において説明する。詳細な説明は、特許請求の範囲と添付図面と共に以下の説明で説明されるように、当技術分野の当業者に理解させ且つ明確であり、又は本発明を実施することによって認識されるであろう。
「屈折率分布」は屈折率又は相対屈折率と導波路ファイバ半径との関係である。
「相対屈折率パーセント」はΔ%=100x(ni 2−nc 2)/2ni 2として定義され、特に明記していない限り、niは領域iにおける最大屈折率であり、ncはクラッド領域の平均屈折率である。本明細書において用いられるように、特に明記しない限り、相対屈折率はΔによって表され、その値は、「%」の単位で与えられる。ある領域の屈折率がクラッド領域の平均屈折率よりも小である場合、屈折率パーセントは負であり、凹領域又は窪んだ屈折率を有すると称する。そして、特に明記しない限り、屈折率が最も負となるポイントで、屈折率パーセントは計算される。ある領域の屈折率がクラッド領域の平均屈折率よりも大なる場合、屈折率パーセントは正であり、上がっている又は正の屈折率を有すると称する。本明細書において「アップドーパント」とは、純粋な無ドープSiO2に対して屈折率を上げる傾向を有するドーパントであると考えられる。本明細書において「ダウンドーパント」とは、純粋な無ドープSiO2に対して屈折率を下げる傾向を有するドーパントであると考えられる。アップドーパントでない1つ以上の他のドーパントによって伴われる場合、アップドーパントは負の相対屈折率を有する光ファイバの1領域で存在してもよい。同様に、アップドーパントでない1つ以上の他のドーパントが正の相対屈折率を有する光ファイバの1領域で存在してもよい。ダウンドーパントでない1つ以上の他のドーパントによって伴われる場合、ダウンドーパントは正の相対屈折率を有する光ファイバの1領域で存在してもよい。同様に、ダウンドーパントでない1つ以上の他のドーパントが負の相対屈折率を有する光ファイバの1領域で存在してもよい。
別の方法で導波路ファイバについて注意されない場合、本明細書に「分散」と称される「色分散」は、物質分散、導波路分散、及び複合分散の総計である。シングルモード導波路ファイバの場合では、複合分散はゼロである。ゼロ分散波長は分散がゼロの値である波長である。分散スロープは波長に関する分散の変化率である。
「有効面積」は以下に定義される。
Figure 2009510528
積分範囲は0から∞であり、fは導波路で伝播される光に関連している電界の横成分である。本明細書に使用されるように、特に注意しない限り、「有効面積」又は「Aeff」は、波長1550nmにおける光学有効面積を示す。
「α分布」という用語は、「%」の単位におけるΔ(r)に関して表現された相対屈折率分布と称し、rは次式に従う半径である。
Figure 2009510528
ここで、roはΔ(r)が最大となる点であり、r1はΔ(r)%が零である点であり、rはri fの範囲内となる。Δは上記に定義され、riはα分布の始点であり、rfはα分布の終点であり、αは実数の指数である。
モードフィールド直径(MFD)は、ピーターマンII手法を使用して測定される。ピーターマンII手法においては、2w=MFDであり、w2=(2∫f2rdr/∫[df/dr]2r dr)である。積分範囲は、0から∞までである。
所定の試験条件下において、誘発減衰により導波路ファイバの曲げ抵抗を測ることができる。
曲げ試験の一つとして、横荷重マイクロベンド試験がある、このいわゆる「横荷重」試験では、所定の長さの導波路ファイバは2つの平皿の間に置かれる。#70ワイヤメッシュはプレートの1つに取り付けられる。既知の長さを有する導波路ファイバはプレートの間に挟まれ、プレートを30ニュートンの力と共に圧縮しながら、参照減衰量が測定される。次に、70ニュートンの力はプレートにかけられ、そして、dB/m単位における減数の増加が測定される。減衰の増加は導波路の横荷重減衰である。
「ピン配列」曲げ試験は、導波路ファイバの相対抵抗を曲げ抵抗を比較するのに用いられる。この試験を実行するために、減衰損失は本質的には誘発曲げ損失を伴わない導波路ファイバに対して測定される。そして、導波路ファイバはピン配列としてまとめられ、再び減衰が測定される。曲げによって誘発された損失は、2つの測定された減衰の差である。ピン配列はしばしば一つの列で配置され且つ平面上に固定された垂直位置において支えられた一組の円筒ピンである。ピンの中心間隔は5mmである。ピン直径は0.67mmである。試験中、十分なテンションが、導波路ファイバをピン表面の部分に合致するようにかけられる。
所定モードにおける理論上のファイバカットオフ波長若しくは「理論上のファイバカットオフ」若しくは「理論上のカットオフ」とは、それ以上では導波光がそのモードで伝播することができない波長である。「Single Mode Fiber Optics,Jeunhomme,pp.39−44,Marcel Dekker,New York,1990」という文献に数学的定義がなされている。その文献において、理論上のファイバカットオフはモード伝搬定数が外側のクラッドにおける平面波伝搬定数と等しくなる波長として記述されている。直径の変動が全くなく、無限に長く、且つ完全に直線のファイバに、この理論上の波長は適切である。
有効ファイバカットオフは、曲げ及び/又は機械的圧力によって引き起こされている損失の故に理論上のカットオフより低くなっている。このような関係においては、カットオフはLP11及びLP02モードのより高い値を参照する。一般に、LP11とLP02は測定では識別されないが、両方がスペクトル計測におけるステップとして顕著である、すなわち、測定されたカットオフより長い波長でのモードにおいて、出力が観測されない。実際のファイバカットオフは標準の2mファイバカットオフ試験、FOTP−80(EIA−TIA−455−80)によって測定され、「「2mのファイバカットオフ」又は「測定カットオフ」として知られる「ファイバカット波長」が測定される。FOTP−80標準試験は、制御された屈曲量を用いて高次モードを取り除くか又は多重モードファイバのスペクトル応答に対するファイバのスペクトル応答を規格化するために実行される。
ケーブルカットオフ波長又は「ケーブルカットオフ」は測定されたファイバカットオフよりも低い。これは、ケーブル環境における曲げ及び機械的圧力のレベルが高いためである。実際のケーブル化条件は、EIA−445 Fiber Optic Test Proceduresに記述されたカーブルカットオフによって近似される。EIA−445 Fiber Optic Test Proceduresは、EIA−TIA Fiber Optics Standardsの一部であり、一般にFOTP‘sとして知られるElectronics Industry Alliance−Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standardsである。ケーブルカットオフ測定は、Transmitted Power又は「FOTP170」によってEIA−455−170 Cable Cutoff Wavelength of Single−mode Fiberに記述されている。
カッパとは、特定の波長における分散スロープによって割られた分散の比である。別の方法で本明細書に注意しない限り、カッパは波長1550nmにおけるものである。
別の方法で本明細書に注意しない限り、(分散、分散スロープ等の)光学的性質はLP01モードに対するものである。
導波路ファイバテレコミュニケーションリンク又は単にリンクは、光信号の送信機、光信号の受信機及びある長さを有する導波路ファイバ若しくは光信号を伝播する送信機と受信機と光学的に結合された終端を各々有するファイバによって形成される。その長さの導波路ファイバは、終端同士が共に直列に繋ぎ合わされ若しくは連結された複数のより短い長さのファイバによって形成される。一つのリンクは光増幅器、光減衰器、光アイソレータ、光式スイッチ、光学フィルター、多重送信又はデマルチプレクシングデバイスなどの更なる光学構成要素を含むことができる。情報通信システムとして内部連結リンクのグループを示してもよい。
本明細書において用いられる光ファイバの全長は、ある長さを有する単一の光ファイバ又は例えば、2つの光増幅器間若しくは多重送信デバイスと光増幅器との間に伸び共に直列に溶解された複数の光ファイバを含む。全長は、本明細書において説明された光ファイバの1以上のセクションを含んでもよいし、且つ、例えば、全長の端部における残留分散などの所定のシステム性能若しくはパラメータが得られるように選択された他の光ファイバの1以上のセクションを更に含んでもよい。
以下の通り様々な波長帯域、動作波長範囲、又は波長帯を定義できる。「1310nmのバンド」は1260から1360nmであり、「E−バンド」は1360から1460nmであり、「S−バンド」は1460から1530nmであり、「C−バンド」は1530から1565nmであり、「L−バンド」は1565から1625nmであり、そして、「U−バンド」は1625から1675nmである。
音響モードが存在する光学導波管において、光波が伝播する時、散乱光の周波数は位相と波動ベクトルとの一致条件によって決定される。すなわち、以下のようになる。
Figure 2009510528
ここで、E1とE2の各々が入射光波及び反射光波の電界であり、ω1とω2の各々が入射光波及び反射光波の周波数であり、κ1とκ2の各々が入射光波及び反射光波の波数ベクトルであり、ρが物質密度であり、Ωが音響周波数である、そして、qが音波ベクトルである。
位相の一致条件は以下の通りである。
Figure 2009510528
ブリルアン周波数は以下の通りである。
Figure 2009510528
バルクシリカに対するブリルアン周波数は約11ギガヘルツである、そして、vは音波の速度である。
3次元ブリュアン散乱について説明する電界は、以下の通りである。
入射場
Figure 2009510528
反射場
Figure 2009510528
ここで、f(r)が基本モードフィールドに対応する電界の横成分であり、A1(z,t)が電界の包絡線である。「c.c.」という項は第1項の複素共役を示している。物質密度変動は以下のように表される。
Figure 2009510528
ここで、qnは波数であり、ρ0は平均物質密度であり、Ωnは音響モードL0nの音響周波数であり、「c.c.」という項は複素共役である。物質密度変動に関しては、弱く導波された音響モード「n」にわたっての総計であって、fn a(r)は、音響エンベラップ関数であり、anはモード「n」に対するモード係数である。物質密度は以下によって表された音波方程式に従う。
Figure 2009510528
ここで、Γ‘が減衰パラメータであり、γeは電わい定数であり、vは音波の速度である。
音響場は以下のように与えられる。
Figure 2009510528
ここで、fn a(r)は音響モードL0nの横成分であり、kはファイバの電気ひずみ係数に比例した定数であり、ρa(r)は音響場の総横成分である。
音響場によって生した屈折率変化は、音響場の振幅にほぼ比例している、すなわち、
Figure 2009510528
となる。
そして、標準的な摂動論を使用して、伝搬定数における変動は、以下の通りである。
Figure 2009510528
この過程に対する非線形であり且つ有効的なカー係数は以下の通りである。
Figure 2009510528
0nモードの音響光学有効面積は以下の通り定義される。
Figure 2009510528
音響光学有効面積に対する数値は光ファイバのブリルアン周波数において計算される。
光学有効面積は以下の通りである。
Figure 2009510528
これらの二式の有効面積の分子は同じであるが、音響光学有効面積の分母は音響場と光場との間のオーバラップの大きさである。分母にはこのオーバラップ項があるので、オーバラップが小さいと、音響光学有効面積が大きくなる。
SBS利得係数はラマン増幅のものと同様の方程式で決定される。すなわち、
Figure 2009510528
となる。ここで、k0が光学波数であり、γ2 eが電気ひずみ係数であり、ρ0が密度であり、nが屈折率であり、Ωがブリルアン周波数であり、Γがブリルアン線幅である。SBS閾値がSBS利得係数と線幅(の積に反比例しているので、SBS利得係数と線幅はできるだけ大きくすべきである。
我々は優れた光学的性質と大きい音響光学有効面積を有する導波路を設計した。製造された多くの光ファイバの測定することによって、音響光学有効面積と上記与えられたSBS利得係数との間の関係が確かめられた。
ブリルアン周波数に対応する音響波長が典型的な光導波ファイバと比べて若干小さい0.55ミクロンのオーダーであるので、特定の波長で光学的にシングルモード化された光導波ファイバは同じ光波長で多重モード化されてもよい。比較的低い入射パワーにおける自然発生的なブリュアン散乱の場合では、入射光波場はそれぞれの音響モードでブルルアン散乱され、ブリルアン利得スペクトルは各々の音響モードの光波場相互作用に対応するピークを示す。比較的低い入射パワーにおいては、SBS閾値を越えて、音響モードの一つが優勢になり、その他の音響モードはモードの競合により現れない。その結果、誘導ブリルアン散乱が生ずる。
光学モードフィールドと音響モードフィールドとの間における結合が強くなるにつれて、光学パワーは光信号伝送方向とは反対の方向により反射されてしまう。
本明細書に開示されるように、光学及び音響モード間の結合は本明細書に開示された光ファイバの屈折率分布を介して望ましく減ぜられる。望ましくは、光学モード場は残留し、光学モード場と音響場との間のオーバラップを減少させるために音響場に閉じ込められるようになる。
本明細書に開示された光ファイバは、優位な音響モードフィールド(通常L01)を光ファイバの中心線に向かって引き込む傾向があり、その結果、音響及び光学場間の結合が小さくなる。また、望ましくは、本明細書に開示された光ファイバは、その次の優位な音響モード場(通常L02)を光ファイバの中心線に向かって引き込む傾向がり、その結果、その次に優位な音響場と光波場間の結合が小さくなる。
一般に、光波場と比べて、光ファイバの音響場は、ファイバの中心線付近においてより局在している(通常はかなり局在している)。従って、音響場の振る舞いは、光ファイバのコアの中心部において、例えば、光ファイバの中央の2ミクロン半径領域の密度変動、すなわち、ファイバのコアの屈折率分布の中の密度偏変動によって、影響を受ける。
我々は、高SBS閾値光ファイバを達成するためには、光ファイバの音響光学領域の最小値はできる限り大きくすべきことを見出した。しかしながら、我々は、一般に、優位な音響モード(通常L01)の音響−光学領域と2番目に優位な音響モード(通常L02)の音響−光学領域とが互いに可能な限り近くなるべきであることも見出した。どんな特定の理論によっても制限されないで、これらの2つのモードの音響−光学面積の値が近くなると、その2つのモード間の音響−光学結合が弱められるようであり、その結果、非常に大きい一つの音響−光学面積よりも遥かに狭い音響−光学面積を有し且つ非常に大きい一つの音響−光学面積を単に有するだけでは可能ではない手法において、相乗効果として全体的な結合が弱められる。また、光波場は2以上の音響モードと結合されると、その結果、反射信号の散逸に対して更なる経路が与えられる。
本明細書に開示される光ファイバのブリルアン周波数は、望ましくは、約10から12ギガヘルツまでの間にある。
本明細書に開示された光ファイバは、コアとコアを周囲し且つコアに直接隣接するクラッド層(又はクラッド)を含む。クラッドは屈折率分布ΔCLAD(r)を有する。クラッド中、ΔCLAD(r)=0であるのが好ましい。コアは屈折率分布ΔCORE(r)を有する。コアは半径rΔMAXにおいて最大相対屈折率、%のΔMAXを有する。好適実施例では、コアは、屈折率分布、例えば、ΔCORE1(r),ΔCORE2(r)等を各々が有する複数のコア部分を含む。コア部分の各々は、そのコア部分に対する%の最大相対屈折率、すなわち局所的な最大値、例えば、第1コア部分のΔ1MAX、第2コア部分のΔ2MAXを有してもよい。同様に、コア部分は、Δ2MIN等の最小相対屈折率を有してもよい。最大又は最小相対屈折率はrΔ1MAX若しくはrΔ2MIN等の特定の半径で生じてもよい。本明細書に開示された実施例において、コアは半径rCOREで終端するものと定義する。
我々は、光ファイバ中心線における又はその付近におけるドーパント濃度、特に光ファイバのコアの中心部におけるドーパント濃度がより高くなると、音響モードがより密に閉じ込められることを見出した。
望ましくは、コアはゲルマニウムドープされたシリカ、すなわち、ゲルマニウムドープシリカを含む。コア、特にコアの中心に対するドーピングによって、クラッドに対する光ファイバコア内の音速が減少し、その結果、音響場が全体的に内部反射される。単独か組合せではゲルマニウム以外のドーパントを、コア内に採用してもよいし、所望の反射率及び密度を得る目的で、特に本明細書に開示された光ファイバの中心で若しくは中心付近において採用してもよい。屈折率の値(又は、ハイレベルのアップドーパント)が高くなると、音響モード場が中心線に向かった方向に移る傾向があるが、また、そのような高屈折率値を有すると、光学有効面積が減少する傾向がある。好適実施例では、本明細書に開示された光ファイバのコアは負でない屈折率分布、より望ましくは正の屈折率分布を有する。コアはクラッド層によって囲まれ且つ直接クラッド層に隣接する。
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバの屈折率分布はコアの中心線から外側の半径rCOREにおいて負ではない。好適実施例では、光ファイバはコアにおいて反射率を下げるドーパントを全く含んでいない。
いくつかの好適実施例では、コアの相対屈折率は、上方境界曲線と下方境界曲線との間にあるΔCORE(r)を有する。(図1及び2において、「U1」によって記された)上方境界曲線は、少なくとも2つの点によって画定された直線である。その2つの点は、半径0において0.6%のΔを有する第1上方点と半径14.25μmにおいて0%のΔを有する第2上方点を含む。(図1及び2において、「L」によって記された)下方境界曲線は、少なくとも2つの点によって画定された直線である。その2つの点は、半径0において0.25%のΔを有する第1下方点と半径6μmにおいて0%のΔを有する第2下方点を含む。
コアは中心線から約1μmの半径まで拡がる第1部分を含む。
好適実施例では、Δ1MAX>0.4%であり、望ましくは、1550nmにおける光学有効面積は80μm2より大きく、より望ましくは80と120μm2との間にあり、更に望ましくは80と110μm2との間にある。どんな特定の理論でも限定されないで、そのΔ1MAXの値によって、音響モードのファイバ中心線に向かう局在化若しくは「引き込み」が強められるようである。さらに、我々はそのΔ1MAXの値はファイバにおけるマイクロベンド損失の減少に役立っていることを見出した。
好適実施例の第1セット
表1は好適実施例の第1セットである例1及び2を示している。図1は、曲線1及び2における例1及び2の対応する屈折率分布を各々示している。
Figure 2009510528
Figure 2009510528
本明細書に開示された例1及び2によって示された光ファイバは、90μm2より大きい1550nmの光学モード有効面積と、ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響のモードL01と、ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響のモードL02とを有し、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。
望ましくは、好適実施例では、本明細書に開示された例1及び2によって示された光ファイバは、15ps/nm−kmより大なる1550nmにおける分散、より望ましくは15と21ps/nm−kmとの間の、さらに望ましくは15と17ps/nm−kmとの間の1550nmにおける分散と、0.07ps/nm2−kmより小なる1550nmにおける分散スロープ、より望ましくは0.05と0.07ps/nm2−kmとの間の1550nmの分散スロープと、230と290nmとの間のカッパと、1400nmより小なるゼロ分散波長、より望ましくは1340nmより小の、更に望ましくは1310と1340nmの間の、更に望ましくは1320と1340nmの間の分散ゼロ波長と、90μm2より大なる1550nmにおける光学有効面積、より望ましくは90と100μm2の間の1550nmにおける光学有効面積と、10μmより大である1550nmにおける光学モードフィールド直径、望ましくは10と11μmとの間の1550nmにおける光学モードフィールド直径と、20dBより小の1550nmにおけるピン配列曲げ損失、より望ましくは15dBより小の、更により望ましくは10dBより小のピン配列曲げ損失と、5ps/nm−kmより小の強度を有する1310nmにおける分散、より望ましくは3ps/nm−kmより小の強度を有する1310nmにおける分散と、及び、0.10ps/nm2−kmより小の1310nmにおける分散スロープを有する。望ましくは、1550nmでの減衰は、0.2dB/kmより小であり、より望ましくは0.195dB/kmより小であり、さらに望ましくは0.190dB/kmより小であり、更に望ましくは0.188dB/kmより小である。望ましくは、コアは、α<1となるα−分布を有し、より望ましくはαが0.5と1の間にあるα−分布を有する。
好適実施例の第2セット
表2A及び2Bは例3乃至7及び例7A乃至7Eの好適実施例の第2セットを示している。図2は、曲線3乃至7における例3乃至7の対応する反射率特性を示している。図2A、2B及び2Cは例7A、7B乃至7C、及び7D乃至7Eの対応する反射率特性を各々示している。
Figure 2009510528
Figure 2009510528
Figure 2009510528
Figure 2009510528
本明細書に開示された例3乃至7及び例7A乃至7Eに示された光ファイバは、1550nmにおける90μm2より大なる光学モード有効面積と、少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響モードL01と、少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響モードL02と、を有し、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。好適実施例においては、0.5<AOEAL01/AOEAL02<2、より望ましくは0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5である。ΔCORE(r)は、(図1及び2に「U2」によって記されている)上方曲線と図1及び2に「L」によって記されている)下方曲線の間にある。上方曲線は少なくとも2点によって定義される直線である。その2つの点は、ΔCORE(r=0)=0.6%である第1上方点とΔCORE(r=14.25μm)=0%である第2上方点を含む。より望ましくは、ΔCORE(r=0)=0.5%である第1上方点と半径11.25μmでΔCORE(r=11.25μm)=0%である第2上方点を含む。下方境界曲線は、少なくとも2つの点によって画定された直線である。その2つの点は、ΔCORE(r=0)=0.25%である第1下方点とΔCORE(r=6μm)=0%である第2下方点を含む。望ましくは、コアは中心線から1μmの半径まで拡がる第1部分を含む。相対屈折率ΔCORE1(r)は第1部分中において0.25%より大であり且つ0.5%(上方境界よりも小さい)より小である。好適実施例では、ΔCORE1(r)は第1部分中において0.3%より大であり且つ0.5%(上方境界よりも小さい)より小である。望ましくは、コアは第1部分を囲み且つそれに直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2.5μmの半径に達する。第2部分中のΔCORE2(r)が0.20%と0.45%(上方境界よりも小さい)との間ある。好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1からr=1.5μmにおいて0.3%より大であり且つ0.45%(上方境界よりも小さい)より小であり、好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1.5からr=2.5μmのすべての半径において0.2%より大であり且つ0.35%より小である。望ましくは、コアは第2部分を囲み且つ第2部分に直接隣接した4.5μmの半径に達する第3部分を更に含む。第3部分中のΔCORE3(r)が0.15%と0.35%(上方境界よりも小さい)との間ある。好適実施例において、第3部分中のΔCORE3(r)が0.20%と0.30%との間ある。好適実施例では、第3部分におけるどんな半径の間のΔCORE3(r)の差の絶対強度は0.1%未満である。好適実施例では、平均dΔ/dRは0.1%/nmより小の絶対強度を有し、より望ましくは、r=2とr=4μmとの間において0.5%/nmより小である。好適実施例では、平均dΔ/dRは0.1%/nmより小の絶対強度を有し、より望ましくは、r=2.5とr=3.5μmとの間において0.05%/nmより小である。望ましくは、(ΔMAX−Δ(3.5))>0.1%であり、更に望ましくは(ΔMAX−Δ(3.5))>0.15%であり、更に望ましくは(ΔMAX−Δ(3.5))>0.2%であり、(ΔMAX−Δ(3.5))が約0.1%と0.3%の間ある。他の好適実施例においては、(ΔMAX−Δ(3.5))が約0.15%と0.25%の間ある。望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に隣接した6μmの半径に達する第4部分を更に含む。第4部分中のΔCORE4(r)が0.10%と0.30%との間、より好ましくは、0.20%と0.30%(上方境界よりも小さい)との間にある。好適実施例において、r=4.5とr=5μmとの間において第4部分中のΔCORE4(r)が0.15%と0.30%(上方境界よりも小さい)との間ある。好適実施例において、第4部分中のΔCORE4(r)が0.15%と0.30%との間あり、より望ましくは、r=5とr=6μmとの間において0.2%と0.30%(上方境界よりも小さい)の間にある。望ましくは、より大きい光学有効面積に対しては、ΔCORE(r=5.5)>0.1%であり、より望ましくはΔCORE(r=5.5)>0.15%であり、更に望ましくはΔCORE(r=5.5)>0.2%である。望ましくは、より大きい光学有効面積に対しては、ΔCORE(r=6)>0.1%であり、より望ましくはΔCORE(r=6)>0.05%である。望ましくは、コアは第4部分を囲み且つ第4部分に直接隣接した9μmの半径に達する第5部分を更に含み、第5部分のΔCORE5(r)は0.0%と0.2%との間(上方境界よりも小さい)にある。第5部分の少なくとも一部において、ΔCORE5(r)>0%となる。好適実施例において、第5部分中にΔCORE4(r)が0.00%と0.15%との間あり、より望ましくは、Δ(r=5.5μm)>0.1%である。望ましくは、Δ(r=6μm)>0.1%である。望ましくは、コアの一番外側の半径rCOREは、6μmより大であり、より望ましくは6μmより大且つ15μmより小であり、より望ましくは6μmより大且つ12μmより小である。好適実施例においては、rCOREは6μmと10μmとの間である。
望ましくは、好適実施例では、本明細書に開示された例3乃至7及び7A乃至7Eに示された光ファイバは、15ps/nm−kmより大なる1550nmでの分散、より望ましくは15〜22ps/nm−kmである1550nmでの分散と、0.07ps/nm2−kmより小なる1550nmでの分散での分散スロープ、より望ましくは0.05と0.07ps/nm2−kmとの間の1550nmでの分散スロープと、270と330nmとの間のカッパと、1340nmよりも小なる零分散、より好ましくは1320nmよりも小なる零分散、更に好ましくは1220と1320nmの間にある零分散と、1550nmで90μm2より大なる光学有効面積、より望ましくは95μm2より大なる光学有効面積、望ましくは90μm2と120μm2の間の光学有効面積と、1550nmで10μmより大なる光学モードフィールド直径、より好ましくは10μmと13μmとの間にある光学モードフィールド直径、更に好ましくは10μmと12.5μmとの間にある光学モードフィールド直径と、1550nmでの約20dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは15dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは10dBより小なるピン配列曲げ損失と、5ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散、より好ましくは、3ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散と、及び、0.10ps/nm2−kmよりも小なる1310nmにおける分散スロープを有する。望ましくは、1550nmでの減衰は0.20dB/kmより小であり、より望ましくは0.19dB/kmより小であり、更に望ましくは0.187dB/kmより小である。
図3は、ファイバ半径に関する反射率の変化、すなわち例1乃至7で表された光ファイバに対するdΔ/drを示している。
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバの第1部分における相対屈折率は、減衰及び偏光分散(PMD)に悪影響を与え得る密度変化を減少させるために徐々に変化している。したがって、相対屈折率分布のスロープ、dΔ/dr、は第1部分におけるすべての半径に対して望ましくは−0.20%/μmより大であり、更に望ましくは、第1部分(r=0からr=1μm)におけるすべての半径に対して−0.15%/μmよりも大である。いくつかの実施例では、ΔMAXとΔCORE(r=1μm)との差の絶対強度は、望ましくは0.2%より小であり、より望ましくは0.15%より小であり、さらに望ましくは、0.1%より小である。曲げを改善し且つ約1310nmの波長から離れたゼロ分散波長のシフトを最小にするために、本明細書に開示された光ファイバのコアの第3部分における相対屈折率は、比較的平坦すなわち、比較的一定の値を有している。r=2.5とr=4.5μmとの間のいかなる半径間におけるΔ(r)の差の絶対強度は0.1%より小である。望ましくは、平均dΔ/drはr=2とr=4μmとの間において0.1%より小である。望ましくは、平均dΔ/drはr=2.5とr=3.5μmとの間において0.05%より小である。
AOEAL01はAOEAL02より大であってもよい、又はAOEAL02がAOEAL01より大であってもよい、又はAOEAL01は実質的にAOEAL02と等しくてもよい。
好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに400μm2より小である。他の好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02ともに300μm2より小である。
好適実施例では、0.5<AOEAL01/AOEAL02<2である。他の好適実施例では、0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5である。
図1と2に示すΔCLAD=0であるクラッド又はクラッド層は、コアの外周領域を囲み且つこれに直接隣接している。
例3乃至7及び例7A乃至7Eは、内部領域(又は中央領域)と、内部領域を囲み且つ内部領域に直接隣接する外部領域と、を有するコアを有するものとして説明される。望ましくは、コアの外側領域が当該外側領域において正の屈折率を有する。好適実施例では、内部領域を囲み且つ内部領域に直接隣接する外部領域の存在は、所望の波長において又は所望の波長範囲内において、所望の分散値を与えるのに役立つ。望ましくは、コアは中心線から1μmまでに拡がる第1部分を有し、第1部分は0.25%より大であり且つ0.6%より小なる相対屈折率を有し、より望ましくは、第1部分は0.25%より大であり且つ約0.5%より小である。望ましくは、第1部分では、最大値ΔMAX=Δ1MAXに達した後に、屈折率はスムーズに減少する。いくつかの好適実施例では、第1部分は全体のファイバに対して最大ΔCOREを含む、そして、第1部分における相対屈折率分布は実際上平たん部を含む、そして、第3部分はΔMAXより小なるΔ3MAXを含む、そして、第3部分における相対屈折率分布は実際上平たん部を含む。いくつかの好適実施例では、第3部分のかなりの部分が実質的に平坦な相対屈折率分布ΔCORE3(r)を有する。
表3は本明細書に開示される光ファイバとして開示された外側真空蒸着(OVD)プロセスで作成した例8及び9の特性を示す。
Figure 2009510528
Figure 2009510528
Figure 2009510528
Figure 2009510528
Figure 2009510528
本明細書に開示された例10乃至15と例15A乃至15Dによって示された光ファイバは、1550nmにおいて約80μm2大なる光モード有効面積と、少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響モードL01と、少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響モードL02と、を有し、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。望ましくは、1550nmの光学モード有効面積は約85μm2より大であり、より好ましくは、約85と約110μm2との間である。いくつかの好適実施例では、1550nmの光学モード有効面積は約85と100μm2との間である。いくつかの好適実施例では、図10乃至13に示すように、コアはいわゆる中心線ディップ有する屈折率分布を含んでもよい。中心線ディップは光ファイバの1以上の製造方法の結果として生じてもよい。望ましくは、コアは中心線から1μmの半径まで拡がる第1部分を含み、第1部分は望ましくは0.7%より小なる最大相対屈折率ΔMAX=Δ1MAX(パーセント単位)を有し、第1部分は望ましくは0.6%より小なる最大相対屈折率を有し、中心線又はそこから離間したrΔMAXに生ずる。望ましくは、相対屈折率ΔCORE1(r)はrΔMAXとr=1μmとの範囲のすべての半径に対して0.25%よりも大であり且つ0.7%よりも小である。好適実施例においては、ΔCORE1(r)はrΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径に対して0.3%より大であり且つ0.6%より小である。望ましくは、コアは第1部分を囲み且つそれに直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2.5μmの半径に達する。第2部分中においてΔCORE2(r)は0.15%と0.5%との間、より好ましくは0.15%と0.45%との間にある。好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1からr=1.5μmにおいて0.3%より大であり且つ0.45%より小であり、好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1.5からr=2.5μmにおいて0.2%より大であり且つ0.35%より小である。望ましくは、コアは第2部分を囲み且つ第2部分に直接隣接した4.5μmの半径に達する第3部分を更に含む。第3部分中において、ΔCORE3(r)が0.15%と0.35%との間ある。好適実施例においては、第3部分中において、ΔCORE3(r)が0.20%と0.30%との間ある。望ましくは、r=4μmにおいて、ΔCORE3(r)>0.2%となる。望ましくは、第3部分中において、ΔCORE3(r)が0.15%と0.35%との間あり、より望ましくは、0.15%と0.3%との間ある。好適実施例では、第3部分におけるいかなる半径の間におけるΔCORE3(r)の差の絶対強度は0.1%より小である。他の好適実施例では、第3部分におけるいかなる半径の間におけるΔCORE3(r)の差の絶対強度は0.05%より小である。好適実施例では、r=2とr=4μmとの間において、平均dΔ/dRは0.1%/μmより小なる絶対強度を有する。好適実施例では、r=2.5とr=3.5μmとの間において、平均dΔ/dRは0.05%/μmより小なる絶対強度を有する。望ましくは、(ΔMAX−Δ(3.5))>0.1%であり、より望ましくは(ΔMAX−Δ(3.5))>0.15%であり、更に望ましくは(ΔMAX−Δ(3.5))>0.2%である。好適実施例においては、(ΔMAX−Δ(3.5))が約0.1%と0.5%の間ある。他の好適実施例においては、(ΔMAX−Δ(3.5))が約0.15%と0.4%の間ある。他の好適実施例においては、(ΔMAX−Δ(3.5))が約0.2%と0.4%の間ある。望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に直接隣接した第4部分を更に含む。第4部分は5と12μmとの間の半径に広がり、より望ましくは、5と10μmとの間の半径に広がる。第4部分中におけるΔCORE4(r)が0%と0.30%との間にある。好適実施例では、好適実施例において、第4部分中における半径が大きくなるのに対して、ΔCORE4(r)が0.30%以下の正の最大相対屈折率から0と0.03%との間にある最小相対屈折率に低下する。望ましくは、クラッドが第4部分を包囲し且つ第4部分に直接隣接している。望ましくは、rCORE>5μmにおいて、より望ましくは5と12μmとの間、更により望ましくは5と10μmとの間において、コアが終端し且つクラッド層が始まる。
望ましくは、好適実施例では、本明細書に開示された例10−15及び15A−15Dに示された光ファイバは、15ps/nm−kmより大なる1550nmでの分散、より望ましくは15と22ps/nm−kmの間にある1550nmでの分散、より望ましくは16と21ps/nm−kmの間にある1550nmでの分散を有し、0.07ps/nm2−kmより小なる1550nmでの分散での分散スロープ、より望ましくは0.05と0.07ps/nm2−kmとの間にある1550nmでの分散スロープを有し、270と330nmとの間におけるカッパを有し、1340nmよりも小なる零分散、より好ましくは1320nmよりも小なる零分散、更に好ましくは1290と1320nmとの間にある零分散を有し、1550nmにおいて80μm2より大なる光学有効面積、より望ましくは85μm2より大なる光学有効面積、望ましくは85μm2と110μm2の間の光学有効面積を有し、1550nmで10μmより大なる光学モードフィールド直径、より好ましくは10μmと13μmとの間にある光学モードフィールド直径、更に好ましくは10μmと12μmとの間にある光学モードフィールド直径を有し、1550nmでの約20dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは15dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは10dBより小なるピン配列曲げ損失を有し、1310nmにおける5ps/nm−kmよりも小なる強度を有する分散、より好ましくは、3ps/nm−kmよりも小なる強度を有する分散を有し、且つ1310nmにおいて0.10ps/nm2−kmよりも小なる分散スロープを有する。望ましくは、1550nmでの減衰は0.20dB/kmより小であり、より望ましくは0.195dB/kmより小であり、更に望ましくは0.190dB/kmより小であり、更に望ましくは0.185dB/kmより小である。
望ましくは、曲げを改善し且つ約1310nmの波長から離れたゼロ分散波長のシフトを最小にするために、本明細書に開示された光ファイバのコアの第3部分における相対屈折率は、比較的平坦すなわち、比較的一定な値を有するようになっている。望ましくは、r=2.5とr=4.5の間におけるΔ(r)の差の絶対強度は0.1%より小である。望ましくは、平均dΔ/drは、少なくとも0.5μmの半径距離及びr=2とr=4μmとの間において0.1%/μmより小である。望ましくは、dΔ/drは、r=2.5とr=3.5μmとの間において0.05%/μmより小である絶対強度を有する。
AOEAL01はAOEAL02より大であってもよい、又はAOEAL02がAOEAL01より大であってもよい、又はAOEAL01は実質的にAOEAL02と等しくてもよい。
好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに400μm2より小である。他の好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02ともに300μm2より小である。
好適実施例では、0.5<AOEAL01/AOEAL02<2である。他の好適実施例では、0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5である。
図6乃至11に示すΔCLAD=0であるクラッド又はクラッド層はrCOREにおけるコアの外周領域を囲み且つこれに直接隣接している。
例10乃至15及び例15A乃至15Dは、内部領域(又は中央領域)と内部領域を囲み且つそれに直接隣接する外部領域を有するコアを有するものとして説明される。望ましくは、コアの外側領域が正の屈折率を有する。好適実施例では、内部領域を囲み且つ内部領域に直接隣接する外部領域の存在は、所望の波長において、又は所望の波長範囲内で所望の分散値を与えるのに役立つ。望ましくは、コアは中心線から1μmまでに拡がる第1部分を有し、第1部分は0.25%より大であり且つ0.7%より小なる最大相対屈折率を有する。図10乃至13に示すカーブ10乃至13は、1つ以上の光ファイバ製造方法の結果として生ずる「中心線ディップ」を示している。中心線ディップは0.1%と0.3%との間にある最小相対屈折率を有するものとして示されており、中心線ディップは最大屈折率よりも小なる他の値を想定しているが、第1部分では、最大値ΔMAXに達した後に、相対屈折率はスムーズに減少する。望ましくは、第1部分はファイバ全体に対して最大ΔCOREを含む。望ましくは、第3部分は、ΔMAXより小なる(且つΔ1MAXより小なる)Δ3MAXを含む、そして、第3部分における相対屈折率分布は実際上平たん部を含む。より望ましくは、第3部分のかなりの部分(例えば、1μmより大なる半径幅)が実質的に平坦な相対屈折率分布ΔCORE3(r)を有する。
好適実施例の第4セット
表5A及び5Bは好適実施例、例16から20及び例20C乃至20Fの第4セットを示している。図12乃至15及び図16乃至20は、曲線16乃至20における例16乃至20の対応する屈折率分布を示している。図15A乃至15Fは、曲線20A乃至20Fにおける例20A乃至20Fの対応する屈折率分布を示している。
Figure 2009510528
Figure 2009510528
Figure 2009510528
Figure 2009510528
好適実施例の第4セットにおいて、別の好適実施例が図15Aに示されている。図15Aは曲線20Aにける例20Aの相対屈折率を示している。光ファイバは、1310nmにおける2.06ps/nm−kmの分散と、1550nmにおける19.7ps/nm−kmの分散と、0.061ps/nm2−kmの1550nmの分散スロープと、323nmのカッパと、1550nm(MFD1550)におけるμmのモードフィールド直径と、1550nmでの0.193dB/kmの減衰と、1550nmでの7.2dBのピン配列と、1578nmのLPl1カットオフ(理論)と、1287nmのゼロ分散波長と、1550nmでの111.9μm2のAeffと、3.75μm2のAOEAL01と、349μm2のAOEAL02と、349μm2のAOEAMINと、1.07の比AOEAL01/AOEAL02と、0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、及び6.5の各々の半径における0.50、0.43、0.36、0.30、0.25、0.22、0.22、0.22、0.35、0.37、0.37、0.04、0、及び0%の相対屈折率差Δと、0.14%のΔMAX−Δ(r=1)と、0.50%のΔMAXと0μmのrΔMAXと、及び5.7μmのrCOREとを有する。
好適実施例の第4セットにおいて、別の好適実施例が図15Aに示されている。図15Aは曲線20Bにける例20Bの相対屈折率を示している。光ファイバは、1310nmでの−0.64ps/nm−kmの分散と、1310nmでの0.0889ps/nm2−kmの分散スロープと、1550nmでの16.6ps/nm−kmの分散と、1550nmでの0.0596ps/nmkmの分散スロープと、279nmのカッパと、1625nmでの20.9ps/nm−kmの分散と、1550nm(MFD1550)での10.65μmのモードフィールド直径と、1196μmのケーブルカットオフと、1380nmでの0.293dB/kmの減衰と、1550nmでの0.191dB/kmの減衰と、1550nmでの11.4dBのピン配列と、1550nmでの0.73dBの横荷重減衰と、1333nmのLP11カットオフ(理論) と、1317nmのゼロ分散波長と、1550nmでの86.8μm2のAeffと、216μm2のAOEAL01と、200μm2のAOEAL02と、200μm2のAOEAMINと、1.08の比AOEAL01/AOEAL02と、0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、及び8μmの各々の半径における0.40、0.54、0.45、0.32、0.23、0.23、0.36、0.38、0.30、0.06、0.03、0.02、0.01、0.01、0.01、0.01、及び0.01%の相対屈折率差Δと、0.09%のΔMAX−Δ(r=1)と、0.54%のΔMAXと、
0.43μmのrΔMAXと、8.2μmのrCOREと、を有する。実施例20Bは、OVDプロセスを用いることによって製造される。約10.45dBmの絶対SBS閾値が50kmファイバ長に対して得られ、同様の長さを有するコーニング社により製造されたSMF−28R若しくはSMF−28eR光ファイバによりも約3.65dBのSBS閾値改善が得られた。
曲線20Gの例20Gの屈折率分布を示す図15Eに、第4セットの好適実施例における別の好適実施例を示す。実施例20Gは例20Cと同様の光学特性を示した。例20Gの光ファイバの測定値は、1310nmでの0.334dB/kmの減衰、1380nmでの0.310dB/kmの減衰、1550nmでの0.192dB/kmの減衰、1310nmにおける9.14μm2のMFD、1180nmのケーブルカットオフ、1317nmにおける零分散、零分散における0.0884ps/nm2−kmの分散スロープ、
5mのサンプルに対する20mmの直径主軸付近における5回転に対する1.27dB/mのマクロベント損失、5mのサンプルに対する0.55dB/mの横荷重マイクロベンド損失、約11.0dBmの絶対SBS閾値が得られ、同様の長さを有するコーニング社により製造されたSMF−28R若しくはSMF−28eR光ファイバによりも約4.2dBのSBS閾値改善が得られた。例20Gは、r=0における0.64%のΔMAX(=Δ1MAX)及びr=3.6における0.49%のΔ3MAXを有する。
好適実施例の第4セットにおける別の好適実施例を図15Fに示す。図15Fは、OCV法を用いて製造された曲線20Hにおける例20Hの屈折率分布を示している。例20Hは例20Dと同様の光学特性を示した。例20Hの光ファイバの測定値は、1310nmでの0.335dB/kmの減衰、1380nmでの0.320dB/kmの減衰、1550nmでの0.195dB/kmの減衰、1310nmでの9.10μm2のMFD、1185nmのケーブルカットオフ、1314nmでの零分散、
零分散における0.0878ps/nm2−kmの分散スロープ、5mのサンプルに対する20mmの直径主軸付近における5回転に対する3.24dB/mのマクロベント損失、5mのサンプルに対する0.53dB/mの横荷重マイクロベンド損失、11.0dBmの絶対SBS閾値、同様の長さを有するコーニング社により製造されたSMF−28R若しくはSMF−28eR光ファイバに対して約4.2dBのSBS閾値改善が得られた。例20Hは、r=0.4μmにおける0.56%のΔMAX(=Δ1MAX)及びr=3.6における0.51%のΔ3MAXを有する。
本明細書に開示された例16−20及び20A−20Hに示された光ファイバは、1550nmにおける80μm2より大なる光学モード有効面積、少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響モードL01、少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響モードL02を有し、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。望ましくは、1550nmにおける光学モード有効面積は80μm2より大であり、更に望ましくは80と100μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、1550nmにおける光学モード有効面積は80と100μm2との間にある。他の好適実施例においては、1550nmにおける光学モード有効面積は80と95μm2との間にある。図12、13、15B、15C、15E及びl5F等のいくつかの好適実施例では、コアは1つ以上の光ファイバ生産技術の結果として生じ得るいわゆる中心線ディップ有する相対屈折率分布を含んでもよい。しかしながら、本明細書に開示された屈折率分布の何れの中心線ディップはオプションである。望ましくは、コアは中心線から1μmの半径まで拡がり且つrΔMAXにおいて0.7%より小である、より好ましくは0.6%より小である最大相対屈折率ΔMAX=Δ1MAX(パーセント単位)を有する第1部分を含む。望ましくは、相対屈折率ΔCORE1(r)はrΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径に対して0.25%より大であり且つ0.7%より小である。好適実施例では、相対屈折率ΔCORE1(r)はrΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径に対して0.3%より大であり且つ0.6%より小である。望ましくは、コアは第1部分を囲み且つ第1部分に直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2.5μmの半径に達する。第2部分中において、ΔCORE2(r)が0.15%と0.5%との間、より望ましくは0.15%と0.45%との間ある。好適実施例では、ΔCORE2(r)はr=1からr=1.5において0.3%より大であり且つ0.45%より小であり、好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1.5からr=2.5において約0.1%より大であり且つ約0.35%より小である。第2部分は、0.3%より小である最小相対屈折率Δ2MIN(パーセント単位)、より望ましくは0.25%より小なるΔ2MINを含む。望ましくは、(Δ1MAX−Δ2MIN)>0.25%である。好適実施例では、Δ1MAXとΔ2MINとの差(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.3%より大である。他の好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)>0.35%である。いくつかの好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)は約0.3%と約0.5%との間にある。他の好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.3%と0.4%との間にある。望ましくは、コアは第2部分を囲み且つそれに隣接した4.5μmの半径に達する第3部分を更に含む。好適実施例では、r=4μmにおいて、ΔCORE3(r)>0.2%となる。第3部分はΔ2MIN よりも大であり且つΔ1MAXよりも小である最大屈折率Δ3MAX(パーセント単位)を有する。望ましくは、Δ3MAXとΔ2MINのとの差(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.10%より大である。いくつかの好適実施例においては、(Δ3MAX−Δ2MIN)は約0.1%と0.3%との間にある。他の好適実施例においては、(Δ3MAX−Δ2MAX)は約0.1%と0.2%との間にある。他の好適実施例においては、(Δ3MAX−Δ2MIN)は約0.2%と0.3%との間にある。好適実施例の1つのサブセットには、(Δ1MAX−Δ2MIN)が約0.3%と0.4%との間にあり、 (Δ3MAX−Δ2MIN)が約0.1%と0.2%との間にある。好適実施例の別のサブセットには、(Δ1MAX−Δ2MIN)が約0.3%と0.4%の間ある、そして、(Δ1MAX−Δ2MIN)が約0.2%と0.3%の間ある。望ましくは、ΔCORE3(r)は0%と0.6%との間にあり、より望ましくは0%と0.55%との間にあり、より望ましくは0%と0.5%との間にある。いくつかの好適実施例では、第3部分におけるΔCORE3(r)は0%と0.5%との間にある。望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に直接隣接した4.5と12μmとの間の半径、より望ましくは4.5と10μmとの間の半径に達する第4部分を更に含む。第4部分中のΔCORE4(r)が0%と0.4%との間にあり、好適実施例にいては、半径が増大するにれ、0.40%以下の正の最大相対屈折率から0と0.03%との間にある最小相対屈折率に低下する。望ましくは、相対屈折率は、6μmと25μmとの間のすべての半径に対して0.03%より小である。望ましくは、クラッドは、第4部分を囲み且つ第4部分に直接隣接している。望ましくは、rCORE>4.5μmにおいて、より望ましくは4.5と12μmとの間、更により望ましくは5と10μmとの間において、コアが終端し且つクラッド層が始まる。
好適実施例では、本明細書に開示された例16乃至20と例20A乃至20Hによって示された光ファイバは、
1550nmにおいて、15ps/nm−kmの、より望ましくは15〜22ps/nm−km、さらに望ましくは16と21ps/nm−kmとの間の分散を有し、1550nmにおいて、0.07ps/nm2−kmの、より望ましくは0.05と0.07ps/nm2−kmとの間の分散スロープを有し、270から330nmのカッパを有し、1340nmより小である零分散、より望ましくは1320nmより小である零分散、より望ましくは1270と1320nmの間にある零分散を有し、1550nmで80μm2より大なる光学有効面積、より望ましくは85μm2より大なる光学有効面積、望ましくは85μm2と110μm2の間の光学有効面積を有し、1550nmで10μmより大である光学モードフィールド直径、より好ましくは10μmと13μmとの間にある光学モードフィールド直径、更に好ましくは10μmと12μmとの間にある光学モードフィールド直径を有し、1550nmでの20dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは15dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは10dBより小なるピン配列曲げ損失を有し、
5ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散、より好ましくは、3ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散を有し、そして、1310nmにおいて0.10ps/nm2−kmより小の分散スロープを有する。望ましくは横荷重の損失は1dB/mより小、より望ましくは0.7dB/mより小である。望ましくは、20mmマクロベント損失は5dB/mより小、より望ましくは、2dB/mより小である。
好適実施例では、コアの第3部分においてΔ3MAXを含む相対屈折率の部分は比較的平坦であり、比較的一定な値を有する。望ましくは、r=3.5μmとr=4μmとの間にある半径における差Δ(r)の絶対強度は、望ましくは0.1%より小であり、より望ましくは0.05%より小である。望ましくは、Δ2MINを含む相対屈折率の部分は比較的平坦であり、比較的一定値内にある。望ましくは、平均dΔ/drはr=2とr=3μmとの間において0.05%より小である。
AOEAL01はAOEAL02より大であってもよい、又はAOEAL02がAOEAL01より大であってもよい、又はAOEAL01は実質的にAOEAL02と等しくてもよい。
好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに400μm2より小である。他の好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに300μm2より小である。
好適実施例では、0.5<AOEAL01/AOEAL02<2である。好適実施例では、0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5である
図12乃至15及び図15A乃至15Fに示すΔCLAD=0であるクラッド又はクラッド層はrCOREでのコアの外周領域を囲み且つ外周領域に直接隣接している。
例16乃至20及び例20A乃至20Hについて、内部領域(又は中央領域)と、内部領域を囲み且つ直接隣接する中間領域(又は堀部領域)と、中間領域を囲み且つ直接隣接する外部領域(又はリング領域)を含むコアを有するものとして説明する。コアの屈折率は、あらゆる点で、望ましくは、正である。望ましくは、内部領域は全体のファイバに対してΔCORE(例えば、Δ1MAX)を含み、中間領域はΔ2MINを含み、外側領域はΔ3MAXを含む。尚、Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0である。望ましくは、第1部分における相対屈折率分布は実質的に平たんな部分を含む。第3部分はΔ1MAXより小なるΔ3MAXを含む。望ましくは、第3部分における相対屈折率分布は実質的平たん部を含み、より望ましくは、第3部分のかなりの部分は、実質的に平坦な相対屈折率分布ΔCORE3(r)を有する。
好適実施例の1つのサブセットでは、本明細書に開示された光ファイバは、内部領域、又は中央コア領域と、内部領域を囲み且つ内部領域に直接隣接した中間領域、又は堀部領域と、中間領域を囲み且つ中間領域に直接隣接した外部領域、又はリング領域と、を含み、1550nmにおける光学有効面積は80μm2より大であり、より望ましくは80μm2と90μm2との間にあり、1550nmにおける分散は望ましくは16ps/nm−kmより大であり、より望ましくは16と19ps/nm−kmとの間にあり、ゼロ分散波長は望ましくは1320nmより小であり、より望ましくは1270と1320nmとの間にあり、そして、1550nmにおける分散スロープは望ましくは0.07ps/nm2−kmより小である。望ましくは、クラッド(Δ=0%)は、外側領域の外周を囲み且つ外側領域に直接隣接している。
表6は、外部真空蒸着(OVD)処理により製造された本明細書に開示される光ファイバ、例21乃至23の特性を示している。
Figure 2009510528
例21乃至23の相対屈折率分布は図12の曲線16及び17で示されたように、例16及び17で説明した分布と同様であった。
好適実施例の第5セット
図16は曲線24における例24の対応する屈折率分布による第5セットの好適実施例を概略的に示している。例24の光ファイバは、1310nmにおける0.07ps/nm−kmの分散と、1310nmにおける0.0877ps/nm2−kmの分散スロープと、1550nmにおける17.0ps/nm−kmの分散と、1550nmにおける0.058ps/nm2−kmの分散スロープと、293nmのカッパと、1625nmにおける21.2ps/nm−kmの分散と、1550nm(MFD1550)における10.40μmのモードフィールド直径と、1550nmにおける0.198dB/kmの減衰と、1550nmにおける8.2dBのピン配列と、1550nmにおける0.5dBの横荷重損失と、1344nmのLPl1カットオフ(理論)と、1312nmのゼロ分散波長と、1550nmにおける83.5μm2のAeffと、202μm2のAOEAL01と、283μm2のAOEAL02と、202μm2のAOEAMINと、0.71の比AOEAL01/AOEAL02と、10.3dBmの絶対SBS閾値と、同様の長さを有するSMF−28R若しくはSMF−28eR光ファイバに対する約3.65dBのSBS閾値改善と、0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、及び4.5の半径における0.24、0.50、0.41、0.34、0.28、0.26、0.26、0.48、0.43、及び0.00%の相対屈折率差Δと、0.10%のΔMAX−Δ(r=1)と、0.51%のΔMAXと、3.725μmのrΔMAXと、4.5μmのrCOREと、を有する。例24は約r=0.45μmで0.51%のΔ1MAX、0.26%のΔ2MIN、約r3MAX=3.7μmで0.51%のΔMAX=Δ3MAX、0.25%のΔ1MAX−Δ2MIN、0.25%のΔ3MAX−Δ2MIN、0%の|Δ1MAX−Δ3MAX|を有する。
例24によって示された光ファイバは、1550nmにおける80μm2より大なる光学モード有効面積と、少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響モードL01と、少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響モードL02と、を有し、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。望ましくは、1550nmにおける光学モード有効面積は約80μm2より大であり、より望ましくは80と100μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、1550nmにおける光学モード有効面積は80と90μm2との間にある。他の好適実施例では、1550nmにおける光学モード有効面積は80と85μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、図16に示されているように、コアは光ファイバの1以上の製造技術の結果として生じるいわゆる中心線ディップ有する屈折率分布を含んでもよい。しかしながら、本明細書に開示された屈折率分布のいずれの中心線ディップはオプションである。望ましくは、コアは中心線から1μmまでに拡がる第1部分を有し、第1部分は、0と1μmとの間におけるrΔ1MAXにおいて、0.7%より小なる最大相対屈折率Δ1MAX(パーセント単位)、より望ましくは0.6%より小なる最大相対屈折率Δ1MAXを有する。望ましくは、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.15%より大であり且つ0.7%よりも小である。好適実施例においては、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.3%より大であり且つ0.6%よりも小である。望ましくは、コアは第1部分を囲み且つ第1部分に直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2.5μmの半径に達する。第2部分中のΔCORE2(r)が0.15%と0.5%との間あり、より望ましくは、0.15%と0.45%との間ある。好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1からr=1.5μmにおいて0.3%より大であり0.45%より小であり、好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1.5からr=2.5μmにおいて0.1%より大であり0.35%より小である。第2部分は、望ましくは0.3%より小、より望ましくは0.25%より小である最小相対屈折率Δ2MIN(パーセント単位)を含む。好適実施例では、Δ1MAXとΔ2MINとの差、すなわち(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.1%より大であり、より望ましくは0.2%より大である。他の好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)>0.35%である。望ましくは、コアは第2部分を囲み且つ第2部分に直接隣接した4.5μmの半径に達する第3部分を更に含む。r=4μmにおいて、ΔCORE3>0.2%,であり、より望ましくは、ΔCORE3>0.3%である。第3部分は、Δ2MINより大であり且つΔ1MAXにほぼ等しい最大相対屈折率Δ3MAX(パーセント単位)を含む。望ましくは、Δ1MAX及びΔ3MAXの間の差の絶対強度は0.1%より小であり、より望ましくは0.05%より小である。望ましくは、Δ3MAXとΔ2MINの間の差(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.1%より大であり、より望ましくは0.2%より大である。好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)>0.2%であり、(Δ3MAX−Δ2MIN)>0.2%である。好適実施例のサブセットには、(Δ1MAX−Δ2MIN)が0.2%と0.3%との間あり、(Δ3MAX−Δ2MIN)が0.2%と0.3%との間ある。望ましくは、ΔCORE3(r)は0%と0.6%との間ある。望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に直接隣接した4.5と12μmとの間の半径、より望ましくは、4.5と10μmとの間の半径に達する第4部分を更に含む。第4部分は、相対屈折率が減少するいわゆる拡散テールを含んでもよい。図16の例は無視できる程度の拡散テール有するとものとして描かれている。第4部分中のΔCORE4(r)が0%と0.4%との間にある。好適実施例では、半径が大きくなるのに対して、ΔCORE4(r)が0.1%以下の正の最大相対屈折率から0と0.03%との間にある最小相対屈折率に低下する。望ましくは、相対屈折率は6μmと25μmとの間のすべての半径に対して0.03%より小である。望ましくは、クラッドは、第4部分を囲み且つ第4部分に直接隣接している。望ましくは、rCORE>4μmにおいて、より望ましくは4.5と12μmとの間、更により望ましくは5と10μmとの間において、コアが終端し且つクラッド層が始まる。
好適実施例では、本明細書に開示された例24によって示された光ファイバは、1550nmにおける15ps/nm−kmの、より望ましくは15と22ps/nm−kmとの間の、さらに望ましくは16と21ps/nm−kmとの間にある分散を有し、1550nmにおける0.07ps/nrn2kmの、より望ましくは0.05と0.07ps/nm2−kmとの間の分散スロープを有し、270から330nmのカッパを有し、1340nmより小の、より望ましくは1320nmより小の、さらに望ましくは1270と1320nmの間の零分散、1550nmで80μm2より大なる光学有効面積、より望ましくは80μm2と100μm2の間の光学有効面積、さらに望ましくは80μm2と90μm2の間の光学有効面積を有し、1550nmで10μmより大なる光学モードフィールド直径、より好ましくは10μmと13μmとの間にある光学モードフィールド直径、更に好ましくは10μmと12μmとの間にある光学モードフィールド直径を有し、1550nmでの20dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは15dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは10dBより小なるピン配列曲げ損失を有し、5ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散、より好ましくは、3ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散を有し、及び、0.10ps/nm2−kmよりも小なる1310nmにおける分散スロープを有する。横荷重の損失は望ましくは、1dB/mより小であり、より望ましくは0.7dB/mより小である。
望ましくは、コアの第3部分においてΔ3MAXを含む相対屈折率の部分は比較的平坦である、すなわち、比較的一定の値を有する。望ましくは、r=3.5μmとr=4μmとの間の半径におけるΔ(r)の差の絶対強度は0.1%より小、より望ましくは、0.05%より小である。望ましくは、Δ2MINを含む相対屈折率の部分は比較的平坦である、すなわち、比較的一定の値を有する。望ましくは、望ましくは、平均dΔ/drはr=2とr=3μmとの間において0.05%より小である。
AOEAL01はAOEAL02より大であってもよい、又はAOEAL02がAOEAL01より大であってもよい、又はAOEAL01は実質的にAOEAL02と等しくてもよい。
好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに400μm2より小である。他の好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに300μm2より小である。
好適実施例では、0.5<AOEAL01/AOEAL02<2である。他の好適実施例では、0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5である。
図16に示すΔCLAD=0であるクラッド又はクラッド層は半径rCOREにおけるコアの外側領域を囲み且つコアの外側領域に直接隣接している。
例24について、内部領域(又は中央領域)と、内部領域を囲み且つ内部領域に直接隣接する中間領域(又は堀部領域)と、中間領域を囲み且つ間領域に直接隣接する外側領域(又はリング領域)を含むコアを有するものとして説明する。コアの屈折率は、コア内において、望ましくは、正である。望ましくは、内部領域か外側領域の一方が、ファイバ全体に対して、最大ΔCORE(すなわち、ΔMAX=Δ1MAX又はΔMAX=Δ3MAX)を含み、中間領域がΔ2MINを含む。いくつかの好適実施例では、Δ1MAX>Δ3MAXであり、他の好適実施例では、Δ3MAX>Δ1MAXである。他の好適実施例では、Δ1MAX〜Δ3MAXである。さらに、他の好適実施例では、他の好適実施例では、Δ1MAX=Δ3MAXである。望ましくはΔ1MAX>0、Δ3MAX>0、Δ2MIN>0、Δ1MAX>Δ2MIN、Δ3MAX>Δ2MIN、及び|Δ1MAX−Δ3MAX|<0.10%であり、より望ましくは|Δ1MAX−Δ3MAX|<0.05%である。すなわち、Δ1MAXはΔ3MAXとほぼ等しい。望ましくは、第1部分における相対屈折率分布は実質的に平坦な部分を含む。望ましくは、第3部分における相対屈折率分布が実質的に平坦な部分、より望ましくは第3部分のかなりの部分が実質的に平坦な相対屈折率分布ΔCORE3(r)を有する。
好適実施例の第6セット
表7は、第6セット、例25から27の好適実施例を示す。図17は曲線25乃至27における例25乃至27の対応する屈折率分布を示している。
Figure 2009510528
Figure 2009510528
例25乃至27に示された光ファイバは、1550nmで80μm2より大なる光学有効面積を有し、少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響モードL01を有し、少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響モードL02を有し、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。望ましくは、1550nmにおける光学有効面積は80μm2より大であり、より望ましくは、約80と110μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、1550nmにおける光学有効面積は約80と100μm2との間にある。他の好適実施例では、1550nmにおける光学有効面積は約80と95μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、図17に示されているように、コアは光ファイバの1以上の製造技術の結果として生じるいわゆる中心線ディップ有する屈折率分布を含んでもよい。しかしながら、本明細書に開示された屈折率分布の何れの中心線ディップはオプションである。望ましくは、コアは中心線から1μmまでに拡がる第1部分を有し、第1部分は、rΔ1MAXにおいて、0.7%より小なる最大相対屈折率Δ1MAX(パーセント単位)、より望ましくは0.6%より小なる最大相対屈折率Δ1MAXを有する。望ましくは、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.25%より大であり且つ0.7%よりも小である。好適実施例においては、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.3%より大であり且つ0.6%よりも小である。望ましくは、コアは第1部分を囲み且つ第1部分に直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2.5μmの半径に達する。第2部分中のΔCORE2(r)が0.15%と0.5%との間あり、より望ましくは0.15%と0.45%との間ある。好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1からr=1.5μmにおいて0.25%より大であり0.45%より小であり、好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1.5からr=2.5μmにおいて0.1%より大であり0.4%より小である。第2部分は、望ましくは0.3%より小、より望ましくは0.25%より小である最小相対屈折率Δ2MIN(パーセント単位)を含む。好適実施例では、Δ1MAXとΔ2MINとの差、すなわち(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.1%より大であり、より望ましくは0.15%より大である。他の好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)>0.2%である。好適実施例のサブセットには、(Δ1MAX−Δ2MIN)が0.1%と0.3%との間にある。別の好適実施例のサブセットには、(Δ1MAX−Δ2MIN)が0.15%と0.25%との間にある。望ましくは、コアは第2部分を囲み且つ第2部分に隣接した4.5μmの半径に達する第3部分を更に含む。r=3.5μmにおいて、ΔCORE3>0.4%,であり、より望ましくはΔCORE3>0.4%,であり、より望ましくはΔCORE3>0.5%である。r=4μmにおいて、望ましくはΔCORE3>0.1%である。第3部分は、Δ2MINより大であり且つΔ1MAXより大である最大相対屈折率Δ3MAX(パーセント)を含む。Δ3MAXはコア全体に対する最大相対屈折率(ΔMAX=Δ3MAX)である。望ましくは、Δ3MAXとΔ2MINの間の差(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.2%より大であり、より望ましくは0.25%より大である。好適実施例では、(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.2%と0.6%との間にある。他の好適実施例では、(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.25%と0.5%との間にある。好適実施例のサブセットには、(Δ1MAX−Δ2MIN)が0.15%と0.25%との間あり、(Δ3MAX−Δ2MIN)が0.25%と0.5%との間ある。望ましくは、ΔCORE3(r)は0%と0.7%との間ある。望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に直接隣接した4.5と12μmとの間の半径、より望ましくは、4.5と10μmとの間の半径に達する第4部分を更に含む。第4部分は、相対屈折率が減少するいわゆる拡散テールを含んでもよい。図17の例は無視できる程度の拡散テール有するとものとして描かれている。第4部分中のΔCORE4(r)が0%と0.4%との間にある。好適実施例では、半径が大きくなるのに対して、ΔCORE4(r)が0.4%以下の正の最大相対屈折率から0と0.03%との間にある最小相対屈折率に低下する。望ましくは、相対屈折率は6μmと25μmとの間のすべての半径に対して0.03%より小である。望ましくは、クラッドは、第4部分を囲み且つ第4部分に直接隣接している。望ましくは、rCORE>4μmにおいて、より望ましくはrCORE>4.5μmにおいて、より望ましくは4.5と12μmとの間、更により望ましくは5と10μmとの間において、コアが終端し且つクラッド層が始まる。
好適実施例では、本明細書に開示した例25乃至27にによって示された光ファイバは、望ましくは、1550nmにおける15ps/nm−kmの、より望ましくは15と22ps/nm−kmとの間の、さらに望ましくは16と21ps/nm−kmとの間にある分散を有し、1550nmにおける0.07ps/nm2−kmの、より望ましくは0.05と0.07ps/nm2−kmとの間の分散スロープを有し、270から330nmのカッパを有し、1340nmより小の、より望ましくは1320nmより小の、さらに望ましくは1270と1320nmの間の零分散、1550nmで80μm2より大なる光学有効面積、より望ましくは80μm2と100μm2の間の光学有効面積、さらに望ましくは80μm2と90μm2の間の光学有効面積を有し、1550nmで10μmより大なる光学モードフィールド直径、より好ましくは10μmと13μmとの間にある光学モードフィールド直径、更に好ましくは10μmと12μmとの間にある光学モードフィールド直径を有し、1550nmでの20dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは15dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは10dBより小なるピン配列曲げ損失を有し、5ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散、より好ましくは、3ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散を有し、そして、0.10ps/nm2−kmよりも小なる1310nmにおける分散スロープを有する。
望ましくは、コアの第3部分においてΔ3MAXを含む相対屈折率の部分は比較的平坦である、すなわち、比較的一定の値を有する。望ましくは、r=2.5μmのrΔ3MAXの半径内におけるΔ(r)の差の絶対強度は0.1%より小、より望ましくは、0.05%より小である。望ましくは、Δ2MINを含む相対屈折率の部分は比較的平坦である、すなわち、比較的一定の値を有する。望ましくは、望ましくは、平均dΔ/drはr=2.5とr=3μmとの間において0.05%より小である。
AOEAL01はAOEAL02より大であってもよい、又はAOEAL02がAOEAL01より大であってもよい、又はAOEAL01は実質的にAOEAL02と等しくてもよい。
好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに400μm2より小である。他の好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに300μm2より小である。
好適実施例では、0.5<AOEAL01/AOEAL02<2であり、他の好適実施例では、0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5である。
図17に示すΔCLAD=0であるクラッド又はクラッド層はコアの外側領域を囲み且つコアの外側領域に直接隣接している。
例25乃至27について、内部領域(又は中央領域)と、内部領域を囲み且つ直接隣接する中間領域(又は堀部領域)と、中間領域を囲み且つ直接隣接する外側領域(又はリング領域)を含むコアを有するものとして説明する。コアの屈折率は、望ましくは、コア内において正である。望ましくは、コア領域は、ファイバ全体に対して、最大ΔCORE(すなわち、ΔMAX=Δ3MAX)を含み、中間領域がΔ2MINを含み、内部領域はΔ1MAXを含む。尚、Δ3MAX>Δ1MAX,Δ1MAX>0,Δ3MAX>0,Δ2MIN>0,Δ1MAX>Δ2MIN,且つΔ3MAX>Δ2MINである。望ましくは、第1部分における相対屈折率分布は実質的に平坦な部分を含む。望ましくは、第3部分における相対屈折率分布が実質的に平坦な部分を有し、より望ましくは第3部分のかなりの部分が実質的に平坦な相対屈折率分布ΔCORE3(r)を有する。
好適実施例の第7セット
図18は曲線28における例28の対応する屈折率分布を示している。例28の光ファイバは、1310nmにおける−0.004ps/nm−kmの分散を有し、1310nmにおける0.0868ps/nm2−kmの分散スロープを有し、1550nmにおける16.8ps/nm−kmの分散を有し、1550nmでの0.058ps/nm2−krnの分散スロープを有し、1550nmでの290nmのカッパを有し、1625nmにおいて20.9ps/nm−kmの分散を有し、1550nm(MFD1550)において10.29μmのモードフィールド直径を有し、1550nmでの0.193dB/kmの減衰を有し、1550nmにおいて8.3dBのピン配列を有し、1550nmにおいて0.49dBの横荷重損失1327nmのLP11カットオフ(理論)を有し、1313nmのゼロ分散波長を有し、1550nmにおいて81.6μm2のAeffを有し、324μm2のAOEAL01を有し、143μm2のAOEAL02を有し、143μm2のAOEAMINを有し、2.26の比AOEAL01/AOEAL02を有し、12.1dBmの絶対SBS閾値を有し、約5.3dBmの絶対SBS閾値を有し、同様の長さを有するSMF−28R若しくはSMF−28eR光ファイバに対する約5.3dBのSBS閾値改善を有し、0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、及び5の各々の半径における0.63、0.53、0.34、0.25、0.29、0.37、0.39、0.38、0.24、0.05、及び0.00%の相対屈折率差Δを有し、0.29%のΔMAX−Δ(r=1)を有し、0.63%のΔMAX=Δ1MAXを有し、0.0μmのrΔMAX=rΔ1MAXを有し、約1.6μmのrΔ2MINにおいて約0.25%のΔ2MINを有し、約3.1μmのr3MAXにおいて約0.395%のΔ3MAXを有し、0.38%のΔ1MAX−Δ2MINを有し、0.145%のΔ3MAX−Δ2MINを有し、0.235%の|Δ1MAX−Δ3MAX|を有する。
本明細書に開示された例24に示された光ファイバは、1550nmにおける80μm2より大なる光学モード有効面積と、少なくとも200μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響モードL01と、少なくとも100μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響モードL02と、を有し、0.25<AOEAL01/AOEAL02<3.5である。1550nmにおける光学モード有効面積は、80μm2より大であり、より望ましくは80と110μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、1550nmにおける光学モード有効面積は、80と100μm2との間にある。他の好適実施例では、1550nmにおける光学モード有効面積は、80と90μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、コアは光ファイバの1以上の製造技術の結果として生じるいわゆる中心線ディップ有する屈折率分布を含んでもよい。しかしながら、本明細書に開示された屈折率分布のいずれかの中心線ディップはオプションである。望ましくは、コアは中心線から1μmまでに拡がる第1部分を有し、第1部分は、rΔ1MAXにおいて、0.8%より小なる最大相対屈折率Δ1MAX(パーセント単位)、より望ましくは0.7%より小なる最大相対屈折率Δ1MAXを有する。望ましくは、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.2%より大であり且つ0.7%よりも小である。好適実施例においては、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.3%より大であり且つ0.6%よりも小である。望ましくは、コアは第1部分を囲み且つ第1部分に直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2.5μmの半径に達する。第2部分中のΔCORE2(r)が0.15%と0.5%との間あり、より望ましくは0.15%と0.45%との間ある。好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1からr=1.5μmにおいて0.2%より大であり0.4%より小であり、好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1.5からr=2.5μmにおいて0.2%より大であり0.4%より小である。第2部分は、望ましくは0.35%より小、より望ましくは0.3%より小である最小相対屈折率Δ2MIN(パーセント単位)を含む。好適実施例では、Δ1MAXとΔ2MINとの差、すなわち(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.2%より大であり、より望ましくは0.3%より大である。他の好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.3%と0.4%との間にある。望ましくは、コアは第2部分を囲み且つ第2部分に隣接した4.5μmの半径に達する第3部分を更に含む。r=3μmにおいて、ΔCORE3>0.3%である。第3部分は、Δ2MINより大であり且つΔ1MAXより小である相対屈折率Δ3MAX(パーセント単位)を含む。望ましくは、Δ3MAXとΔ2MINの間の差(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.1%より大である。好適実施例では、(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.1%と0.2%との間にある。望ましくは、ΔCORE3(r)は0.1%と0.5%との間ある。望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に直接隣接した4.5と12μmとの間の半径、より望ましくは、4.5と10μmとの間の半径に達する第4部分を更に含む。第4部分中のΔCORE4(r)が0%と0.4%との間にある。好適実施例では、半径が大きくなるのに対して、ΔCORE4(r)が0.4%以下の正の最大相対屈折率から0と0.03%との間にある最小相対屈折率に低下する。望ましくは、相対屈折率は6μmと25μmとの間のすべての半径に対して0.03%より小である。望ましくは、クラッドは、第4部分を囲み且つ第4部分に直接隣接している。望ましくは、rCORE>4.5μmにおいて、より望ましくは4.5と12μmとの間、更により望ましくは5と10μmとの間において、コアが終端し且つクラッド層が始まる。
好適実施例では、本明細書に開示した例28によって示された光ファイバは、望ましくは、1550nmにおける15ps/nm−kmの、より望ましくは15と22ps/nm−kmとの間の、さらに望ましくは16と21ps/nm−kmとの間にある分散を有し、1550nmにおける0.07ps/nrn2kmの、より望ましくは0.05と0.07ps/nm2−kmとの間の分散スロープを有し、270から330nmのカッパを有し、1340nmより小の、より望ましくは1320nmより小の、さらに望ましくは1270と1320nmの間の零分散を有し、1550nmで80μm2より大なる光学有効面積、より望ましくは80μm2と100μm2の間の光学有効面積を有し、1550nmで10μmより大なる光学モードフィールド直径、より好ましくは10μmと13μmとの間にある光学モードフィールド直径、更に好ましくは10μmと12μmとの間にある光学モードフィールド直径を有し、1550nmでの20dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは15dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは10dBより小なるピン配列曲げ損失を有し、5ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散、より好ましくは、3ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散を有し、そして、0.10ps/nm2−kmよりも小なる1310nmにおける分散スロープを有する。望ましくは、横荷重損失は1dB/mより小であり、より望ましくは0.7dB/mより小である。
望ましくは、コアの第3部分においてΔ3MAXを含む相対屈折率の部分は比較的平坦である、すなわち、比較的一定の値を有する。望ましくは、r=0.5μmのrΔ3MAXの半径内におけるΔ(r)の差の絶対強度は0.1%より小、より望ましくは、0.05%より小である。望ましくは、Δ2MINを含む相対屈折率の部分は比較的平坦である、すなわち、比較的一定の値を有する。望ましくは、望ましくは、平均dΔ/drはr=1とr=2μmとの間において0.05%より小である。
AOEAL01はAOEAL02より大であってもよい、又はAOEAL02がAOEAL01より大であってもよい、又はAOEAL01は実質的にAOEAL02と等しくてもよい。
好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02はともに400μm2より小である。
好適実施例では、0.25<AOEAL01/AOEAL02<3.5であり、他の好適実施例では、0.3<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。
図18に示すΔCLAD=0であるクラッド又はクラッド層はrCOREにおけるコアの外側領域を囲み且つコアの外側領域に直接隣接している。
例28について、内部領域(又は中央領域)と、内部領域を囲み且つ直接隣接する中間領域(又は堀部領域)と、中間領域を囲み且つ直接隣接する外側領域(又はリング領域)を含むコアを有するものとして説明する。コアの屈折率は、望ましくは、コア内において正である。望ましくは、コア領域は、ファイバ全体に対して、最大ΔCORE(すなわち、Δ1MAX)を含み、中間領域がΔ2MINを含み、外部領域はΔ3MAXを含む。尚、Δ1MAX>0,Δ3MAX>0,Δ2MIN>0,Δ1MAX>Δ2MIN,Δ3MAX>Δ2MIN,及びΔ1MAX>Δ3MAX>Δ2MAX>0である。望ましくは、第1部分における相対屈折率分布は実質的に平坦な部分を含む。望ましくは、第3部分における相対屈折率分布が実質的に平坦な部分を有し、より望ましくは第3部分のかなりの部分が実質的に平坦な相対屈折率分布ΔCORE3(r)を有する。
好適実施例の第8セット
図19は曲線29における例29の対応する屈折率分布を示している。例29の光ファイバは、1310nmにおける−0.47ps/nm−kmの分散を有し、1310nmにおける0.0895ps/nm2−kmの分散スロープを有し、1550nmにおける16.8ps/nrn−kmの分散を有し、1550nmでの0.095ps/nm2−kmの分散スロープを有し、1625nmにおいて21.1ps/nm−kmの分散を有し、1550nm(MFD1550)において10.8μmのモードフィールド直径を有し、1550nmでの0.191dB/kmの減衰を有し、1550nmにおいて8.2dBのピン配列を有し、1550nmにおいて0.57dBの横荷重損失、1335nmのLP11カットオフ(理論)を有し、1318nmのゼロ分散波長を有し、1550nmにおいて83.4μm2のAeffを有し、359μm2のAOEAL01を有し、118μm2のAOEAL02を有し、118μm2のAOEAMINを有し、3.04の比AOEAL01/AOEAL02を有し、12.5dBmの絶対SBS閾値を有し、同様の長さを有するSMF−28R若しくはSMF−28eR光ファイバに対して約5.7dBのSBS閾値改善を有し、0、0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5及び5の各々の半径における0.19,0.77,0.30,0.29,0.31,0.31,0.31,0.31,0.31,0.18及び0.00%の相対屈折率差Δを有し、0.80%のΔMAX−Δ(r=1)を有し、0.50%のΔMAX=Δ1MAXを有し、0.50%のΔMAX−Δ(r=3.5)を有し、0.45μmのrΔMAX=rΔ1MAXを有し、約1.2μmのrΔ2MINにおいて約0.28%のΔ2MINを有し、約0.31%のΔ3MAXを有し、0.52%のΔ1MAX−Δ2MINを有し、0.03%のΔ3MAX−Δ2MINを有し、0.49%の|Δ1MAX−Δ3MAX|を有する。
本明細書に開示された例29に示された光ファイバは、1550nmにおける80μm2より大なる光学モード有効面積と、少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響モードL01と、少なくとも100μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響モードL02と、を有し、0.25<AOEAL01/AOEAL02<3.5である。1550nmにおける光学モード有効面積は、80μm2より大であり、より望ましくは80と110μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、1550nmにおける光学モード有効面積は、80と100μm2との間にある。他の好適実施例では、1550nmにおける光学モード有効面積は、80と95μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、図19に示されているように、コアは光ファイバの1以上の製造技術の結果として生じるいわゆる中心線ディップ有する屈折率分布を含んでもよい。しかしながら、本明細書に開示された屈折率分布のどれかの中心線ディップはオプションである。望ましくは、コアは中心線から1μmまでに拡がる第1部分を有し、第1部分は、rΔ1MAXにおいて、1.0%より小なる最大相対屈折率Δ1MAX(パーセント単位)、より望ましくは0.9%より小なる最大相対屈折率Δ1MAXを、より望ましくは0.6%と0.9%との間にある最大相対屈折率Δ1MAXを、より望ましくは0.7% と0.85%との間にある最大相対屈折率Δ1MAXを有する。望ましくは、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.15%より大であり且つ0.9%よりも小である。好適実施例においては、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.2%より大であり且つ0.85%よりも小である。望ましくは、コアは第1部分を囲み且つ第1部分に直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2μmの半径に達する。第2部分中のΔCORE2(r)が0.15%と0.5%との間あり、より望ましくは0.2%と0.4%との間ある。好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1からr=1.5μmにおいて0.25%より大であり0.35%より小であり、好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1.5からr=2μmにおいて0.25%より大であり0.3%より小である。第2部分は、望ましくは0.4%より小、より望ましくは0.3%より小である最小相対屈折率Δ2MIN(パーセント)を含む。好適実施例では、Δ1MAXとΔ2MINとの差、すなわち(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.4%より大である。他の好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.45%よりも大である。望ましくは、コアは第2部分を囲み且つ第2部分に直接隣接した4.5μmの半径に達する第3部分を更に含む。r=3μmにおいて、ΔCORE3>0.2%である。第3部分は、Δ2MINより大であり且つΔ1MAXより小である相対屈折率Δ3MAX(パーセント)を含む。望ましくは、Δ3MAXとΔ2MINの間の差(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.10%より大である。望ましくは(ΔMAX−Δ(3.5))>0.4%であり、より望ましくは(ΔMAX−Δ(3.5))>0.45%である。望ましくは(ΔMAX−Δ3MAX)>0.4%であり、より望ましくは(ΔMAX−Δ3MAX)>0.45%である。好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.4%と0.6%との間にあり、(Δ1MAX−Δ3MAX)は0.4%と0.6%との間にあり、(ΔMAX−Δ(3.5))は0.4%と0.6%との間にあり、(Δ3MAX−Δ2MIN)<0.10%である。望ましくは、ΔCORE3(r)は0.1%と0.4%との間ある。望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に直接隣接した4.5と12μmとの間の半径、より望ましくは、4.5と10μmとの間の半径に達する第4部分を更に含む。第4部分中のΔCORE4(r)が0%と0.4%との間にある。好適実施例では、半径が大きくなるのに対して、ΔCORE4(r)が0.4%以下の正の最大相対屈折率から0と0.03%との間にある最小相対屈折率に低下する。望ましくは、相対屈折率は6μmと25μmとの間のすべての半径に対して0.03%より小である。望ましくは、クラッドは、第4部分を囲み且つ第4部分に直接隣接している。望ましくは、rCORE>4.5μmにおいて、より望ましくは4.5と12μmとの間、更により望ましくは5と10μmとの間において、コアが終端し且つクラッド層が始まる。
好適実施例では、本明細書に開示した例29によって示された光ファイバは、望ましくは、1550nmにおける15ps/nm−kmの、より望ましくは15と22ps/nm−kmとの間の、さらに望ましくは16と21ps/nm−kmとの間にある分散を有し、1550nmにおける0.07ps/nm2−kmの、より望ましくは0.05と0.07ps/nm2−kmとの間の分散スロープを有し、1340nmより小の、より望ましくは1320nmより小の、さらに望ましくは1270と1320nmの間の零分散を有し、1550nmで80μm2より大なる光学有効面積、より望ましくは80μm2と90μm2の間の光学有効面積を有し、1550nmで10μmより大なる光学モードフィールド直径、より好ましくは10μmと13μmとの間にある光学モードフィールド直径、更に好ましくは10μmと12μmとの間にある光学モードフィールド直径を有し、1550nmでの20dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは15dBより小なるピン配列曲げ損失、より望ましくは10dBより小なるピン配列曲げ損失を有し、5ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散、より好ましくは、3ps/nm−kmよりも小なる強度を有する1310nmにおける分散を有し、そして、0.10ps/nm2−kmよりも小なる1310nmにおける分散スロープを有する。望ましくは、横荷重損失は1dB/mより小であり、より望ましくは0.7dB/mより小である。
望ましくは、コアの第3部分においてΔ3MAXを含む相対屈折率の部分は比較的平坦である、すなわち、比較的一定の値を有する。望ましくは、r=2μmとr=4μmと間の半径内におけるΔ(r)の差の絶対強度は0.1%より小、より望ましくは、0.05%より小である。望ましくは、Δ2MINを含む相対屈折率の部分は比較的平坦である、すなわち、比較的一定の値を有する。望ましくは、望ましくは、平均dΔ/drはr=1とr=2μmとの間において0.05%/μmより小である。
AOEAL01はAOEAL02より大であってもよい、又はAOEAL02がAOEAL01より大であってもよい、又はAOEAL01は実質的にAOEAL02と等しくてもよい。望ましくは、AOEAL01はAOEAL02より実質的に大である。
好適実施例、AOEAL01及びAOEAL02はともに400μm2より小である。
好適実施例では、0.25<AOEAL01/AOEAL02<3.5である。他の好適実施例では、0.3<AOEAL01/AOEAL02<3である。。
図19に示すΔCLAD=0であるクラッド又はクラッド層はrCOREにおけるコアの外側領域を囲み且つコアの外側領域に直接隣接している。
例29について、内部領域(又は中央領域)と、内部領域を囲み且つ直接隣接する中間領域(又は堀部領域)と、中間領域を囲み且つ直接隣接する外側領域(又はリング領域)を含むコアを有するものとして説明する。コアの屈折率は、望ましくは、正である。望ましくは、内部領域は、ファイバ全体に対して、最大ΔCORE(すなわち、Δ1MAX)を含み、中間領域がΔ2MINを含み、外部領域はΔ3MAXを含む。尚、Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0,Δ1MAX>Δ2MIN,Δ3MAX>Δ2MINである。望ましくは、第1部分における相対屈折率分布は実質的に平坦な部分を含む。望ましくは、第3部分における相対屈折率分布が実質的に平坦な部分を有し、より望ましくは第3部分のかなりの部分が実質的に平坦な相対屈折率分布ΔCORE3(r)を有する。
好適実施例の第9セット
表8は好適実施例の第9セット、例30から34を示す。図23乃至27は曲線30乃至34における例30乃至34の対応する屈折率分布を示している。
Figure 2009510528
Figure 2009510528
表9は、第9セットの好適実施例に従って製造され且つ種々の波長において検査された4つのファイバ(例35乃至38)に対するマクロベントマンドレルラップ損失を、一覧表にしてある。
Figure 2009510528
例35及び36は、図23に示すように、例30と同様の屈折率分布を示した。例37は、図24に示すように、例31と同様の屈折率分布を示した。このようなファイバにおいては、1550nmでの20mmマクロベント損失は望ましくは5dB/mより小、より望ましくは2dB/mより小である。1625nmでの20mmマクロベント損失は望ましくは20dB/mより小、より望ましくは15dB/mより小、より望ましくは10dB/mより小、より望ましくは5dB/mより小である。1550nmでの25mmマクロベント損失は望ましくは5dB/mより小、より望ましくは2dB/mより小、より望ましくは1.0dB/mより小、より望ましくは0.5dB/mより小である。1625nmでの25mmマクロベント損失は望ましくは5dB/mより小、より望ましくは2dB/mより小、より望ましくは1.0dB/mより小、より望ましくは0.5dB/mより小である。1550nmでの32mmマクロベント損失は望ましくは0.20dB/mより小、より望ましくは0.10dB/mより小、より望ましくは0.05dB/mより小、より望ましくは0.005dB/mより小、より望ましくは0.001dB/mより小である。1550nmでの32mmマクロベント損失は望ましくは0.5dB/mより小、より望ましくは0.10dB/mより小、より望ましくは0.05dB/mより小である。
例30乃至38の光ファイバは、1550nmで80μm2より大なる光学有効面積を有し、少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有する第1音響モードL01を有し、少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有する第1音響モードL02を有し、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。望ましくは、1550nmにおける光学有効面積は70μm2より大であり、より望ましくは、約70と90μm2との間にある。いくつかの好適実施例では、1550nmにおける光学有効面積は約75と85μm2との間にある。他の好適実施例では、1550nmにおける光学有効面積は約80と90μm2との間にある。
いくつかの好適実施例では、図33と34に示されているように、コアは光ファイバの1以上の製造技術の結果として生じるいわゆる中心線ディップ有する屈折率分布を含んでもよい。しかしながら、本明細書に開示された屈折率分布のどれかの中心線ディップはオプションである。望ましくは、コアは中心線から1μmまでに拡がる第1部分を有し、第1部分は、rΔ1MAXにおいて、最大相対屈折率ΔMAX=Δ1MAX(パーセント単位)を有する。望ましくは、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.20%より大であり且つ0.7%よりも小である。いくつかの好適実施例においては、相対屈折率ΔCORE1(r)は、rΔMAXとr=1μmとの間のすべての半径において0.3%より大であり且つ0.6%よりも小である。望ましくは、コアは第1部分を囲み且つ第1部分に直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2.5μmの半径に達する。第2部分中のΔCORE2(r)が0.15%と0.5%との間あり、より望ましくは0.15%と0.45%との間ある。好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1からr=1.5μmにおいて0.30%より大であり0.50%より小であり、好適実施例においては、ΔCORE2(r)はr=1.5からr=2.5μmにおいて約0.1%より大であり約0.45%より小である。第2部分は、望ましくは0.3%より小、より望ましくは0.26%より小である最小相対屈折率Δ2MIN(パーセント単位)を含む。望ましくは、(Δ1MAX−Δ2MIN)>0.25%である。好適実施例では、Δ1MAXとΔ2MINとの差、すなわち(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.3%より大である。他の好適実施例では、(Δ1MAX−Δ2MIN)>0.33%である。いくつかの好適実施例、(Δ1MAX−Δ2MIN)は約0.30%と約0.40%との間にある。望ましくは、コアは第2部分を囲み且つ第2部分に直接隣接した4.5μmの半径に達する第3部分を更に含む。好適実施例では、r=4μmにおいて、ΔCORE3>0.2%である。第3部分は、Δ2MINより大であり且つΔ1MAXより小である相対屈折率Δ3MAX(パーセント単位)を含む。望ましくは、Δ3MAXとΔ2MINの間の差(Δ3MAX−Δ2MIN)は0.10%より大である。いくつかの好適実施例、(Δ3MAX−Δ2MIN)は約0.10%と0.30%との間にある。他の好適実施例、(Δ3MAX−Δ2MIN)は約0.20%と0.30%との間にある。好適実施例の1つのサブセットには、(Δ1MAX−Δ2MIN)は0.3%と0.4%との間にあり、(Δ3MAX−Δ2MIN)が約0.20%と0.30%との間にある。望ましくはΔCORE3(r)は0%と0.6%との間にあり、より望ましくは0%と0.55%との間にあり、より望ましくは0%と0.5%との間にある。いくつかの好適実施例、ΔCORE3(r)は第3部分において約0.1%と約0.5%との間にある。望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に隣接した4.5と20μmとの間の半径、より望ましくは、4.5と15μmとの間の半径に達する第4部分を更に含む。第4部分中のΔCORE4(r)が0%と0.4%との間にある。好適実施例では、半径が大きくなるのに対して、ΔCORE4(r)が0.4%以下の正の最大相対屈折率から0と0.03%との間にある最小相対屈折率に低下する。望ましくは、相対屈折率は6μmと25μmとの間のすべての半径に対して0.03%より小である。望ましくは、クラッドは、第4部分を囲み且つ第4部分に直接隣接している。望ましくは、rCORE>4.5μmにおいて、より望ましくは4.5と20μmとの間において、更により望ましくは4.5と15μmとの間において、コアが終端し且つクラッド層が始まる。いくつかの好適実施例において、4.5μm<rCORE<8μmである。
図23乃至27に示すΔCLAD=0であるクラッド又はクラッド層はrCOREにおけるコアの外側領域を囲み且つコアの外側領域に直接隣接している。
例30乃至36について、内部領域(又は中央領域)と、内部領域を囲み且つ直接隣接する中間領域(又は堀部領域)と、中間領域を囲み且つ直接隣接する外側領域(又はリング領域)を含むコアを有するものとして説明する。コアの屈折率は、望ましくは、コア内において正である。望ましくは、内部領域は、ファイバ全体に対して、最大ΔCORE(すなわち、Δ1MAX)を含み、中間領域がΔ2MINを含み、外部領域はΔ3MAXを含む。尚、Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0である。望ましくは、第1部分における相対屈折率分布は実質的に平坦な部分を含む。第3部分はΔ1MAXより小であるΔ3MAXを有する。望ましくは、第3部分における相対屈折率分布が実質的に平坦な部分を有し、より望ましくは第3部分のかなりの部分が実質的に平坦な相対屈折率分布ΔCORE3(r)を有する。
第9セットの好適実施例で説明されるように本明細書に開示された光ファイバに関しては、コアの中央領域に生ずる相対屈折率の第1ピーク(%のΔ1MAX)と、RCにおけるコアの外側領域に生ずる第2ピーク(%のΔ3MAX)と、中間最小値(%のΔ2MIN)とはrΔ2MINにおける第1及び第2ピーク間に放射状に位置し、Δ1MAX>Δ3MAX>Δ2MIN>0である。Δ3MAXは0.40%より小であり、且つ望ましくはΔ1MAXより小である。Δ1MAXは0.50%より大であり、望ましくは0.50と0.70%との間にあり、より望ましくは0.50と0.60%との間にある。本明細書において、第2ピーク幅(W3MID)はΔ3MAXとΔ2MINとの高さの差の半分における第2ピークの半径幅と定義され、第2ピークの中点R3MIDは、屈折率の第2ピークの内部及び外部の間に中途で生ずるとして定義される。望ましくはW3MIDは0.5より大であり、より望ましくは0.7より大、さらに望ましくは0.8より大である。いくつかの好適実施例では、W3MID>1.0である。望ましくは、R3MIDは3.0と4.0μmとの間にある。いくつかの好適実施例では、R3MIDは3.2と3.8μmとの間にある。例外的に良い曲げ性能を達成する為には、r=2.5から4.5μmまでの∫Δ%(r)rdrで定義された相対屈折率分布の分布ボリュームは、%−μm2の単位において2.5より大であり、より望ましくは3.25より大であり、より望ましくは3.30より大であり、Δ3MAX>0.4%である。さらに、例30乃至32によって示されるように、4.5μmの半径より大である半径における分布における小さく上がった「台座(pedestal)」もまた、1200nm以下のケーブルカットオフを維持しつつ、曲げ性能を改良するのに有効である。
好適実施例では、本明細書に開示した例30乃至38によって示された光ファイバは、望ましくは、270から330nmのカッパを有し、1340nmより小の、より望ましくは1320nmより小の、さらに望ましくは1270と1320nmの間の零分散を有し、1310nmにおける5ps/nm−kmより小なる強度の、より望ましくは3ps/nm−kmより小なる強度の分散を有し、そして、1310nmにおいて0.10ps/nm2−kmより小の分散スロープを有する。
したがって、本発明の光ファイバは、SBS閾値を高くしつつ良い曲げ性能を示し、約1260nmより大きい波長でさらに、単一モード動作に適したカット波長を示す。特に、本発明の第9セットの好適実施例などの光ファイバは、マクロベント(ピン配列、マンドレル包装、平行プレート)及びマイクロベント(横荷重)等のさまざまな曲げ試験に対応する曲げ性能に反映されるように、種々の配置若しくは条件において、驚くほど低い曲げ損失を示す。このようなファイバに対して、1550nmでのピン配列曲げ損失は望ましくは5dBより小であり、より望ましくは3dBより小である。1550nmの横荷重曲げ損失は望ましくは0.50dB/mより小であり、より望ましくは0.30dB/mより小である。ケーブルカットオフ波長は1260nmより小であり、望ましくは1200nmより小である。絶対SBS閾値は望ましくは9.8+log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]よりも大であり、より望ましくは10.0+log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大である。ここで、Lはkm単位の長さであり、αは1550nmにおけるdB/km単位の損失である。1550nmでの減衰(スペクトル)は望ましくは0.24dB/kmより小、より望ましくは0.23dB/kmより小、さらに望ましくは0.21dB/kmより小である。いくつかの好適実施例では、1550nmでの光学有効面積は70μm2と90μm2の間である。1310nmでの光学モードフィールド直径は9.5μmより小、より好ましくは9.2μmより小である。1550nmでの分散は15と20ps/nm−kmとの間にあり、1550nmでの分散スロープは0.07ps/nm2−kmより小である。
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバは、約50km以上の長さのファイバに対して、9.5dBmより大なる絶対閾値、より望ましくは10.0dBmより大なる絶対閾値を有し、更に望ましくは10.5dBmより大なる絶対閾値を有する。
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバは、1380μmにおける減衰が、1310μmにおける減衰より0.3dB/kmより大でない、より望ましくは0.1dB/kmより大でない、さらに望ましくは0.05dB/kmより大でない。好適実施例では、1380nmでの減衰は1310nmでの減衰より大きくない。他の好適実施例では、1380nmでの減衰は0.3dB/kmより小である。好ましいセットの実施例において、絶対SBS閾値が望ましくは、8.5+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]dBmより大であり、より望ましくは9+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]dBmより大であり、さらに望ましくは9.5+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]dBmより大である(Lはkm単位におけるファイバの長さであり、αは1550nmでのファイバの減衰である)。1380μmでの減衰は、1310μmでの減衰より大である0.3dBより大でなく、より望ましくは0.1dB/kmより大でない、さらに望ましくは0.05dB/kmより大でない。好適実施例では、1380nmでの減衰は1310nmでの減衰より大でない。他の好適実施例では、1380nmでの減衰は0.3dB/kmより小である。いくつかの好適実施例では、望ましくは、1550nmでの光学有効面積は80μm2より大であり、他の好適実施例では1550nmでの光学有効面積は80μm2より大であり且つ110μm2より小である。
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバは、0.1ps/sqrt(km)より小の、より望ましくは0.05ps/sqrt(km)より小の、さらに望ましくは0.02ps/sqrt(km)より小のPMDを示す。好適実施例では、1550nmでのピン配列曲げ損失は5dBより小、より望ましくは3dBより小である。好適実施例では、1620nmでのピン配列曲げ損失は10dBより小、より望ましくは7dBより小、より望ましくは5dBより小である。
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバは、1300nmより小の、より望ましくは1200と1300nmの間にあるケーブルカットオフを有する。
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバは、1260nmから1625nmまでの波長範囲で光信号を伝送するように適合されている。
望ましくは、本明細書に開示されたファイバは、気相蒸着処理によって製造される。さらに望ましくは、本明細書に開示されたファイバは、外側気相蒸着(OVD)処理によって製造される。例えば、既知のOVDレイダウン(laydown)、連結、及び線引き技術は、本明細書に開示された光導波ファイバを製造するのに有利に使用されてもよい。修正された化学気相蒸着(MCVD:modified chemical vapor deposition)、気相アキシャル蒸着(VAD:vapor axial deposition)又はプラズマ化学蒸着法(PCVD:plasma chemical vapor deposition)などの他の処理を用いてもよい。したがって、本明細書に開示された光導波ファイバの屈折率及び断面積特性は、OVD、VAD、及びMCVDに限定されず、これらを含む当業者に既知の製造技術を用いて達成できる。
好適実施例の第1サブグループにおいて、少なくとも一つの光学モードと、L01音響モードとL02音響モードを含む複数の音響モードを導波する光ファイバについて本明細書で開示している。その光ファイバは、屈折率分布と中心線を有するコアと、コアを囲み且つコアに直接隣接するクラッド層と、を含み、1550nmにおけるい光学モードの有効面積は90μm2より大であり、第1音響モードL01は光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第1音響−光学有効面積AOEAL01を有し、第2音響モードL02は光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも170μm2である第2音響−光学有効面積AOEAL02を有し、0.4<AOEAL01/AOEAL02<2.5である。
いくつかの好適実施例では、コアの相対屈折率は上方境界曲線と下方境界曲線との間に値を有する。上側境界曲線は少なくとも2つの点によって定義されており、その2つの点は、半径0において0.6%のΔを有する第1上方点と14.25μmの半径において0%のΔを有する第2上方点を含む。下方境界曲線は、少なくとも2つの点によって画定された直線であり、その2つの点は、0の半径において0.25%のΔを有する第1下方点と半径6μmにおいて0%であるのΔを有する第2下方点を含む。
いくつかの好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02は光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも180μm2である。いくつかの好適実施例では、AOEAL01及びAOEAL02は光ファイバのブリルアン周波数において少なくとも190μm2である。
いくつかの好適実施例では、光ファイバは1340nmより小の波長において零分散を有し、より望ましくは、1320と1340nmとの間の範囲にある零分散を有する。他の好適実施例では、光ファイバは1320nmよりも小なる零分散、更に好ましくは1290と1320nmの間にある零分散を有する。
望ましくは、光ファイバは1550nmの波長において15と22ps/nm−kmとの間にある分散を有する。いくつかの好適実施例では、1550nmの波長における分散は15と17ps/nm−kmとの間にある。他の好適実施例では、1550nmの波長における分散は17と20ps/nm−kmとの間にある。
望ましくは、光ファイバは、95μm2より大である光学有効面積を有する。いくつかの好適実施例では、光学有効面積は100μm2より大である。
望ましくは、光ファイバは1550nmにおいて15dBのピン配列曲げ損失、より望ましくは10dBのピン配列曲げ損失を有する。
いくつかの好適実施例では、上側境界曲線は少なくとも2つの点によって定義されており、その2つの点は、半径0において0.5%のΔを有する第1上方点と11.25μmの半径において0%のΔを有する第2上方点を含む。
望ましくは、望ましくは、コアは中心線から1μmの半径まで拡がる第1部分を含み、第1部分の相対屈折率は0.25%より大であり且つ0.5%より小である。好適実施例では、r=0とr=1μmとの間のすべての半径において、dΔ/dR>−0.15%/μmとなる。望ましくは、Δ(r=0μm)とΔ(r=1μm)との差の絶対強度は0.1%より小である。
望ましくは、コアは第1部分を囲み且つ第1部分に直接隣接する第2部分を含み、第2部分は2.5μmの半径に達する。第2部分中のΔが0.20%と0.45%との間ある。好適実施例においては、第2部分のΔはr=1からr=1.5μmのすべての半径において0.3%と0.45%との間にある。いくつかの好適実施例においては、第2部分のΔはr=1.5からr=2.5μmのすべての半径において0.2%と0.35%との間にある。
望ましくは、コアは第2部分を囲み且つ第2部分に直接隣接した4.5μmの半径に達し且つ0.15%と0.35%との間にあるΔを有する第3部分を更に含む。望ましくは、第3部分のΔは2.5と4.5μmとの間のすべての半径において0.20%と0.30%との間ある。望ましくは、第3部分におけるいかなる半径の間のΔの差の絶対強度は0.1%未満である。望ましくは、第3部分において、r=2.5とr=4.5μmとの間のいかなる半径の間のΔの差の絶対強度は0.1%より小である。
望ましくは、コアは第3部分を囲み且つ第3部分に直接隣接した6μmの半径に達する第4部分を更に含む。第4部分中のΔが0.10%と0.30%との間にある。いくつかの好適実施例では、第4部分のΔは、r=4.5μmとr=5μmとの間のすべての半径において0.20%と0.30%との間にある。望ましくは、第4部分のΔは、5と6μmとの間のすべての半径において0.15%と0.30%との間にある。
望ましくは、コアは第4部分を囲み且つ第4部分に直接隣接した9μmの半径に達する第5部分を更に含み、第5部分のΔは0.0%と0.15%のと間にある。望ましくは、Δ(r=5.5μm)>0.1%である。望ましくは、Δ(r=6μm)>0%である。
いくつかの好適実施例において、AOEAL01及びAOEAL02は、400μm2より小である。
いくつかの好適実施例では、0.5<AOEAL01/AOEAL02<2である。他の好適実施例では、0.6<AOEAL01/AOEAL02<1.5である。
好適実施例の第2サブグループでは、本明細書に開示された光ファイバは、屈折率分布と中心線を有するコアと、コアを囲み且つ直接コアに隣接するクラッド層と、を含み、1550nmにおける光学有効面積は80μm2より大であり、絶対SBS閾値は約50kmより長いファイバ長に対して9.5dBmより大である。望ましくは、光学有効面積が80と110μm2との間にある。望ましくは、1380nmでの減衰は1310nmでの減衰より高い0.3dBより大でない。望ましくは、ファイバの1550nmにおける32mm直径曲げ損失は0.03dB/turnより大ではない。望ましくは、ファイバのケーブルカットオフは1300nmより小である。
好適実施例の第3サブグループでは、本明細書に開示された光ファイバは、屈折率分布及び中心線を有するコアと、コアを囲み且つ直接コアに隣接するクラッド層と、を含み、1550nmにおいて80μm2より大である光学有効面積を有し、50kmより大であるファイバ長を有するファイバに対して9.5dBmより大である絶対SBS閾値を有し、1300nmより小であるケーブルカットオフを有し、1550nmにおいて0.03dB/turnより大でない32mm直径曲げ損失を有するように、コアの屈折率が選択されている。
好適実施例の第4サブグループでは、本明細書に開示された光ファイバは、屈折率分布及び中心線を有するコアと、コアを囲み且つ直接コアに隣接するクラッド層と、を含み、絶対SBS閾値は約50kmより長いファイバ長に対して8.5dBmより大である。1380μmでの減衰は1310nmでの減衰より大である0.3dBより大でない。1380μmでの減衰は1310μmでの減衰より大である0.1dBより大でない。より望ましくは、1380μmでの減衰は1310μmでの減衰より大である0.05dBより大でない。好適実施例では、1380μmでの減衰は1310μmでの減衰より大でない。いくつかの好適実施例では、1380μmでの減衰は0.3dBより小である。絶対SBS閾値は、望ましくは9.0dBmより大であり、より望ましくは9.5dBmより大である。望ましくは、1550nmにおける光学有効面積は80μm2より大であり、より望ましくは、80μm2より大であり且つ120μm2より小である。
好適実施例の第5サブグループでは、本明細書に開示された光ファイバは、長さを有し、屈折率分布と中心線を有するコアと、コアを囲み且つ直接コアに隣接するクラッド層と、を含み、光ファイバは1550nmにおいて減衰を有する。1550nmにおいて80μm2より大である光学有効面積を有し、且つ約9.5+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大なるdBm単位の絶対SBS閾値を有するようにコアの屈折率が選択され、Lはkm単位の長さであり、αは1550nmにおけるdB/km単位の減衰である。望ましくは、光学有効面積は80と110μm2との間ある。望ましくは、1380nmでの減衰は1310nmでの減衰より高い0.3dBより大ではない。望ましくは、ファイバの32mm直径曲げ損失は、1550nmにおいて0.03 dB/turnより大ではない。望ましくは、ファイバのケーブルカットオフは、1300nmより小である。
好適実施例の第6サブグループでは、本明細書に開示した光ファイバは、長さを有し、屈折率分布と中心線を有するコアと、コアを囲み且つ直接コアに隣接するクラッド層と、を含み、光ファイバは1550nmにおいて減衰を有し、1550nmにおいて80μm2より大である光学有効面積を有し、約9.5+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大なるdBm単位の絶対SBS閾値を有し、1300nmより小のケーブルカットオフを有し、1550nmにおいて0.03dB/turnより大でない32mm直径曲げ損失を有するようにコアの屈折率が選択され、Lはkm単位の長さであり、αは1550nmにおけるdB/km単位の減衰である。
好適実施例の第7サブグループでは、本明細書に開示した光ファイバは、屈折率分布と中心線を有するコアと、コアを囲み且つ直接コアに隣接するクラッド層と、を含み、約8.5+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大なるdBm単位の絶対SBS閾値を有し、Lはkm単位の長さであり、αは1550nmにおけるdB/km単位の減衰であり、1380μmでの減衰は1310μmでの減衰より大きい0.3dBより大きくない。望ましくは1380μmでの減衰は1310μmでの減衰より大である0.1dBより大でなく、より望ましくは1310μmでの減衰より大である0.05dBより大でない。いくつかの好適実施例では、1380μmでの減衰は1310μmで減衰よりも大ではない。好適実施例では、1380μmでの減衰は0.3dBより小である。いくつかの好適実施例では、dBm単位の絶対SBS閾値は約9.0+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大であり、Lはkm単位の長さであり、αは1550nmにおけるdB/km単位の減衰である。他の好適実施例では、dBm単位の絶対SBS閾値は約9.5+10log[(1−e-(0.19)(50)/4.343)/(1−e-(α)(L)/4.343)]より大であり、Lはkm単位の長さであり、αは1550nmにおけるdB/km単位の減衰である。
望ましくは、1550nmでの光学有効面積は80μm2より大である。好適実施例では、1550nmでの光学有効面積は80μm2より大であり且つ120μm2より小である。
図4は、コア100と、コア100と直接隣接し且つコア100を囲む外側環状クラッド若しくは外側クラッド層若しくはクラッド層200とを含む本明細書に開示された光ファイバ300の概略図である。
望ましくは、クラッドはその内部においてゲルマニウム又はフッ素ドーパントを含んでいない。より望ましくは、本明細書に開示した光ファイバのクラッド200は純粋の又は実質的に純粋のシリカである。クラッド層200はクラッド材を含み、クラッド材は、例えば、レイダウン(laydown)工程中に蒸着されるか、又はロッド・イン・チューブ光ファイバプリフォーム配置若しくは蒸着材及び被覆材におけるチューブ等の被覆物の形状において与えられる。クラッド層200は1つ以上のドーパントを含んでもよい。クラッド層200は主コーティングP及び第2コーティングSによって囲まれている。クラッド200の屈折率は、本明細書に議論されたように相対屈折率パーセンテージを計算するのに用いられる。
図を参照すると、クラッド層200は、Δ(r)=0%であると定義されるコアを取り囲む屈折率ncを有し、ncは光ファイバ若しくは光ファイバプレフォームの種々の部分若しくは領域の屈折率パーセンテージを計算するのに用いられる。
図5に示されているように、本明細書に開示された光ファイバ300は光ファイバ通信系30で実施されてもよい。システム30は送信機34と受信機36を含んでおり、光ファイバ300によって、送信機34と受信機36との間において光信号が伝達される。望ましくは、システム30は2方向通信可能であり、送信機34及び受信機36は図示のためのみに示されている。望ましくは、システム30は本明細書に開示されるように光ファイバのセクション若しくはスパンを有するリンクを含む。また、システム30は1つ以上のセクション若しくはスパンを有する光ファイバが光学的に接続された1つ以上の光学素子を含んでもよい。その光学素子は、例えば、1以上の再生機、増幅器、若しくは分散補償モジュール等である。少なくとも1つの好適実施例においては、本発明に係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と受信機とを含み、送信機と受信機との間には再生器を含まない。別の好適実施例においては、本発明に係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と受信機とを含み、送信機と受信機との間には増幅器を含まない。さらに別の好適実施例においては、本発明に係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と受信機とを含み、送信機と受信機との間には再生器も中継器も含まない。
図22は本明細書に開示された光ファイバ通信システム400の別の実施例を概略的に示している。システム400は、光伝送線路440によって光学的に接続される送信機434と受信機436を含む。光伝送線路440は、本明細書に開示されるように大きい有効面積、高いSBS閾値を有する第1ファイバ442と、1550nmにおいて−70と−150ps/nm−kmとの間にある分散を有する第2光ファイバ444と、を含む。好適実施例では、第2ファイバは、正の相対屈折率を備える中央コアセグメントと、中央コアセグメントを囲み且つ中央コアセグメントに接触し、負の相対屈折率を有する堀セグメントと、堀セグメントを囲み且つ堀セグメントに接触し、正の相対屈折率を有する堀セグメントと、を有する相対屈折率を有する。望ましくは、第2ファイバの中央セグメントは、1.6%と2%との間ある最大相対屈折率を有し、堀セグメントは−0.25%と−0.44%との間ある最小相対屈折率を有し、リングセグメントは、0.2%と0.5%との間ある最大相対屈折率を有する。望ましくは、第2ファイバの中央のセグメントの外側半径は1.5と2μmとの間にあり、堀セグメントの外側半径は4と5μmとの間にあり、そして、リングセグメントの中点は6と7μmとの間にある。第2ファイバの実施例は、2003年3月20日に刊行された米国特許公報No.2003/0053780、シリアルNo.10/184,377No.10/184,377に、図4又は図6に説明されているように、説明されている。第1ファイバ442及び第2ファイバ444は、図22の「X」によって記されているように、融着接続、光学コネクタ若しくはリンクによって光学的に接続されている。望ましくは、第1ファイバのカッパk1は第2ファイバのカッパk1に一致されており、kl/k2は好ましくは0.8と1.2との間、より好ましくは0.9と1.1との間、更に好ましくは0.95と1.05との間にある。また、光伝送線路440は1つ以上の構成物及び/又は他の光ファイバ(例えば、ファイバ及び/又は構成物の間の接合において1以上の「ピグテールファイバ(pigtail fibers)」445)を含んでもよい。好適実施例では、光ファイバ444の少なくとも一部が分散補償モジュール446内において光学的に配置されている。光伝送線路440は送信機434と受信機436との間の光信号の伝達を容認する。望ましくは、光伝送線路の残留分散は100kmのファイバあたり約5ps/nmより小である。
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバの含水量は低く、望ましくは水分によるピークは低い光ファイバである、すなわち、特定の波長領域、特にE−バンドにおいて水分によるピークが比較的低い又は全くない減衰を有する。
低含水ピーク光ファイバを製造する方法は、PCT出願番号WO00/64825, WO01/47822,及びWO02/051761に見つけることができる。その各々の内容が本明細書において組み入れられている。
すすのプリフォーム又はすすの本体は、望ましくは、シリカベースの反応生成物を形成するために、酸化中間物において少なくとも一つのガラス形成先駆化合物を含む可動混合流体のうち少なくともいくつかと化学的に反応させることよって、得られる。少なくともこの反応生成物の一部が多孔質シリカ本体を形成するように基板に向けられ、少なくともそれの一部分は酸素と結合した水素を通常含んでいる。例えば、すすの本体は、OVD処理を介して、すすの層をロッドに蒸着することによって、形成されてもよい。
基板若しくはロッド若しくはマンドレルが、空洞又は管状のハンドル等のガラス体を通して挿入されて、旋盤に取り付けられる。旋盤は、極めて接近してすすを作り出しているバーナーでマンドレルを回転して、移動するように設計されている。マンドレルが回転し且つ移動されるので、一般に、すすとして知られるシリカベースの反応生成物は、マンドレルに向かって指向される。シリカベースの反応生成物の少なくとも一部が、本体をその上に形成するためにマンドレルの上及びハンドルの一部の上において蒸着される。
所定量のすすがいったんマンドレルに蒸着されると、すすの蒸着を終了し、マンドレルはすすのボディーから取り外される。
マンドレルの取り外す時、すすの本体はそれを通して、軸方向に貫通する中心線ホールを画定する。望ましくは、すすの本体は、下方に送り込まれたデバイス上のハンドルによって吊らされて、併合炉の中に置かれる。望ましくは、ハンドルから離された中心線ホールの端部は併合炉の中にすすの本体を置く前に、底プラグと合わせられる。望ましくは、底プラグは、フリクションフィットによってすすの本体に対して適所に置かれ且つ保持されている。さらに望ましくは、プラグは、挿入を容易にし且つ少なくとも一時的な取り付けを容認するように先細りとなっており、すすの本体内において少なくともゆるくなっている。
望ましくは、例えば、併合炉の中の高温ですすが本体をクロリン含有雰囲気に暴露させることによって、すすの本体は化学的に乾燥する。事実上、クロリン含有雰囲気はすすのボディーから水と他の不純を取り除く。そうでなければ、水分と他の不純は、すすの本体から製造されていた光導波ファイバの特性に望ましくない効果を与えるであろう。OVD形成されたすすの本体はにおいては、スーツを介して、中心線ホールを囲む中心線領域を含む全体のプレフォームを効果的に乾燥するように流れる。
化学乾燥工程に後に、炉の温度は、すすの余白を焼結ガラスプレフォームに連結できることができる温度、望ましくは1500℃にまで上げられる。その後、中心線ホールは連結工程の間、封じられ、中心線ホールは、中心線ホール密閉の前に水素化合物によって再度湿らないようにされる。望ましくは、中心線領域の加重平均OHは、約1ppbより小である。
その結果、連結中に中心線ホールを封じることによって、水素化合物を含む大気が中心線ホールに暴露するのをかなり減少又は防ぐことができる。
上記及び他において本明細書に記載されるように、プラグは、望ましくは溶融石英プラグなどの約31ppmより小である含量水分、より望ましくは、化学的に乾燥されたシリカプラグなどの5ppbより小である含量水分を有するガラス体である。通常、そのようなプラグはクロリン含有雰囲気で乾燥されるが、他の化学乾燥剤を含む大気も等価的に適切である。理想的には、ガラスプラグは、1ppbの水分含量を有するであろう。さらに、望ましくは、ガラスプラグは、約200μmから約2mmまで厚さを有する薄く壁で囲まれたプラグである。さらに望ましくは、少なくともトッププラグの一部の壁厚は約0.2から約0.5mmである。より望ましくは、伸張された部分66の壁厚は約0.3mmから約0.4mmである。より薄い壁によって、拡散が促進されるが、取り扱い中破損を被りやすい。
したがって、中心線ホールが中心線ホールの中に受け入れるための真空を形成するために封をされた後に不活性ガスは望ましくは中心線ホールから拡散され、薄い壁で囲まれたガラスプラグによって、中心線ホールから不活性ガスの高速拡散が容易になされる。プラグが薄ければ薄いほど、拡散レートは、より大きくなる。望ましくは、連結されたガラスプレフォームは、ガラスプレフォームを伸ばすために十分な高温、望ましくは約1950℃から約2100℃に加熱され、これによって、コアステッキ若しくは光ファイバ等の円筒のガラス体を形成するためにプレフォームの直径が減少され、中心線ホールは、固体の中心線領域を形成するために崩れる。一般に、連結中、受け入れるために作成された密封された中心線ホール内に維持された減圧は、線引き(若しくは再線引き)工程の間、完全に中心線ホールを封止するには一般的に十分である。その結果、全体的に低O−H倍音光学減衰が達成できる。例えば、1383nmにおける水によるピーク及び950nmや1240nm等の他のOH誘発された水によるピークは低減され、実質上取り除かれる。
一般に、水によるピークが低くなることによって、特に、約1340nmと約1470nmとの間における伝送信号に対して、減衰損失を低減することができる。その上、水によるピークが低くなることによって、光学的に光ファイバと結合された励起光放出装置であって、1つ以上のポンプ波長で作動するかもしれないラマンポンプ又はラマン増幅器等の励起光放出装置のポンプ効率が改善される。望ましくは、ラマン増幅器は所望の動作波長又は波長領域よりも低い約100nmである1つ以上の波長において汲み上げる。例えば、約1550nmの波長における動作信号を送信する光ファイバは、約1450nmのポンプ波長におけるラマン増幅器を用いて汲み上げられる。したがって、約1400nmから約1500nmnまでの波長領域でのファイバ減衰がより低くなると、ポンプ減衰が減少され、特に約1400nmのポンプ波長に対するポンプ効率、例えば、ポンプパワーのmWに対する利得が増大される傾向があるだろう。一般に、ファイバ中のOH不純物が大きくなると、水によるピーク幅及び高さが増大してしまう。したがって、動作信号波長又はポンプ波長の増幅かに関わらず、水によるピークを小さくすることによって、より効率的な動作の選択が広くなされる。従って、OH不純物を低減することによって、約1260nmから約1650nmまでの波長に対して損失を低減することができ、特に、1383nmの水によるピーク領域において損失を低減することができ、これによって、より効率的にシステムが動作することができる。
本明細書に開示されたファイバは、特にOVD処理によって製造された場合低PMD値を示す。また、光ファイバのスピニングは本明細書に開示されたファイバに対してPMD値を下げ得る。
本明細書に開示された光ファイバ、特にゲルマニウムでドーピングされた光ファイバのブリルアン散乱損失は、線引き中においてファイバに印加された張力を調節することによって、さらに減少され得る。少なくとも一部分、望ましくは光ファイバプリフォームの端部が高温まで加熱され、高周波誘導電気炉にプリフォームを降ろし、融点に加熱する等によって、光ファイバが線引きされ、プリフォームは、高純度であり、コアより低屈折率であるガラスクラッドの外端層によって囲まれた低損失ゲルマニウムシリケートガラスコアを含む。そして、適切に調節された張力において加熱されたプリフォームからファイバが線引きされる。十分に加熱する時、ガラスストランドを有するプリフォームの溶融した終端部が落ち、ストランドがファイバ線引きステーションに挿入される。パラメータは、所望の直径と均等性を有するファイバを製造できるように調整される。ファイバ線引き速度と張力はコンピュータ制御され、ファイバの線引き張力は、10から50gの範囲における最小値と150から250gの範囲における最大値との間における正弦曲線波形若しくは三角波形、より好ましくは台形波形でのファイバ長に関して、調整される。正弦波波形は、実際には、真の正弦波の正である半分部分であり、本明細書に参照されるその波長は、最小張力範囲から最小値に戻る最大値までの長さである。正弦曲線の好ましい波長は、3から30kmまでの範囲内にある。好ましい三角波形は3から30kmまでの範囲における長さに沿ったベースによって特徴付けられ、そして、好ましい台形波形はファイバ長に沿って1組のベースを有し、その1組のベースは3kmから15kmまでの範囲にある主ベースと、1kmから13kmまでの範囲にある副ベースである。結果物は、ゲルマニウムドーピングされたコアとコアを囲むクラッドを有する線引きされた光ファイバである。コアは調節されたひずみの繰り返されたパターンによって特徴付けられる。線引き工程において10−50gの応力によって生成された低値と、線引き工程において150−250gの応力によって生成された高値との間における長さにおいて、ひずみは変調される。変調パターンは3から30kmまでの範囲の反復長によって特徴づけられる。パターン波形は、望ましくは、正弦曲線、三角形、台形ある。また、全内容が本明細書に組み入れられている米国特許No.5,851,259を参照せよ。
本明細書に開示された光ファイバの全てを、光学信号伝送システムに採用することができる。光学信号伝送システムは、望ましくは、送信機、受信機、および光伝送線を含む。光伝送線路は送信機と受信機とに光学的に結合されている。望ましくは、光伝送線路は、望ましくは、少なくとも1つの光ファイバスパンを含み、光ファイバスパンは、望ましくは、少なくとも1つの光ファイバセクションを含む。
望ましくは、システムは、光ファイバセクションと光学的に結合されたラマン増幅器等の少なくとも1つの増幅器を更に含む。
さらに望ましくは、システムは、光学信号を伝送できる複数のチャンネルを光伝送線路に相互接続するマルチプレクサを含み、少なくとも1の、より望ましくは少なくとも3の、最も望ましくは少なくとも10の光学信号が約1260nmと1625nmとの間の波長において伝播する。望ましくは、少なくとも1つの信号が以下に示す1以下の波長域において伝播する。その波長域は、1310nmバンド、E−バンド、Sバンド、Cバンド、およびLバンドである。
いくつかの好適実施例では、システムは粗波長分割多重モードにおいて動作可能であり、1以上の信号が少なくとも1つの、より望ましくは以下に示す少なくとも2つの波長領域において伝達する。その波長域は、1310nmバンド、E−バンド、Sバンド、Cバンド、及びL−バンドである。
1つの好適実施例では、システムは、20kmより大でない長さであり本明細書に開示される光ファイバのセクションを含む。別の好適実施例では、システムは、20kmより大である長さであり本明細書に開示される光ファイバのセクションを含む。さらに別の好適実施例では、システムは、70kmより大である長さであり本明細書に開示される光ファイバのセクションを含む。
1つの好適実施例では、システムは約1Gbit/s以下において動作する。別の好適実施例では、システムは約2Gbit/s以下において動作する。さらに別の好適実施例では、システムは約10Gbit/s以下において動作する。まだ別の好適実施例では、システムは約40Gbit/s以下において動作する。さらに別の好適実施例では、システムは約40Gbit/s以上において動作する。
好適実施例では、本明細書に開示されたシステムは、光源と、光源と光学的に結合された本明細書に開示された光ファイバと、光ファイバを通して伝送された光学信号を受信し、光学的に光ファイバと結合された受信機と、ディザリング及び/又は位相変調及び/又は振幅変調の能力を有する光源と、光源によって生成された光学信号と、を有し、光学信号は受信機によって受信される。
誘導ブリルアン散乱(SBS)を、測定システムによって測定することができる。入力パワーが定義された入力範囲にわたって変化され、測定システムによって、入力パワー(Pin)及び 後方散乱パワー(Pbs)が記録さる。光ファイバのSBS閾値を測定する様々なシステム及び/方法が、ファイバの特性を調べるのに用いられている。本明細書においては、好適方法又はシステムが1つ開示されている。
本明細書に開示された測定システムは、光源と、エルビウムドープされたファイバ増幅器(EDFA:erbium−doped fiber amplifier)と、可変光減衰器(VOA)と、偏光制御装置と、2X2カプラー又は光サーキュレータ等の光パワー経路装置と、数個の光学パワー検知器とパワーメータと、を含む。シングルモードパッチコードが、FC/APCコネクタを用いて、これらの構成部を連結している。代表的な測定システムが図20に示されている。
整調可能であるか又は単一波長レーザーであってもよい光源は、約150kHz以下の非常に狭いスペクトル幅を有する。波長は、望ましくは1550nm付近に中心となるが、EDFAの利得帯の範囲で変化することができる。EDFAは、光学信号を、試験下でSBSをファイバで引き起こすことができるパワーレベルまで増幅するのに使用される。可変光減衰器(VOA)は、試験下でファイバに入射される光学パワーを変えるのに使用される。入力パワーの広い範囲にわたって、入力パワーと後方散乱パワーの測定が可能となるように、VOAは、ステップサイズが十分に細かくなり且つ範囲が十分となるように選択される。偏光制御装置は、100%の偏光度及び安定した偏光状態を確立するために、望ましくは、使用される。2X2の指向性カプラー又は光サーキュレータは、試験下でファイバにパワーを与え、且つ後方散乱電パワー(ポートB)及び/又は入力パワー(ポートA)の監視に対応している。試験(FUT)下におけるファイバは溶融連結又は他の無反射接続デバイス若しくは方法によって、カプラー又はサーキュレータに接続されている。第3検知装置を、ポートCにおいて出力パワーをモニターするのに使用してもよい。別の方法で本明細書に注意されない限り、本明細書に報告されたSBS閾値は、約150kHz以下の非常に狭小スペクトル幅を有する連続波レーザーによって出力された光ファイバに相当する。ディザリングされ又はより広いスペクトル幅を有する光源によって出力された場合、高閾値が同じファイバによって得られるかもしれない。本明細書に報告されたSBS閾値は、別の方法で注意されない場合、約50kmの長さを有する光ファイバに対応している。SBS閾値測定は、異なる長さのファイバに対して実行されると理解すべきである。
測定を行うために、ファイバはシステムに連結され、連結器のタップは光強度検出装置に接続される。レーザーが駆動され、EDFAは固定出力パワーを生ずる。VOA減衰は、わずかな増加量において選択された範囲、高挿入損失値から0までにおいて、階段状となる。例えば、1実施例でにおいては、ステップサイズは0.1dBであり、走査範囲は20dBである。
参照測定が、実際の入力パワーを測定するために行われる。入力パワーはこの処理中に監視されるが、参照測定を行うことによって、偏光に依存する損失(PDL)とスプライス損失について説明することなく、実際の入力パワーを測定することができる。テスト中、この測定はファイバの2−メータサンプルに対して行われる。ファイバは、ポートCに切り返され且つ接続されている。VOA走査は同じ範囲にわたって繰り返され、参照入力パワーはポートCにおいて記録される。これらのパワー値は記録の入力パワーとして使用される。入力パワーレベル及び後方散乱パワーレベルは各工程において記録される(図21のカーブPを参照)。
走査が終了すると、曲線の一次と二次微分は計算される。望ましくは、一次及び二次微分の計算に先立って、データセットはスムージングされる。絶対SBS閾値は、本明細書において、二次微分が最大である点におけるものとして定義されており、(mW単位の)入力パワーに対するmW単位の後方散乱パワーの変化率が最大値に達した点を表している。測定データ(曲線P)と、一次および二次微分(各々、曲線P’とP”)との例示的なプロットを、図21に示している。P’は入力電力に関するミリワットにおけるmW単位の後方散乱パワーの一次微分である。P’は入力電力に関するミリワットにおけるmW単位の後方散乱パワーの二次微分である。図21において、曲線P“のP”PEAKの横座標はdBm単位における絶対SBS閾値、SBSt(例えば、図21において8.22dBm)である。すなわち、二次微分が最大である入力パワーはファイバの絶対SBS閾値として定義される。
本明細書に報告されているように、固定された偏光状態を規定する偏光制御装置を用いて、SBS閾値が得られた。しかしながら、測定SBS閾値のためのシステム及び/又は方法の代替実施例においては、偏光無作為抽出装置又は周波数帯変換器を用いても、SBS閾値を測定することができる。偏光無作為抽出装置を使用することによって、固定された偏光状態(100%の偏光度と一定の偏光状態)で得られたSBS値と比べると、所定の光ファイバに対するSBS値を約3dB高めることができるであろう。
本明細書に開示された光ファイバと同様の減衰を有するコーニング社によって製造されたSMF−28R若しくはSMF−28eR光ファイバに対するSBS閾値改善等の、本明細書に報告された比較SBS閾値は、異なるファイバの同様に(すなわち、測定データが用いられる場合、同じ方法、測定システムによって)測定されたSBS閾値に匹敵する。このように、様々なSBS閾値測定手法(及びシステム)が存在するかもしれないが、同じ手法よる2つの異なったファイバから得られた比較値は、実質的に異なった手法を利用するこれらのファイバから得られた比較値と同様であるべきである。
試験の下においては、ファイバの長さと減衰と共に、SBS閾値は変動する。一般に、非常に短い長さの光ファイバは、非常に長い長さの光ファイバはより、高SBS閾値を有する傾向があるであろう。また、一般に、より高い減衰を有するある長さの一つの光ファイバは、より低い減衰を有する同長の別の光ファイバよりも、高いSBSしきい値を有する傾向があるであろう。「”Raman and Brillouin Non−Innearities in Broadband WDM−Overlay Single Fiber PONs“,G.H.BuAbbud et al,ECOC 2003」において、近似解析式が以下のように与えられている。
Figure 2009510528
ここで、は有効ブリルアン利得であり、αは減衰であり、Lがファイバ長であり、Aeffは光学実効面積である。この単純な近似において、SBS閾値はファイバの有効長に逆比例する。したがって、長さL1に対して測定された閾値がP1である場合、L2での閾値は以下の通りである。
Figure 2009510528
もちろん、αがdBの単位である場合、αを4.343で割るべきである。
例えば、本明細書に報告されたSBS閾値の数値は約50kmの長さ(L1)と1550nmにおいて約0.19dB/kmの減衰を有するファイバに対応している。このようにして、長さL2及び減衰α2を有する本明細書に開示された光ファイバに対するBS閾値P2は以下の数式から決定することができる。
Figure 2009510528
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバは、シリカベースのコアとクラッドを有する。好適実施例では、クラッドの外径は約125μmである。望ましくは、クラッドの外径は光ファイバの長さに沿って一定の直径を有する。好適実施例では、光ファイバ屈折率は、放射形対称である。
以上の説明は、本発明の実施例であり、本発明が特許請求の範囲によって画定されるように本発明の本質と特性の理解のための概要を与えている事を理解すべきである。添付図面は、本発明の更なる理解を与えるために含まれ、この明細書に組み入れられ且つこの明細書の構成部分である。図面は、本発明の様々な特徴及び本発明の実施例を示しており、その説明と共に本発明の原理と動作を説明するのに役立てられている。添付された請求項で画定されるように、本発明の趣旨および範囲から逸脱しないで本明細書に記載される発明の好適実施例に対する様々な変更をすることができる事は、当業者には明らかとなるでだろう。
図1は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第1セットに対応する屈折率分布を示している。 図2は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第2セットに対応する屈折率分布を示している。 図2Aは、図2の好適実施例の第2セットに対応する別の屈折率分布を示している。 図2Bは、図2の好適実施例の第2セットに対応する別の屈折率分布を示している。 図2Cは、図2の好適実施例の第2セットに対応する別の屈折率分布を示している。 図3は、半径に関する図1及び2の好適実施例の屈折率変化を示している。 図4は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の概略的な断面図である。 図5は、本明細書に開示された光ファイバを採用する光ファイバ通信システムの概略図である。 図6は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図7は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図8は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図9は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図10は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図11は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図11Aは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図11Bは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図11Cは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図11Dは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第3セットに対応する屈折率分布を示している。 図12は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図13は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図14は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図15は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図15Aは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図15Bは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図15Cは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図15Dは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図15Eは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図15Fは、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第4セットに対応する屈折率分布を示している。 図16は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第5セットに対応する屈折率分布を示している。 図17は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第6セットに対応する屈折率分布を示している。 図18は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第7セットに対応する屈折率分布を示している。 図19は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第8セットに対応する屈折率分布を示している。 図20は、SBS閾値測定に対する測定システムを示す概略図である。 図21は、後方散乱対入力パワー、光ファイバSBS閾値測定に対する1回及び2回微分のプロット図である。 図22は、本明細書に開示された光ファイバを採用する光ファイバ通信システムを概略的に示している。 図23は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第9セットに対応する屈折率分布を示している。 図24は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第9セットに対応する屈折率分布を示している。 図25は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第9セットに対応する屈折率分布を示している。 図26は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第9セットに対応する屈折率分布を示している。 図27は、本明細書に開示された光導波ファイバの好適実施例の第9セットに対応する屈折率分布を示している。
符号の説明
100 コア
200 クラッド層
300 光ファイバ
P 主コーティング
S 第2コーティング
30 光ファイバ通信システム
34 送信機
36 受信機
400 光ファイバ通信システム
434 送信機
436 受信機
440 光伝送線路440
442 第1ファイバ442
444 第2光ファイバ444
445 ピグテールファイバ
446 分散補償モジュール446

Claims (20)

  1. 屈折率分布と中心線を有するコアと、
    前記コアを囲み且つ前記コアに直接隣接するクラッド層と、を含み、
    前記コアは、
    前記中心線から1μmの半径まで拡がり、0.7%より小であり且つrΔMAXにおいて生ずる最大相対屈折率Δ1MAXを有する相対屈折率分布ΔCORE1(r)を含み、Δ1MAXは前記コア全体に対する最大相対屈折率ΔMAXであり、ΔCORE1(r)はrΔMAXとr=1μmの範囲のすべての半径に対して0.3%よりも大であり且つ0.6%よりも小である第1部分と、
    前記第1部分を囲み且つ前記第1部分に直接隣接し、0.3%より小であり且つ1μmから2.5μmまでの半径に拡がる最小相対屈折率Δ2MINを有する相対屈折率分布ΔCORE2(r)を含み、ΔCORE2(r)は0.15%と0.5%との間にあり、(Δ1MAX−Δ2MIN)>0.25%である第2部分と、
    前記第2部分を囲み且つ前記第2部分に直接隣接し、2.5μmから4.5μmまでの半径に拡がるΔCORE3(r)を有し、ΔCORE3(r)は0%と約0.6%との間にあり且つ最大相対屈折率Δ3MAXを有し、ΔCORE3(r=4μm)>0.2%であり、Δ2MIN<Δ3MAX<Δ1MAXであり、(Δ3MAX−Δ2MIN)>0.10%である第3部分と、
    前記第3部分を囲み且つ前記第3部分に直接隣接し、4.5と12μmとの間の半径に拡がるΔCORE4(r)を含む第4部分と、を含み、
    前記クラッド層は前記第4部分を囲み且つ前記第4部分に直接隣接し、rCORE>4.5μmにおいて前記コアが終端し且つ前記クラッド層となることを特徴とする光ファイバ。
  2. 1550nmにおいて20dBより小であるピン配列曲げ損失を示すことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  3. 1550nmにおいて15dBより小であるピン配列曲げ損失を示すことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  4. 1550nmにおいて10dBより小であるピン配列曲げ損失を示すことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  5. 1550nmにおいて0.5dB/mより小である横荷重損失を示すことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  6. 1550nmにおいて0.3dB/mより小である横荷重損失を示すことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  7. 1550nmにおいて5dB/mより小である20mmマクロベント損失を示すことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  8. 1550nmにおいて2dB/mより小である20mmマクロベント損失を示すことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  9. Δ1MAXは0.6より小であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  10. 前記第2部分中のΔCORE2(r)が0.15%と0.45%との間にあることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  11. r=1からr=1.5μmまでにおいて、ΔCORE2(r)が0.3%より大であり且つ0.45%より小であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  12. r=1からr=2.5μmまでにおいてΔCORE2(r)が約0.1%より大であり且つ約0.35%より小であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  13. Δ2MINは0.25%より小であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  14. (Δ1MAX−Δ2MIN)>0.35%であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  15. (Δ1MAX−Δ2MIN)が約0.3%と約0.5%との間にあることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  16. (Δ1MAX−Δ2MIN)が約0.3%と0.4%との間にあることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  17. (Δ3MAX−Δ2MIN)が約0.1%と0.3%の間にあることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  18. (Δ3MAX−Δ2MIN)が約0.1%と0.2%の間にあることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  19. (Δ3MAX−Δ2MIN)が約0.2%と0.3%の間にあることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
  20. (Δ1MAX−Δ2MIN)が約0.3%と0.4%との間にあり且つ(Δ3MAX−Δ2MIN)が約0.1%と0.2%との間にあることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
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