JP2010243998A - 光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】 波長１５５０ｎｍにおいてシングルモード伝搬が可能であり、大きな実効コア断面積を有しつつ、適度な曲げ損失を維持した大容量光伝送に好適に用いられる光ファイバを提供する。
【解決手段】 光ファイバ１０は、波長１５５０ｎｍにおいて、有効コア断面積が１７５μｍ^２以上であり、直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、カットオフ波長λcが１５５０ｎｍ以下であり、中心に位置しクラッド１３よりも屈折率が高い第１コア１１と、第１コア１１の外周に形成されクラッド１３よりも屈折率が低い第２コア１２とを備え、主媒質部と主媒質に比して屈折率が低い副媒質部を有し、副媒質部は、第１コア１１の外周に沿って複数配置された第１副媒質部１５と、第１副媒質部１５の外側であって第１コア１１の外周に沿って複数配置された第２副媒質部１６と、を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大容量光伝送に用いる光ファイバに関するものである。

通信情報量の増大化に伴い、光増幅技術を用いた長距離、大容量通信が盛んに検討されている。大容量通信を実現するために波長多重（ＷＤＭ）伝送を行う場合、光ファイバ伝送路における非線形現象は、伝送特性劣化の一因となり問題となっている。光ファイバの非線形性は、非線形屈折率ｎ２を実効コア断面積（Ａｅｆｆ）で除した非線形性定数ｎ２／Ａｅｆｆに比例するため、実効コア断面積を拡大することで、光ファイバの非線形定数を低減することが可能となる。

従来、光ファイバの屈折率プロファイルの最適化により、実効コア断面積を拡大する試みがなされており、１５５０ｎｍ付近の波長帯において約８０μｍ^２から１２０μｍ^２程度の実効コア断面積を有する光ファイバが開示されている（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、屈折率プロファイルの最適化により、実効コア断面積の拡大を行うと、光ファイバ中に伝搬する光のコアへの閉じ込め効果が小さくなり、曲げ損失特性が劣化する傾向にある。したがって、実現可能な実効コア断面積は、許容可能な曲げ損失特性が確保できる範囲、例えば、ケーブル化に耐えうる曲げ直径２０ｍｍにおける曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下になる範囲に制限される。さらに、実効コア断面積を拡大することにより、光のコアへの閉じ込め効果が低減すると、マイクロベンドロスの増加が起こる問題もある。この問題に対して、光ファイバの外径を大きくすることで、波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積を２００μｍ^２程度に拡大した例が、非特許文献１に開示されている。

特開２００１−９１７８２号公報

M.Tsukitani et al., "Ultra low nonlinearity fiber with improved microbending performance" OECC2002 technical digest, 11D1-3

しかしながら、特許文献１に記載の光ファイバでは、近年要求される長距離、大容量通信を想定した場合、実効コア断面積の拡大が不充分である。
また、非特許文献１においては、波長１５５０ｎｍ実効コア断面積を２００μｍ^２程度まで拡大できているものの、波長１５５０nmで曲げ直径２０ｍｍにおける曲げ損失が２９０ｄＢ／ｍと非常に大きな値となっているか、もしくは、カットオフ波長が２０００ｎｍと大きく長波長側にシフトしてしまっている。なお、カットオフ波長が２０００ｎｍと大きくなってしまった場合は、石英系光ファイバにおいて、最も伝送損失が小さい１５５０ｎｍ近傍の波長帯でシングルモード伝搬が不可能となってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、波長１５５０ｎｍにおいてシングルモード伝搬が可能であり、大きな実効コア断面積を有しつつ、曲げ損失を小さく維持した大容量光伝送に好適に用いられる光ファイバを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、石英系ガラスからなり、コアと前記コアの外周に形成されたクラッドからなるガラス光ファイバと、前記ガラス光ファイバの外周に形成した樹脂からなる被覆と、を備えた光ファイバであって、波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が１７５μｍ^２以上であり、波長１５５０ｎｍにおける直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、カットオフ波長λcが１５５０ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、前記コアは、中心に位置し、前記クラッドよりも屈折率が高い第１コアと、前記第１コアの外周に形成され前記クラッドよりも屈折率が低い第２コアとを備え、
前記ガラス光ファイバは、主媒質部と該主媒質に比して屈折率が低い副媒質部を有し、前記副媒質部は、前記第１コアの外周に沿って複数配置された第１副媒質部と、前記第１副媒質部の外側であって前記第１コアの外周に沿って複数配置された第２副媒質部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ１が０．０６〜０．１４％であり、前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ２が−０．２０〜−０．０５％であり、前記第１コアの直径２ａに対する前記第２コアの外径２ｂの比２ｂ／２ａが３．０〜４．５であることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、前記第１副媒質部は、前記第１コアを中心に６回回転対称の各位置に６個配置され、前記第１コアの直径を２ａ、前記第１コアと前記第１副媒質部との間隔をｚ１としたとき、ｚ１／ａが３．０〜４．５であることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、前記第２副媒質部は、前記第１コアを中心に６回回転対称の各位置に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、前記第１副媒質部のおよび前記第２副媒質部の各横断面は互いにほぼ同一径の円形であることを特徴とする

また、本発明に係る光ファイバは、前記ガラス光ファイバの外径２ｃが１２０〜１３０μｍであることを特徴とする。

本発明によれば、波長１５５０ｎｍにおいてシングルモード伝播が可能であり、大きな実効コア断面積を有しつつ、小さな曲げ損失を維持した大容量光伝送に好適に用いられる光ファイバを実現できるという効果を奏する。

本実施の形態１に係る光ファイバの断面を模式的に表した図である。 本実施の形態２に係る光ファイバの断面を模式的に表した図である。 副媒質部のない光ファイバにおける第１コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ１とＡｅｆｆとカットオフ波長の関係を示す図である。 本実施の形態に係る光ファイバの副媒質部の直径ｄとカットオフ波長の関係を示す図である。 本実施の形態に係る光ファイバの副媒質部の直径ｄと曲げ損失の関係を示す図である。 本実施の形態１に係る光ファイバの第２副媒質部の位置ｚ２および直径ｄ２を変化させた場合の第２副媒質部のｄ２と曲げ損失の関係を示す図である。 本実施の形態１に係る光ファイバの第２副媒質部の位置ｚ２および直径ｄ２を変化させた場合のカットオフ波長と曲げ損失の関係を示す図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバおよび光伝送システムの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本明細書においては、曲げ損失とは、直径２０ｍｍにおける曲げ損失を意味するものとする。また、カットオフ波長とは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１で定義するファイバカットオフ波長λcをいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバの断面および屈折率プロファイルを模式的に示した図である。図１に示すように、この光ファイバ１０は、石英系ガラスからなり、中心に位置する第１コア１１と、第１コア１１の外周に形成された第２コア１２とを有するコアと、該コアの外周に形成されたクラッド１３とを備えるガラス光ファイバ１４と、ガラス光ファイバ１４の外周に形成された図示しない被覆層とを備える。第１コア１１は、屈折率を高くするドーパントであるゲルマニウム（Ｇｅ）が添加されており、クラッド１３よりも屈折率が高くなっている。また、第２コア１２は、屈折率を低くするドーパントであるフッ素（Ｆ）が添加されており、クラッド１３よりも屈折率が低くなっている。また、クラッド１３は、屈折率を変化させるドーパントを添加していない純石英ガラスからなる。なお、クラッドには屈折率を上昇させるゲルマニウム（Ｇｅ）や、屈折率を減少させるフッ素（Ｆ）などを添加してもよい。また、被覆層は、紫外線硬化樹脂からなる。

なお、図１に示すように、第１コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差をΔ１、第２コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差をΔ２とし、第１コア１１の直径を２ａ、第２コア１２の外径を２ｂとすると、Δ１はたとえば０．０６〜０．１４％であり、Δ２はたとえば−０．２０〜−０．０５％であり、第１コア１１の直径２ａに対する第２コア１２の外径２ｂの比である２ｂ／２ａはたとえば３．０〜４．５である。

なお、比屈折率差Δ１および比屈折率差Δ２は、第１コア１１の最大屈折率をｎ１、第２コア１２の最小屈折率をｎ２、クラッド１３の屈折率をｎｃとすると、下記式（１）、式（２）で定義される。
Δ１= { (ｎ１−ｎｃ)／ｎｃ} ×１００ ・・・・・式（１）
Δ２= { (ｎ２−ｎｃ) ／ ｎｃ } × １００ ・・・・・式（２）

また、第１コア１１の直径２ａはたとえば１０〜２０μｍであり、クラッド１３の外径２ｃはたとえば１２０〜１３０μｍである。なお、第１コア１１の直径２ａとは、第１コア１１と第２コア１２との境界領域でΔ１の１／２の比屈折率差を有する位置における径として定義される。このように光ファイバ１０は、クラッド１３の外径２ｃ（ガラス光ファイバ１４の外径と等しい）が、最も一般的な光ファイバのクラッド径である１２５μｍとほぼ等しいため、たとえば最も一般的な零分散波長を１．３μｍ帯に持つシングルモード光ファイバ等との接続が容易であり、敷設時のハンドリングや融着作業時において、従来の光ファイバと同等の取り扱いができる。

さらにガラス光ファイバ１４は、主媒質部と該主媒質に比して屈折率が低く、断面が円状の副媒質部を有し、該副媒質部は、第１コア１１の外周に沿って複数配置された第１副媒質部１５と、第１副媒質部の外側であって該第１コア１１の外周に沿って複数配置された第２副媒質部１６とを有する。
第１副媒質部１５および第２副媒質部１６は、主媒質と比較して屈折率が低い媒質からなり、たとえばガラス光ファイバ１４内に形成した空孔の内部に充満する、液体、気体（たとえば空気等）、または固体からなる。なお、製造を容易にするためには、副媒質部を空気からなる気体、すなわち空孔とすることが好ましい。

第１副媒質部１５は、第１コア１１の周囲に６個配置され、隣接する第１副媒質部同士は第１コア１１の中心に対して６０度の角度をなすとともに、各第１副媒質部１５がコア部１１の中心から等距離に配置されており、その結果、これらの第１副媒質部１５は、第１コア１１を中心として６回回転対称性を有するように配置されている。第１コア１１の直径を２ａ、第１コア１１の中心と各第１副媒質部１５の中心との間隔をｚ１とした場合、ｚ１／ａは、たとえば３．０〜４．５である。なお、第１コア１１の中心と各第１副媒質部１５の中心との間隔ｚ１は、第１コア１１の中心と第１副媒質部１５の中心の平均距離として定義される。なお、このとき第１副媒質部１５の中心は、第２コア１２とクラッド１３の境界線付近となり、第１副媒質１５の一部が第２コア１２とクラッド１３の境界線に重なる状態となる。

第２副媒質部１６は、第１副媒質部１５の外側であって第１コア１１の周囲に１２個配置され、第１コア１１の中心と第１副媒質部１５の中心を結ぶ線の延長線上に頂点を有する第１コア１１を中心として６回回転対称性を有するように配置されている。すなわち、ガラス光ファイバ１４は合計１８個の副媒質部を有する。第１コア１１と６角形の頂点に位置する各第２副媒質部１６との間隔ｚ２は、たとえば第１コア１１と各第１副媒質部１５との間隔ｚ１の２倍である。なお、第１コア１１と各第２副媒質部１６との間隔ｚ２は、第１コア１１の中心と第２副媒質部１６の中心の平均距離として定義される。
各第１副媒質部１５の直径ｄ１と各第２副媒質部１６の直径ｄ２を同じとした場合、各副媒質部１５、１６の直径ｄは、たとえば８〜１３μｍである。

このようにコアを、中心に位置しクラッド１３よりも屈折率が高い第１コア１１と、第１コア１１の外周に形成されクラッド１３よりも屈折率が低い第２コア１２とからなる、いわゆるＷ型プロファイルとし、ガラス光ファイバが、主媒質部と該主媒質に比して屈折率が低い副媒質部を有し、副媒質部は、第１コア１１の外周に沿って複数配置された第１副媒質部と、第１副媒質部の外側であって第１コア１１の外周に沿って複数配置された第２副媒質部と、を有する構成とすることによって、カットオフ波長を１５５０ｎｍ以下としつつ、実効コア断面積を１７５μｍ^２以上と充分に大きくでき、さらに直径２０ｍｍにおける曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下と小さくすることができる。

この光ファイバ１０は、曲げ損失が小さいので、たとえば光ファイバを敷設する際に曲げが付与されても、マクロベンドによる損失が小さいものとなる。さらに、有効コア断面積が大きいので、非線形性が低くなり、大容量伝送が可能なものとなる。また、カットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であるので、ＣバンドおよびＬバンドを用いた広帯域のシングルモード光伝送を実現できる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ２０の断面および屈折率プロファイルを模式的に示した図である。図２に示すように、この光ファイバ１は、第２副媒質部１６の配置以外は、実施の形態１と同様である。

第２副媒質部１６は、第１副媒質部１５の外側であって第１コア１１の周囲に６個配置され、第１コア１１の中心と第１副媒質部１５の中心を結ぶ線の延長線上に隣接する第２副媒質部１６同士の中心を結ぶ線の中点がくるように、第１コア１１を中心として６回回転対称性を有するように配置されている。すなわち、ガラス光ファイバ１４は合計１２個の副媒質部を有する。
第１コア１１の中心と各第２副媒質部１６の中心との間隔ｚ３は、たとえば第１コア１１と各第１副媒質部１５との間隔ｚ１の√３倍である。なお、第１コア１１の中心と各第２副媒質部１６の中心との間隔ｚ３は、第１コア１１の中心と第２副媒質部１６の中心の平均距離として定義される。
各第１副媒質部１５の直径ｄ１と各第２副媒質部１６の直径ｄ２を同じとした場合、各副媒質部１５、１６の直径ｄは、たとえば１０．５〜１３μｍである。

実施の形態２に係る光ファイバ２０においても、実施の形態１に係る光ファイバと同様に、カットオフ波長を１５５０ｎｍ以下としつつ、実効コア断面積を１７５μｍ^２以上と充分に大きくでき、さらに直径２０ｍｍにおける曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下と小さくすることができる。
この光ファイバ２０は、曲げ損失が小さいので、たとえば光ファイバを敷設する際に曲げが付与されても、マクロベンドによる損失が小さいものとなる。さらに、有効コア断面積が大きいので、非線形性が低くなり、大容量伝送が可能なものとなる。また、カットオフ波長が１５５０ｎｍ以下であるので、ＣバンドおよびＬバンドを用いた広帯域のシングルモード光伝送を実現できる。

以下、シミュレーション計算結果に基づいて、本実施の形態１および本実施の形態２をさらに具体的に説明する。
まず、副媒質部を付与しない状態、すなわち、図１および図２において、第１副媒質部１５および第２副媒質部１６が存在しない場合において、Ａｅｆｆが１７５μｍ^２となる屈折率プロファイルの探索を行った。

図３に、副媒質部を付与していない状態で、第１コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ１を変化させた場合のＡｅｆｆとカットオフ波長の関係を示す。ここで、第２コア１２のクラッドに対する比屈折率差Δ２は−０．１０％とし、第１コア１１の直径２ａに対する第２コア１２の外径２ｂの比２ｂ／２ａは３．０とした。第１コア１１の直径２ａは、それぞれＡｅｆｆが１７５μｍ^２になるよう調整している。

図３に示すように、Δ１が大きくなるに従い、また、Ａｅｆｆが大きくなるに従い、カットオフ波長が大きくなる傾向が見られる。また、第１副媒質部１５および第２副媒質部１６を付与するとカットオフ波長は大きくなる傾向があるため、第１副媒質部１５および第２副媒質部１６を付与した状態でカットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とするためには、第１副媒質部１５および第２副媒質部１６を付与しない状態でカットオフ波長を１３５０ｎｍ以下に設定することが望ましい。図３から、Ａｅｆｆが１７５μｍ^２以上であり、かつ、カットオフ波長が１３５０ｎｍ以下になるときのΔ１は０．１４％以下であることがわかる。そのため、Δ１は０．１４％以下にあることが望ましい。

また、第２コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ２が−０．０５%以上では、Ｗ型プロファイルとしての効果があまり得られず、Ａｅｆｆを１７５μｍ^２以上と充分に大きくすることが難しくなる。また、−０．２０％以下では、屈折率を低下させる添加物であるフッ素（Ｆ）等の使用量が大きくなり製造コストが増加する上、伝送損失の増加が起こりやすくなる。そのため、Δ２は−０．２０〜−０．０５％の範囲にあることが望ましい。

また、第１コア１１の直径２ａに対する第２コア１２の外径２ｂの比２ｂ／２ａが３．０より小さくなると、Ｗ型プロファイルとしての効果があまり得られず、Ａｅｆｆを１７５μｍ^２以上と充分に大きくすることが難しくなる。また、２ｂ／２ａを４．５より大きくしても、それほどＡｅｆｆを拡大する効果は得られず、フッ素（Ｆ）等の使用量が大きくなり製造コストが増加する上、伝送損失の増加が起こりやすくなる。そのため、２ｂ／２ａは３．０〜４．５であることが望ましい。

次に、本実施の形態１および本実施の形態２に示したように、第１副媒質部１５と第２副媒質部１６を付与した場合の効果について説明する。なお、本実施の形態１のように副媒質部を１８個配置した構造を１８孔構造、本実施の形態２のように副媒質部を１２個配置した構造を１２孔構造と呼ぶ。

本実施の形態１および本実施の形態２では、第１コア１１の直径を２ａ、第１コア１１の中心と第１副媒質部１５の中心のまでの間隔をｚ１としたとき、ｚ１／ａを３．０〜４．５としている。
第１副媒質部１５が、第１コア１１に近すぎると、伝搬光の基底モードだけでなく高次モードの閉じ込め効果も大きくなるためカットオフ波長が大きくなる。また、Ａｅｆｆが小さくなる傾向もある。一方、第１副媒質部１５が、第１コア１１から離れすぎると、曲げ損失が大きくなってしまう傾向がある。そのため、曲げ損失をできるだけ低減しながら、第２コア１２の効果であるＡｅｆｆを拡大する効果を最大限に活かす場合、ｚ１／ａを３．０〜４．５とすることが望ましい。ｚ１／ａがこの範囲であれば、Ａｅｆｆを１７５μｍ^２以上と充分に大きくできるとともに、１０ｄＢ／ｍ以下の小さい曲げ損失と、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長を実現できる。

次に図１および図２に示す１８孔構造、１２孔構造について、第１副媒質部１５および第２副媒質部１６の直径ｄ１、ｄ２を同じ直径ｄとし、副媒質部の直径ｄを変化させた場合のカットオフ波長を図４に示す。
なお、Δ１、Δ２、２ｂ／２ａ、ｚ１／ａは、それぞれ、０．１４％、−０．１０％、３．０、３．０とした。また、１８孔構造における第１コア１１の中心と各第２副媒質部１６の中心との間隔ｚ２をｚ１の２倍、１２孔構造における第１コア１１の中心と各第２副媒質部１６の中心との間隔ｚ３をｚ１の√３倍とし、第１コア１１の直径２ａは、Ａｅｆｆが１８０μｍ^２となるときの値に調整した。

図４より、１８孔構造、１２孔構造どちらにおいても、副媒質部の直径ｄが１３μｍ以下であれば、１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長を実現できることがわかる。また、Δ１が小さくなるに従い、カットオフ波長は小さくなる傾向があるため、図４に示した例であるΔ１が０．１４％よりも小さい場合は、カットオフ波長はさらに小さくなるため問題はない。Δ２については、−０．２０〜−０．０５％の範囲であればカットオフ波長の差はほとんどない。２ｂ／２ａについては、３．０〜４．５の範囲であれば第２コア１２によるカットオフ波長への影響はほとんどない。また、ｚ１／ａが大きくなるに従い、つまり、第１副媒質部１５の位置が第１コア１１の中心から離れるに従い、カットオフ波長は小さくなる傾向があるため、図４に示した例であるｚ１／ａが３．０以上であれば、カットオフ波長はさらに小さくなり問題はない。
したがって、Δ１が０．１４％以下、２ｂ／２ａが３．０以上、ｚ１／ａが３．０以上において、第１副媒質部１５および第２副媒質部１６の直径が等しい場合は、副媒質部の直径ｄが１３μｍ以下であれば、カットオフ波長を１５５０ｎｍ以下とすることができ、波長１５５０ｎｍ以下の波長範囲においてシングルモード伝搬が可能となる。

次に、同様に、１８孔構造、１２孔構造の光ファイバにおいて、第１副媒質部１５および第２副媒質部１６の直径ｄ１、ｄ２を同じ直径ｄとし、副媒質部の直径ｄを変化させた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を図５に示す。ここで、Δ１、Δ２、２ｂ／２ａ、ｚ１／ａは、それぞれ、０．０６％、−０．１０％、４．５、４．５とした。また、１８孔構造における第１コア１１の中心と各第２副媒質部１６の中心との間隔ｚ２をｚ１の２倍、１２孔構造における第１コア１１の中心と各第２副媒質部１６の中心との間隔ｚ３をｚ１の√３倍とし、第１コア１１の直径２ａは、Ａｅｆｆが１８０μｍ^２となるときの値に調整した。

図５より、１８孔構造の場合は、副媒質直径ｄが８μｍ以上であれば、曲げ損失１０ｄＢ／ｍ以下を実現できることがわかり、１２孔構造の場合は、副媒質部の直径ｄが１０．５μｍ以上であれば、曲げ損失１０ｄＢ／ｍ以下に実現できることがわかる。また、Δ１が大きくなるに従い、曲げ損失は小さくなる傾向があるため、図５に示した例である０．０６％よりもΔ１が大きい場合、曲げ損失は図４に示した値よりも小さくなり問題はない。Δ２については、−０．２０〜−０．０５％の範囲であれば曲げ損失の差に与える影響は小さい。２ｂ／２ａについては、３．０〜４．５の範囲であれば第２コア１２による影響は小さい。また、ｚ１／ａが小さくなるに従い、つまり、第１副媒質部１５の位置が第１コア１１の中心に近づくに従い曲げ損失は小さくなるため、ｚ１／ａが、図５に示した例である４．５以下であれば、図５に示した値よりも曲げ損失が小さくなり問題はない。したがって、Δ１が０．０６％以上、２ｂ／２ａが４．５以下、ｚ１／ａが４．５以下において、第１副媒質部１５および第２副媒質部１６の直径が等しい場合は、副媒質部の直径ｄが１８孔構造の場合は８μｍ以上、１２孔構造の場合は１０．５μｍ以上であれば、曲げ損失を１０ｄＢ／ｍ以下と充分小さくすることが可能となる。

以上より、カットオフ波長および曲げ損失を同時に所望の値とし、さらに、製造性を考慮すると、Δ１は０．０６〜０．１４％、Δ２は−０．２０〜−０．０５％、２ｂ／２ａは３．０〜４．５、ｚ１／ａは３．０〜４．５、副媒質部の直径ｄは１８孔構造の場合は８〜１３μｍ、１２孔構造の場合は、１０．５〜１３μｍの範囲にあることが望ましい。

以上の実施形態例では、第１副媒質部１５の直径ｄ１と第２副媒質部１６の直径ｄ２を同一としたが、ｄ１とｄ２は、必ずしも同一でなくても所望のカットオフ波長や曲げ損失特性を得ることは可能である。また、以上の実施形態例では、第２副媒質部１６の位置を、１８孔構造の場合はｚ２がｚ１の２倍となる位置、１２孔構造の場合はｚ３がｚ１の√３倍となる位置としたが、これ以外であっても、同様に所望のカットオフ波長や曲げ損失特性を得ることは可能である。

一例として、１８孔構造において、第２副媒質部を第１副媒質部に近づけた場合、あるいは遠ざけた場合の第２副媒質部の直径ｄ２と曲げ損失の関係およびカットオフ波長と曲げ損失の関係を図６、図７にそれぞれ示す。なお、Δ１、Δ２、２ｂ／２ａ、ｚ１／aは、それぞれ、０．１０％、−０．１０％、３．５、３．５とし、第１副媒質部１５の直径ｄ１は１３μｍとし、第１コア１１の直径２ａは、Ａｅｆｆが１８０μｍ^２となるときの値とした。
また、図６および図７のグラフの中で、「１８孔（同一距離）」とは、リファレンスとして載せた、第１コア１１と第２副媒質部１６の間隔ｚ２が第１コア１１と第１副媒質部１５の間隔ｚ１の２倍となる前述した構造である。「１８孔（距離１．２倍）」は、ｚ２がｚ１の１．２×２倍となる構造、「１８孔（距離０．８倍）」は、ｚ２がｚ１の０．８×２倍となる構造を示している。

図６より、ｚ２がｚ１の１．２×２倍となる構造では、第２副媒質部１６の直径ｄ２を１８μｍ程度に大きくすることで、ｚ２をｚ１の２倍とし、ｄ１とｄ２をともに１３μｍとした光ファイバとほぼ同等の曲げ損失となることがわかる。また、ｚ２がｚ１の０．８×２倍となる構造では、第２副媒質部１６の直径ｄ２を１０μｍ程度に小さくすることで、ｄ１とｄ２をともに１３μｍとした光ファイバとほぼ同等の曲げ損失となることがわかる。
さらに、図７より、どの構造においても、カットオフ波長と曲げ損失の関係はさほど大きく変わらない。
すなわち、ｚ２がｚ１の１．２×２倍となる構造、ｚ２がｚ１の０．８×２倍となる構造においても第２副媒質部１６の直径ｄ２を調整することで、所望のカットオフ波長、曲げ損失、Ａｅｆｆを両立できる。

以下に、実施例および比較例により本発明に係る光ファイバをより具体的に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

（実施例１〜１２、比較例１〜１２）
実施例１〜１２および比較例１〜１２として光ファイバを作製した。表１は、実施例１〜１２および比較例１〜１２に係る光ファイバの構造タイプ、構造パラメータである、Δ１、Δ２、２ｂ／２ａ、２ａ、ｄ１、ｄ２、ｚ１／ａ、ｚ２、ｚ３、２ｃをそれぞれ示している。なお、構造欄の１２は１２孔構造であることを意味し、１８は１８孔構造であることを意味する。

ここで、実施例１と２、実施例３と４、実施例５と６、実施例７と８、実施例９と１０、実施例１１と１２、比較例１と２、比較例３と４、比較例５と６、比較例７と８、比較例９と１０、および、比較例１１と１２の光ファイバは、それぞれ同一の光ファイバ母材を２分割し、１２個の空孔および１８個の空孔を穿孔することで得た。また、実施例７および８は、クラッド１３として、Ｆを添加したシリカガラスを用い、それ以外は、クラッド１３として純シリカガラスを用いた。各母材の線引条件は全て同一とした。

表２は、実施例１〜１２および比較例１〜１２の光ファイバについて測定したカットオフ波長λｃ、波長１５５０ｎｍで曲げ直径２０ｍｍにおける曲げ損失、波長１５５０ｎｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆをそれぞれ示している。

表２に示すように、実施例１〜１０の光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて１７５μｍ^２以上のＡｅｆｆと、波長１５５０ｎｍ以下のカットオフ波長と、１０ｄＢ／ｍ以下の曲げ損失を有する。特に、１８孔構造の場合は、１２孔構造と比較して、１／１０以下の小さい曲げ損失を有する光ファイバとなった。また、実施例３および４の光ファイバは、２ａを１６μｍ以上と大きめに設定したため、実施例１および２に係る光ファイバと比較すると、曲げ損失がやや大きいものの、２００μｍ^２程度の大きなＡｅｆｆを有する。さらに、実施例５および６の光ファイバは、クラッド１３として、Ｆを添加したシリカガラスを用いたため、他の光ファイバと比較して伝送損失が小さく、０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下であった。

一方、比較例１および２の光ファイバは、Δ１が小さいため、曲げ損失が１０ｄＢ／ｍを超えるものとなった。また、比較例３および４の光ファイバは、Δ２が大きいため、波長１５５０ｎｍにおけるＡｅｆｆが１７５μｍ^２よりも小さい値となった。また、比較例５および６の光ファイバは、２ｂ／２ａが大きいため、曲げ損失が１０ｄＢ／ｍを超えるものとなった。また、比較例７および８の光ファイバは、２ｂ／２ａが小さいため、波長１５５０ｎｍにおけるＡｅｆｆが１７５μｍ^２よりも小さい値となっただけでなく、カットオフ波長が１５５０ｎｍを超えるものとなった。また、比較例９および１０の光ファイバは、副媒質部の直径ｄ１、ｄ２が大きいため、波長２０００ｎｍ以下にカットオフ波長が存在せず、波長１５５０ｎｍにおいてシングルモード伝搬が不可能であった。また、比較例１１および１２の光ファイバは、副媒質部の直径ｄ１、ｄ２が小さいため、曲げ損失が１０ｄＢ／ｍを超えるものとなった。

なお、上記実施の形態においては、同じ副媒質部内、例えば全ての第１副媒質は同一直径としているが、同じ副媒質部内でもあっても、異なる直径の組み合わせであってもよく、例えば、同じ副媒質部において、直径が大きいものと小さいものを交互に並べることもできる。
しかしながら、直径が異なる副媒質部を組み合わせた場合は、母材製造が非常に煩雑になるだけでなく、コストも高くなる。また、光ファイバの線引において副媒質部とする空孔を形成する場合、通常、空孔の潰れを抑制するため空孔を加圧する必要がある。空孔が全て同一の直径であれば全ての空孔を同じ圧力で加圧すればいいのに対し、異なる直径の空孔を組み合わせた場合は、個々の空孔の圧力を制御する必要があるため、制御自体が難しく、また、制御するための装置も複雑化するため、製造コストが非常に大きくなる。したがって、副媒質部の直径は全ての副媒質部において同一であることが望ましい。

また、母材に空孔を設ける手段としては、母材に超音波ドリル等を用いて穿孔する「穿孔法」の他に、中空パイプをコアの周りに束ねてジャケット管に挿入し、隙間をシリカなどの中実ロッドで埋め、これを線引する「スタック＆ドロー法」もよく用いられる。スタック＆ドロー法では、ジャケット管に挿入する中空パイプの内径で空孔の直径を調整し、中空パイプの外径で空孔間の距離を調整する。
したがって、スタック＆ドロー法を用いる場合、全ての副媒質部の直径が同一であることに加えて、全ての副媒質部において、副媒質部の中心と、該副媒質部から最短距離にある副媒質部の中心との間隔が等しければ、用意するパイプの種類が少なくて済み、製造が容易となる。

１０、２０ 光ファイバ
１１ 第１コア
１２ 第２コア
１３ クラッド
１４ ガラス光ファイバ
１５ 第１副媒質部
１６ 第２副媒質部

Claims (7)

1. 石英系ガラスからなり、コアと前記コアの外周に形成されたクラッドからなるガラス光ファイバと、前記ガラス光ファイバの外周に形成した樹脂からなる被覆と、を備えた光ファイバであって、
   波長１５５０ｎｍにおける有効コア断面積が１７５μｍ^２以上であり、
   波長１５５０ｎｍにおける直径２０ｍｍでの曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、
   カットオフ波長λcが１５５０ｎｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
2. 前記コアは、中心に位置し、前記クラッドよりも屈折率が高い第１コアと、前記第１コアの外周に形成され前記クラッドよりも屈折率が低い第２コアとを備え、
   前記ガラス光ファイバは、主媒質部と該主媒質に比して屈折率が低い副媒質部を有し、
   前記副媒質部は、前記第１コアの外周に沿って複数配置された第１副媒質部と、
   前記第１副媒質部の外側であって前記第１コアの外周に沿って複数配置された第２副媒質部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
3. 前記第１コアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ１が０．０６〜０．１４％であり、
   前記第２コアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ２が−０．２０〜−０．０５％であり、
   前記第１コアの直径２ａに対する前記第２コアの外径２ｂの比２ｂ／２ａが３．０〜４．５であることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ。
4. 前記第１副媒質部は、前記第１コアを中心に６回回転対称の各位置に６個配置され、前記第１コアの直径を２ａ、前記第１コアの中心と前記第１副媒質部の中心との間隔をｚ１としたとき、ｚ１／ａが３．０〜４．５であることを特徴とする請求項２または３に記載の光ファイバ。
5. 前記第２副媒質部は、前記第１コアを中心に６回回転対称の各位置に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載の光ファイバ。
6. 前記第１副媒質部のおよび前記第２副媒質部の各横断面は互いにほぼ同一径の円形であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１に記載の光ファイバ。
7. 前記ガラス光ファイバの外径２ｃが１２０〜１３０μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の光ファイバ。

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