JP2010503019A - 低曲げ損失シングルモード光ファイバ - Google Patents

Abstract

曲げ耐性であり、１２６０ｎｍおよびより長い波長でシングルモードである光導波路ファイバが開示されている。この光ファイバは、半径Ｒ₁のコアおよびクラッドを備えており、このクラッドは、半径Ｒ₂の環状内側領域、環状リング領域、および環状外側領域を有する。環状リング領域はＲ₂で始まり、比Ｒ₁／Ｒ₂は０．４０より大きい。

Description

関連出願の説明

本出願は、その内容に基づきここにその全てを引用する、２００６年８月３１日に出願された米国仮特許出願第６０／８４１４９０号の恩恵と優先権を主張するものである。

本発明は、広く光ファイバに関し、より詳しくは、曲げ耐性シングルモード光ファイバに関する。

いわゆる「アクセス」およびファイバー・トゥ・ザ・プレマス（ＦＴＴｘ）光通信網に利用される光ファイバは、様々な曲げ環境に曝され得る。光ファイバは、光ファイバを通って伝送される光信号において曲げ損失を誘発する様式で、そのような通信網に配置することができる。曲げ損失を誘発させる、きつい曲げ半径、光ファイバの圧縮などの物理的要望が課されることのあるいくつかの用途の例としては、集成光引込みケーブルにおける光ファイバの配置、工場装着端末システム(Factory Installed Termination Systems)（ＦＩＴＳ）およびスラック・ループ(slack loop)に関する配線ケーブル、給電線および配線ケーブルを接続するキャビネット内に位置する小さな曲げ半径のマルチポート、および配線ケーブルと引込みケーブルとの間のネットワーク・アクセス・ポイント内のジャンパ線が挙げられる。

曲げ耐性であり、１２６０ｎｍの波長およびそれより長い波長でシングルモードである光導波路ファイバが、ここに開示されている。その光ファイバは大きな実効面積を有し、これは、例えば、特に高ビットレートで、信号非直線性を抑制するために有益である。光ファイバは、マクロベンド誘起減衰損失およびマイクロベンド誘起減衰損失の両方が低いことが好ましい。

ここに開示された光ファイバは、ガラスコアおよびコアを取り囲み接触したガラスクラッドを含み、コアは、中心線の周りに配置され、半径方向に中心線から延在している。クラッドは、コア領域を取り囲み接触した環状内側領域、環状内側領域を取り囲み接触した環状リング領域、および環状リング領域を取り囲み接触し、最も外側のガラス半径まで延在した環状外側領域を有する。環状リング領域は、コアに近接して位置し、コアとクラッドが、マクロベンドおよびマイクロベンド条件の両方に対する増加した曲げ耐性を提供することが好ましい。コアの最も外側の半径を環状内側領域の最も外側の半径で割った比は、０．４０より大きいことが好ましい。環状外側領域は、光ファイバの最も外側のガラス部分である。好ましい実施の形態において、環状外側領域は、ウレタンアクリレート材料などの、１つ以上のコーティングにより被覆されている。

ガラスコアの最大相対屈折率は０．４５％未満である。環状リング領域の最小相対屈折率は−０．１％以下である。環状内側領域の相対屈折率の大きさは小さく、０．０５％未満である。環状内側領域の半径幅の大半の相対屈折率は、正、負、および／またはゼロであって差し支えない。環状内側領域の半径幅は２μｍより大きい。

コアの最大相対屈折率は、光ファイバ全体の最も大きい最大相対屈折率である。環状内側領域の最大相対屈折率は、環状内側領域の最小相対屈折率以上である。環状内側領域の最小相対屈折率は、環状リング領域の最小相対屈折率より大きい。環状リング領域のプロファイル体積の絶対的な大きさは、２０％・μｍ²より大きく、２０および８０％・μｍ²の間であることが好ましい。コアのプロファイル体積は、６．２％・μｍ²未満であり、５．０および６．２％・μｍ²の間であることがより好ましい。コアの半径幅は、５．０μｍ以下であり、３．０および５．０μｍの間であることがより好ましい。

一組の実施の形態において、環状リング領域は、ゲルマニウム、アルミニウム、リン、チタン、ホウ素、およびフッ素からなる群より選択されるドーパントを有するシリカガラスからなる。

別の組の実施の形態において、環状リング領域は、複数の孔を有するシリカガラスからなり、それらの孔は、空（真空）であるかまたはガス充填されており、それらの孔により、低い、例えば、純粋なシリカに匹敵する実効屈折率を提供する。

ここで、本発明の現在好ましい実施の形態を詳しく参照する。その実施例が、添付の図面に示されている。

ここに開示された光導波路ファイバの実施の形態の相対屈折率プロファイルを示す図 ここに開示された光導波路ファイバの別の実施の形態の相対屈折率プロファイルを示す図 ここに開示された光導波路ファイバのさらに別の実施の形態の相対屈折率プロファイルを示す図 ここに開示された光導波路ファイバの実施の形態の測定された相対屈折率プロファイルを示す図 ここに開示された光導波路ファイバの実施の形態の断面図 ここに開示された光ファイバを利用した光ファイバ通信システムの概略図 ここに開示された光ファイバ通信システムの別の実施の形態を示す概略図

本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、当業者にはその説明から明らかである、または特許請求の範囲および添付の図面と共に以下の説明に記載された本発明を実施することによって、認識される。

「屈折率プロファイル」は、屈折率または相対屈折率および導波路ファイバの半径の間の関係である。

「相対屈折率パーセント」は、Δ％＝１００×（ｎ_i ²−ｎ_c ²）／２ｎ_i ²として定義され、別記されない限り、ｎ_iは、領域ｉの最大屈折率であり、ｎ_cは、クラッドの環状外側領域の平均屈折率である。ここに用いたように、別記しない限り、相対屈折率は、Δにより表され、その値は「％」の単位で与えられる。ある領域の屈折率が環状外側領域の平均屈折率より小さい場合、相対屈折率パーセントは負であり、低下領域または低下屈折率を有すると称され、最小相対屈折率は、別記しない限り、相対屈折率が負の最も大きい地点で計算される。ある領域の屈折率がクラッド領域の平均屈折率より大きい場合、相対屈折率パーセントは正であり、その領域は、上昇しているまたは正の屈折率を有すると言うことができる。「アップドーパント(updopant)」は、ここでは、純粋な無添加のＳｉＯ₂に対して屈折率を上昇させる傾向を有するドーパントであると考えられる。「ダウンドーパント(downdopant)」は、ここでは、純粋な無添加のＳｉＯ₂に対して屈折率を低下させる傾向を有するドーパントであると考えられる。アップドーパントは、アップドーパントではない他のドーパント１種類以上を伴ったときに、負の相対屈折率を有する光ファイバのある領域中に存在してもよい。同様に、アップドーパントではない１種類以上の他のドーパントは、正の相対屈折率を有する光ファイバの領域中に存在してもよい。ダウンドーパントは、ダウンドーパントではない他のドーパント１種類以上を伴ったときに、正の相対屈折率を有する光ファイバのある領域中に存在してもよい。同様に、ダウンドーパントではない１種類以上の他のドーパントは、負の相対屈折率を有する光ファイバの領域中に存在してもよい。

別記しない限り、ここでは「分散」と称される、導波路ファイバの「色分散」は、材料分散、導波路分散、およびモード内分散の合計である。シングルモード導波路ファイバの場合、モード内分散はゼロである。分散勾配は、波長に対する分散の変化率である。

「実効面積」は：

として定義され、ここで、積分範囲は０から∞までであり、ｆは導波路内を伝搬する光に関連する電場の横成分である。ここに用いたように、「実効面積」または「Ａ_eff」は、別記しない限り、１５５０ｎｍの波長での光学的実効面積を称する。

「αプロファイル」または「アルファプロファイル」という用語は、「％」の単位のΔ（ｒ）の項で表された相対屈折率プロファイルを称し、ここで、ｒは半径であり、以下の等式に従い：

ここで、ｒ₀はΔ（ｒ）が最大である地点であり、ｒ₁はΔ（ｒ）がゼロである地点であり、ｒはｒ_i≦ｒ≦ｒ_fの範囲にあり、Δは先のように定義され、ｒ_iはαプロファイルの始点であり、ｒ_fはαプロファイルの終点であり、αは実数の指数である。

モードフィールド径（ＭＦＤ）は、ピーターマン(Peterman)ＩＩ法を用いて測定され、ここで、２ｗ＝ＭＦＤであり、

であり、積分範囲は０から∞までである。

導波路ファイバの曲げ耐性は、所定の試験条件下での誘発減衰により測定できる。

曲げ試験の１つのタイプは、横向き荷重マイクロ曲げ試験である。このいわゆる「横向き荷重」試験において、所定の長さの導波路ファイバを２枚の平らな板の間に配置する。＃７０のワイヤメッシュを一方の板に取り付ける。公知の長さの導波路ファイバを板の間に挟み、板を３０ニュートンの力で加圧する間に参照減衰を測定する。次いで、７０ニュートンの力を板に印加し、ｄＢ／ｍで表される減衰の増加を測定する。減衰の増加が、導波路の横向き荷重減衰である。

「ピンアレイ」曲げ試験が、導波路ファイバの曲げに対する相対的抵抗性を比較するために用いられる。この試験を実施するために、曲げ損失が実質的に誘発されていない導波路ファイバについて、減衰損失を測定する。次いで、ピンアレイの周りに導波路ファイバを編み込んで、減衰を再度測定する。曲げにより誘発された損失は、２つの測定された減衰の間の差である。ピンアレイは、一列に配列された一組１０本の円柱ピンであり、平らな表面に固定された垂直位置に保持されている。ピンの間隔は、中心間で５ｍｍである。ピンの直径は０．６７ｍｍである。試験中、導波路ファイバをピン表面の一部に従わせるのに十分な張力を印加する。

所定のモードに関する、理論的ファイバのカットオフ波長、または「理論ファイバカットオフ」、もしくは「理論カットオフ」は、それを超えると、案内される光がそのモードで伝搬できない波長である。数学的定義は、Single Mode Fiber Optics, Jeunhomme, pp.39-44, Marcel Dekker, New York, 1990に見られ、ここでは、理論的ファイバカットオフは、モード伝搬定数が、外側クラッド内の平面波伝搬定数と等しくなる波長として記載されている。この理論波長は、直径の変動のない無限長の完全に真っ直ぐなファイバにとって適している。

実際のファイバのカットオフは、「２ｍファイバカットオフ」または「測定カットオフ」としても知られている、「ファイバカットオフ波長」を生成するための、標準的な２ｍファイバカットオフ試験、ＦＯＴＰ−８０（ＥＩＡ−ＴＩＡ−４５５−８０）によって測定できる。このＦＯＴＰ−８０標準試験を行って、調節された曲げ量を用いて高次モードを除くか、またはそのファイバのスペクトル応答をマルチモードファイバのものに正規化する。

ケーブル化カットオフ波長、または「ケーブル化カットオフ」は、ケーブル環境におけるより高レベルの曲げおよび機械的圧力のために、測定されたファイバカットオフよりもさらに低い。実際にケーブル化条件は、ＦＩＡ−ＴＩＡ光ファイバ標準(Fiber Optics Standards)、すなわち、アメリカ電子工業会−アメリカ通信工業会光ファイバ標準(the Electronics Industry Alliance - Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standards)の一部である、より一般にはＦＯＴＰとして知られている、ＥＩＡ−４４５光ファイバ試験手順(Fiber Optic Test Procedures)に記載されたケーブル化カットオフ試験により近似することができる。ケーブル化カットオフ測定は、伝送パワーによるシングルモードファイバのＥＩＡ−４５５−１７０ケーブルカットオフ波長、または「ＦＯＴＰ−１７０」に記載されている。ケーブルカットオフは、ここに用いたように、近似試験を用いて得られた値を意味する。

ここに別記しない限り、光学的性質（分散、分散勾配などの）は、ＬＰ０１モードについて報告されている。ここに別記しない限り、１５５０ｎｍの波長が参照波長である。

ここに用いた光通信ラインは、光学装置間、例えば、２つの光増幅器間、または多重化装置と光増幅器との間に亘る、ある長さの光ファイバ、または直列に互いに融着された複数の光ファイバを含む。光通信ラインは、伝送ファイバおよび分散補償ファイバを含んでもよく、ここで、分散補償ファイバは、光通信ラインの端部での残留分散などの所望のシステム性能またはパラメータを達成するために選択されるように、モジュール（ＤＣモジュール）形式で配置されるかまたは縦に配列されても、もしくはその両方であってもよい。

ここに開示された光ファイバ１００は、コア２０およびコアを取り囲み接触したクラッド層（またはクラッド）２００を含む。クラッド２００は屈折率プロファイルΔ_{クラット゛}（ｒ）を有する。ある実施の形態において、クラッド２００は純粋なシリカからなる。

様々な波長域、または動作波長範囲、もしくは波長窓は、以下のように定義できる：「１３１０ｎｍ帯域」は１２６０から１３６０ｎｍまでであり、「Ｅ帯域」は１３６０から１４６０ｎｍまでであり、「Ｓ帯域」は１４６０から１５３０ｎｍまでであり、「Ｃ帯域」は１５３０から１５６５ｍまでであり、「Ｌ帯域」は１５６５から１６２５ｎｍまでであり、「Ｕ帯域」は１６２５から１６７５ｎｍまでである。

ある実施の形態において、コアは、ゲルマニウムがドープされたシリカ、すなわち、ゲルマニアドープトシリカからなる。所望の屈折率および密度を得るために、ここに開示された光ファイバのコア内に、特に中心線またはその近傍に、ゲルマニウム以外のドーパントを、単独でまたは組合せで、用いてもよい。

ある実施の形態において、ここに開示された光ファイバの屈折率プロファイルは、中心線から環状セグメントの内側半径Ｒ₂まで負ではない。ある実施の形態において、光ファイバは、コア中に屈折率減少ドーパントを含まない。

図１を参照すると、中心線から中央セグメントの外側半径Ｒ₁まで半径方向外方に延在し、最大相対屈折率パーセントΔ_1MAXを持つ、％で表された相対屈折率プロファイルΔ₁（ｒ）を有するコア２０、およびコア２０を取り囲み接触した、すなわち、直接接触したクラッド２００を含む光導波路ファイバ１００がここに開示されている。クラッド２００は、コア２０を取り囲み接触し、環状内側領域の外側半径Ｒ₂まで半径方向外方に延在し、中点Ｒ_2MIDに配置された幅Ｗ₂を有する環状内側領域３０であって、％で表される最大相対屈折率パーセントΔ_2MAX、％で表される最小相対屈折率パーセントΔ_2MIN、および絶対値で大きさが最大の相対屈折率パーセント｜Δ₂（ｒ）｜_MAXを持つ、％で表される相対屈折率プロファイルΔ₂（ｒ）を有する領域２０；領域３０を取り囲み接触し、Ｒ₂から環状リング領域の半径Ｒ₃まで半径方向外方に延在した環状リング領域５０であって、中点Ｒ_3MIDに配置された幅Ｗ₃を有し、％で表される最小相対屈折率パーセントΔ_3MINを持ち、Δ_1MAX＞Δ_3MINである、％で表される相対屈折率プロファイルΔ₃（ｒ）を有する領域５０；および領域５０を取り囲み接触し、％で表される相対屈折率パーセントプロファイルΔ_{クラット゛}（ｒ）を有する環状外側領域６０を含む。Ｒ₁は、Δ₁（ｒ）が最初に＋０．０５％に達する半径で現れるように定義される。すなわち、相対屈折率が最初に＋０．０５％に達する（半径方向外方に向かう）半径Ｒ₁で、コア２０が終わり、環状内側領域３０が始まり、領域３０は、相対屈折率Δ₂（ｒ）が最初に−０．０５％に達する（半径方向外方に向かう）半径Ｒ₂で終わるように定義されている。環状リング領域５０は、この実施の形態の群について、Ｒ₂で始まり、Ｒ₃で終わる。Ｒ₃は、Δ₃（ｒ）が少なくとも−０．１％に低下した後に、相対屈折率Δ₃（ｒ）が最初に−０．０５％に達する（半径方向外方に向かう）ところで現れるように定義されている。この環状セグメントの幅Ｗ₃は、Ｒ₃−Ｒ₂であり、その中点Ｒ_3MIDは（Ｒ₂＋Ｒ₃）／２である。ある実施の形態において、中央セグメントの半径幅の９０％より多くが、正の相対屈折率を有し、ある実施の形態においては、Δ₁（ｒ）は、０からＲ₁まで全ての半径について正である。ある実施の形態において、環状内側領域３０の半径幅の５０％より多くについて、｜Δ₂（ｒ）｜＜０．０２５％であり、他の実施の形態において、環状内側領域３０の半径幅の５０％より多くについて、｜Δ₂（ｒ）｜＜０．０１％である。Δ₃（ｒ）は、Ｒ₂からＲ₃までの全ての半径について、負である。３０μｍより大きい全ての半径について、Δ_{クラット゛}（ｒ）＝０％であることが好ましい。半径Ｒ_コアで、コアが終わり、クラッドが始まる。クラッド２００は半径Ｒ₄まで延在し、これは、光ファイバのガラス部分の最も外側の周囲でもある。また、Δ_1MAX＞Δ_2MAX＞Δ_3MIN、およびΔ_1MAX＞Δ_2MIN＞Δ_3MINである。例えば、Δ＜−０．１％と記載した場合、Δは、−０．１％よりも負で大きいことを意味する。

コアは、ここで、

として定義されるプロファイル体積Ｖ₁を有する。

環状リング領域は、ここで、

として定義されたるプロファイル体積Ｖ₃を有する。

好ましくは、Δ_1MAX＜０．４５％、Δ_2MIN＞−０．０５％、Δ_2MAX＜０．０５％、Δ_3MIN≦−０．１％、Ｒ₁≦５．０μｍ、Ｒ₁／Ｒ₂＞０．４、より好ましくは、＞０．４２、さらにより好ましくは＞０．４５、および環状リング領域のプロファイル体積の大きさ｜Ｖ₃｜は、２０％・μｍ²より大きい。ある実施の形態において、０．４＜Ｒ₁／Ｒ₂＜０．５である。ある好ましい実施の形態において、Δ_3MIN≦−０．１２％、さらにより好ましい実施の形態において、Δ_3MIN≦−０．２％である。

Ｗ₂＞２μｍであることが好ましい。

ある実施の形態において、２０％・μｍ²＜｜Ｖ₃｜＜８０％・μｍ²である。他の実施の形態において、３０％・μｍ²＜｜Ｖ₃｜＜７０％・μｍ²である。他の実施の形態において、４０％・μｍ²＜｜Ｖ₃｜＜６０％・μｍ²である。

０．２８％＜Δ_1MAX＜０．４５％が好ましく、０．３０％＜Δ_1MAX＜０．４０％がより好ましく、ある実施の形態においては、０．３１％＜Δ_1MAX＜０．３８％が好ましくである。

ある実施の形態において、Ｒ₁＜５．０μｍであり、他の実施の形態において、３．０μｍ＜Ｒ₁＜５．０μｍであり、さらに他の実施の形態において、４．０μｍ＜Ｒ₁＜５．０μｍである。

Ｒ₂＞８．０μｍであることが好ましく、ある実施の形態において、８．０μｍ＜Ｒ₂＜１２．０μｍである。

Ｒ₃＞１０．０μｍであることが好ましく、ある実施の形態において、１０．０μｍ＜Ｒ₃＜２０．０μｍである。

ある実施の形態において、Ｗ₃＞１．０μｍであり、他の実施の形態において、１．０μｍ＜Ｗ₃＜８．０μｍであり、他の実施の形態において、２．０μｍ＜Ｗ₃＜８．０μｍである。

Ｒ₄＞４０μｍであることが好ましい。ある実施の形態において、Ｒ₄＞５０μｍである。他の実施の形態において、Ｒ₄＞６０μｍである。ある実施の形態において、６０μｍ＜Ｒ₄＜７０μｍである。

ここに開示された光ファイバは、８．２０μｍから９．５０μｍの、より好ましくは８．２μｍから９．０μｍの、１３１０ｎｍでのモードフィールド径；１３００および１３２４ｎｍの間のゼロ分散波長；および１２６０ｎｍ未満のケーブルカットオフ波長を提供することが好ましい。ケーブルカットオフ波長は２ｍファイバカットオフ波長以下（およびある場合には、ほぼ等しい）ので、１２６０ｎｍ未満の２ｍファイバカットオフ波長の結果として、１２６０ｎｍ未満のケーブルカットオフ波長が得られる。

第１組の実施の形態
表１〜２には、第１組の実施の形態の説明に役立つ実施例である実施例１〜４が列記されている。図１は、実施例１に対応する屈折率プロファイルを示しており、これは、以下の列記された値であるが、実施例２も表している。図２および３は、それぞれ、実施例３および４に対応する屈折率プロファイルを示している。

実施例１〜４などの、ここに開示された光ファイバのある実施の形態は、−０．５０％以下のΔ_3MINを有し、４．０μｍ＜Ｒ₁＜５．０μｍ、Ｖ₁＜６．００％・μｍ²、９．０μｍ＜Ｒ₂＜１２．０μｍ、６．０μｍ＜Ｗ₂＜７．０μｍ、０．４０＜Ｒ₁／Ｒ₂＜０．６０、２．０μｍ＜Ｗ₃＜５．０μｍ、１０．０μｍ＜Ｒ₃＜１６．０μｍ、および３０＜｜Ｖ₃｜＜５０である。

図２および３に示されたものなどの実施の形態は、環状内側領域３０の半径幅の５０％より多くについて、ゼロではないΔを有する。図２は、幅Ｗ₂＝６．３μｍを有する実施例３に関する、４μｍより大きい半径範囲に亘るΔ₂（ｒ）＝＋０．０２％を示し、図３は、幅Ｗ₂＝６．２μｍを有する実施例４に関する、４μｍより大きい半径範囲に亘るΔ₂（ｒ）＝−０．０２％を示している。

図３に示したような、ある実施の形態において、コア２０は、１つ以上の光ファイバ製造技法の結果として生じるかもしれない、いわゆる中心線低下を有する相対屈折率プロファイルを含む。例えば、コアは、１μｍ未満の半径で屈折率プロファイルにおける極小を有し、ここで、相対屈折率（コアに関する最大相対屈折率を含む）に関する高い値は、ｒ＝０μｍより大きい半径で生じる。

第２組の実施の形態
表３〜４には、第２組の実施の形態の説明に役立つ実施例である実施例５〜８の特徴が列記されている。実施例５〜８の屈折率プロファイルは、図１と同様であるが、以下のそれぞれの値を有する。

実施例５〜８などの、ここに開示された光ファイバのある実施の形態は、−０．４０％以下のΔ_3MINを有し、４．０μｍ＜Ｒ₁＜５．０μｍ、Ｖ₁＜６．００％・μｍ²、９．０μｍ＜Ｒ₂＜１２．０μｍ、４．０μｍ＜Ｗ₂＜７．０μｍ、０．４０＜Ｒ₁／Ｒ₂＜０．６０、４．０μｍ＜Ｗ₃＜６．０μｍ、１２．０μｍ＜Ｒ₃＜１６．０μｍ、および４０＜｜Ｖ₃｜＜６０である。

第３組の実施の形態
表５〜６には、第３組の実施の形態の説明に役立つ実施例である実施例９〜１３の特徴が列記されている。実施例９〜１３の屈折率プロファイルは、図１と同様であるが、以下のそれぞれの値を有する。

実施例９〜１３などの、ここに開示された光ファイバのある実施の形態は、−０．１０％以下のΔ_3MINを有し、４．０μｍ＜Ｒ₁＜５．０μｍ、Ｖ₁＜６．００％・μｍ²、７．０μｍ＜Ｒ₂＜１１．０μｍ、３．０μｍ＜Ｗ₂＜７．０μｍ、０．４０＜Ｒ₁／Ｒ₂＜０．６０、３．０μｍ＜Ｗ₃＜８．０μｍ、１０．０μｍ＜Ｒ₃＜１８．０μｍ、および２０＜｜Ｖ₃｜＜５０である。

実施例１〜２０などの、ここに開示された光ファイバのある実施の形態において、光ファイバは、８．６０μｍから９．２５μｍの、１３１０ｎｍでのモードフィールド径；１３００および１３２４ｎｍの間のゼロ分散波長；および１２６０ｎｍ未満のケーブルカットオフ波長が結果として得られる、１２６０ｎｍ未満の２ｍファイバカットオフ波長を示す。その上、２ｍファイバカットオフ波長は低すぎず、それによって、曲げ損失が高すぎるのを防ぐことが好ましい。例えば、実施例１〜７の実施の形態の２ｍファイバカットオフ波長は、１１９０ｎｍより大きく、１２６０ｎｍ未満である。

ここに開示された光ファイバは、マクロベンドとマイクロベンド両方の、優れた曲げ耐性を示す。マクロベンド損失の１つの尺度である、１５５０ｎｍでのピンアレイ曲げ損失（ピンアレイにおいて試験した光ファイバに関連する減衰増加）は、１５ｄＢ未満、好ましくは１０ｄＢ未満、ある実施の形態においては５ｄＢ未満である。また、マイクロベンド損失の１つの尺度である１５５０ｎｍでの横向き荷重ワイヤメッシュ損失は、０．５ｄＢ未満、好ましくは０．３ｄＢ未満、ある実施の形態においては０．２ｄＢ未満である。

また、ＬＰ１１理論カットオフ波長は一般に、ここに開示した光ファイバに関する２ｍファイバカットオフ波長への上限として働くことができることが分かった。実施例１〜２０により示されるように、ＬＰ１１理論カットオフ波長は、１２８０ｎｍ未満、好ましくは１２７０ｎｍ未満、さらにより好ましくは１２６０ｎｍ未満である。また、所定のコアプロファイルに関して、プロファイル体積の大きさ｜Ｖ₃｜を制限なく増加させると、カットオフ波長が、光ファイバが１３１０ｎｍでまたはさらには１５５０ｎｍでマルチモード化される点まで増加してしまうことも分かった。したがって、ある実施の形態において、２０％・μｍ²＜｜Ｖ₃｜＜８０％・μｍ²であり、他の実施の形態において、３０％・μｍ²＜｜Ｖ₃｜＜７０％・μｍ²であり、他の実施の形態において、４０％・μｍ²＜｜Ｖ₃｜＜６０％・μｍ²である。

また、コア体積が大きくなると、モードフィールド径のサイズが増加する傾向にあるだけでなく、ＬＰ１１理論カットオフ波長も上昇し、それゆえ、２ｍファイバカットオフ波長が増加する傾向にあることも分かった。したがって、ある実施の形態において、コアのプロファイル体積Ｖ₁は、０より大きく６．５％・μｍ²未満であり、ある実施の形態において、６．２％・μｍ²未満であり、実施例１〜７などのいくつかの実施の形態において、５．５０および６．００％・μｍ²の間である。

図１〜３に示されたコア２０は、アルファ形状を持つ屈折率プロファイルを有し、ここで、α₁は約１０である。しかしながら、コア２０は、他の値のα₁を有していても、またはコアは、マルチセグメント化されたコアなどの、アルファプロファイル以外のプロファイル形状を有しても差し支えない。

実施例２１
光ファイバを外付け法により製造した。この光ファイバの測定した相対屈折率プロファイルが図４に示されている。純粋なシリカのクラッドを有する、ゲルマニアがドープされたシリカガラスコアケインが、ガラススート層の化学的気相成長のためのベイトロッドとして働き、これにフッ素をドープし、固結させ、次いで、ガラススートの外側層を施し、固結させて、光ファイバプリフォームを形成した。このプリフォームを、クラッド２００により取り囲まれ接触したゲルマニアドープトコア２０を有し、クラッド２００が、環状内側領域３０、環状リング領域５０、および環状外側領域６０を有し、Δ_1MAX＝０．４３％、Ｒ₁＝４．６μｍ、Ｒ₂＝８．５μｍ、Δ_3MIN＝−０．７０％、Ｒ₃＝１１．７μｍ、Ｗ₂＝３．９μｍ、Ｗ₃＝３．２μｍ、Ｒ₁／Ｒ₂＝０．５４、Ｖ₁＝６．４、およびＶ₃＝−２８．３（｜Ｖ₃｜＝２８．３）である光ファイバに線引きした。１５５０ｎｍでの測定した２０ｍｍの直径の曲げ試験結果（直径２０ｍｍのマンドレルの周りに光ファイバを巻き付ける）は：直径２０ｍｍのマンドレルの周り１巻について０．０２８ｄＢ／巻、およびそのマンドレルの周りに５巻について０．１２６ｄＢ／巻であった。１５５０ｎｍでの測定した１０ｍｍの直径の曲げ試験結果（直径１０ｍｍのマンドレルの周りに光ファイバを巻き付ける）は：直径１０ｍｍのマンドレルの周り１巻について０．６０ｄＢ／巻であった。測定したＭＦＤは、１３１０ｎｍおよび１５５０ｎｍで、それぞれ、８．２７μｍおよび９．２４μｍであった。２ｍファイバカットオフは１２５１ｎｍであった。

図５は、コア２０およびコア２０を取り囲み接触したクラッド２００を有し、クラッド２００が、環状内側領域３０、環状リング領域５０、および環状外側領域６０からなるものとして、ここに開示されている光導波路ファイバ１００の概略図（比例して拡大されていない）である。コア２０は、１つまたは複数のコアセグメントを有していても差し支えない。

クラッド層２００は、例えば、配置工程中に堆積されたか、またはロッド・イン・チューブ(rod-in-tube)光プリフォーム構成における管などの被覆物の形態で設けられた、もしくは堆積材料と被覆物の組み合わせのクラッド材料からなっていてよい。クラッド層２００は、少なくとも１つのコーティング２１０により取り囲まれ、これは、ある実施の形態において、低弾性率の一次コーティングおよび高弾性率の二次コーティングからなっていてよい。

ここに開示された光ファイバが、シリカ系コアおよびクラッドを有することが好ましい。好ましい実施の形態において、クラッドは、約１２５μｍの外径２×Rmaxを有する。クラッドの外径が、光ファイバの長手方向に沿って一定の直径を有することが好ましい。好ましい実施の形態において、光ファイバの屈折率は放射形対称を有する。コアの外径は、光ファイバの長手方向に沿って一定の直径を有することが好ましい。１つ以上のコーティングが、クラッドを取り囲み接触していることが好ましい。そのコーティングは、アクリレートなどのポリマーコーティングであることが好ましい。コーティングが、ファイバの長手方向に沿って半径方向に一定の直径を有することが好ましい。

図６に示されるように、ここに開示された光ファイバ１００を、光ファイバ通信システム３３０に導入してもよい。システム３３０は、送信器３３４および受信器３３６を含み、光ファイバ１００は、送信器３３４と受信器３３６との間で光信号の伝送を可能にする。システム３３０は、双方向通信を可能にすることが好ましく、送信器３３４および受信器３３６は、説明のためだけに示されている。システム３３０は、ここに開示されているように、光ファイバのあるセクションまたはスパンを有するリンクを含むことが好ましい。システム３３０は、１つ以上の再生器、増幅器、または分散補償モジュールなどの、ここに開示された光ファイバの１つ以上のセクションまたはスパンに光結合された１つ以上の光学装置を含んでもよい。少なくとも１つの好ましい実施の形態において、本発明による光ファイバ通信システムは、間に再生器を用いずに、光ファイバにより接続された送信器および受信器を含む。別の好ましい実施の形態において、本発明による光ファイバ通信システムは、間に増幅器を用いずに、光ファイバにより接続された送信器および受信器を含む。さらに別の好ましい実施の形態において、本発明による光ファイバ通信システムは、間に増幅器も再生器も中継器も有さずに、光ファイバにより接続された送信器および受信器を含む。

ここに開示された光ファイバは、含水量が低く、低い水ピーク光ファイバ、すなわち、特定の波長領域、特に、Ｅ帯域において水ピークを比較的わずかしか、または全く示さない減衰曲線を有する光ファイバであることが好ましい。

低水ピークの光ファイバを製造する方法が、米国特許第６４７７３０５号、同第６９０４７７２号の各明細書、および国際公開第０１／４７８２２号パンフレットに見ることができる。

ここに開示された光ファイバの全てを、光信号伝送システムに利用することができ、このシステムは、送信器、受信器、および光伝送ラインを含むことが好ましい。光伝送ラインは、送信器および受信器に光結合されている。光伝送ラインは、少なくとも１つの光ファイバスパンを含むことが好ましく、これは、ここに開示された光ファイバの少なくとも１つのセクションを含むことが好ましい。光伝送ラインは、例えば、光伝送ライン内の分散補償をもたらすために、約１５５０ｎｍでの波長で負の分散を有する第２の光ファイバのセクションを含んでもよい。

図７は、ここに開示された光ファイバ通信システム４００の別の実施の形態を示している。システム４００は、光伝送ライン４４０により光結合された送信器４３４および受信器４３６を含む。光伝送ライン４４０は、ここに開示された低減衰で大きな実効面積の光ファイバである第１のファイバ４４２および１５５０ｎｍで負の分散を有する第２の光ファイバ４４４を含む。第１のファイバ４４２および第２のファイバ４４４は、図７において記号「Ｘ」により示されるように、融着接続、光コネクタなどによって光結合されていてよい。光伝送ライン４４０は、１つ以上の構成部材および／または他の光ファイバ（例えば、ファイバおよび／または構成部材の間の結合部に１つ以上の「ピグテイル(pigtail)ファイバ」４４５）を含んでいてもよい。好ましい実施の形態において、第２の光ファイバ４４４の少なくとも一部分は、必要に応じて、分散補償モジュール４４６内に配置される。光伝送ライン４４０により、送信器４３４および受信器４３６の間で光信号の伝送が可能になる。前記システムは、光ファイバセクションに光結合された、ラマン増幅器などの増幅器を少なくとも１つさらに含むことが好ましい。このシステムはさらに、光伝送ラインに光信号を伝送できる複数のチャンネルを相互接続するためのマルチプレクサを含むことが好ましく、ここで、少なくとも１つの、より好ましくは少なくとも３つ、最も好ましくは少なくとも１０の光信号が、約１２６０ｎｍおよび１６２５ｎｍの間の波長で伝搬する。少なくとも１つの信号が、以下の波長領域：１３１０ｎｍ帯域、Ｅ帯域、Ｓ帯域、Ｃ帯域およびＬ帯域の１つ以上において伝搬することが好ましい。

ある好ましい実施の形態において、前記システムは、粗い波長分割多重化モードで動作でき、ここで、１つ以上の信号が、以下の波長領域：１３１０ｎｍ帯域、Ｅ帯域、Ｓ帯域、Ｃ帯域およびＬ帯域の少なくとも１つ、より好ましくは少なくとも２つにおいて伝搬する。ある好ましい実施の形態において、前記システムは、１５３０ｎｍおよび１５６５ｎｍの間の波長１つ以上で動作する。

先の説明は、本発明の例示のためだけであり、特許請求の範囲に定義された本発明の性質および特徴を理解するための概要を提供することが意図されているのが理解されよう。添付の図面は、本発明をさらに理解するために含められ、本明細書に包含され、その一部を構成する。図面は本発明の様々な特徴および実施の形態を示しており、それらは、その説明と共に、本発明の原理および動作を説明する働きをする。添付の特許請求の範囲により定義された本発明の精神または範囲から逸脱せずに、ここに記載された本発明の好ましい実施の形態への様々な変更が行えることが、当業者には明らかであろう。

２０ コア
１００ 光ファイバ、光導波路ファイバ
２００ クラッド
３３０，４００ 光ファイバ通信システム
３３４，４３４ 送信器
３３６，４３６ 受信器

Claims (10)

1. 光ファイバにおいて、
   中心線から半径Ｒ₁まで延在するガラスコア、および
   前記コアを取り囲み接触したガラスクラッドであって、
   Ｒ₁から半径Ｒ₂まで延在し、半径幅Ｗ₂＝Ｒ₂−Ｒ₁を有する環状内側領域、
   Ｒ₂から半径Ｒ₃まで延在し、半径幅Ｗ₃＝Ｒ₃−Ｒ₂を有する環状リング領域、および
   Ｒ₃から最も外側のガラス半径Ｒ₄まで延在する環状外側領域、
   を含むクラッド、
   を備え、
   前記コアが、前記外側領域に対する最大相対屈折率Δ_1MAXを有し、Δ_1MAX＜０．４５％であり、
   前記環状内側領域が、半径幅Ｗ₂、前記外側領域に対する最小相対屈折率Δ_2MIN、および前記外側領域に対する最大相対屈折率Δ_2MAXを有し、Δ_2MIN＞−０．０５％、Δ_2MAX＜０．０５％、およびＷ₂＞２μｍであり、
   前記環状リング領域が、前記環状外側領域に対する最小相対屈折率Δ_3MINを有し、Δ_3MIN≦−０．１％であり、
   Δ_1MAX＞Δ_2MAX＞Δ_3MIN、およびΔ_1MAX＞Δ_2MIN＞Δ_3MINであり、
   Ｒ₁／Ｒ₂＞０．４０であり、
   前記コアおよび前記クラッドが、１２６０ｎｍ未満のファイバカットオフ、１３００および１３２４ｎｍの間のゼロ分散、８．２０および９．５０μｍの間の１３１０ｎｍでのモードフィールド径、および１．０ｄ／Ｂ／巻未満の直径１０ｍｍのマンドレルの曲げ損失を提供することを特徴とする光ファイバ。
2. 前記コアおよび前記クラッドが、０．０５ｄ／Ｂ／巻未満の直径２０ｍｍのマンドレルの曲げ損失を提供することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
3. 前記コアおよび前記クラッドが、１０ｄＢ未満の１５５０ｎｍでのピンアレイ曲げ損失を提供することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
4. 前記環状リング領域が、
   

   

   と等しいプロファイル体積Ｖ₃を有し、
   ｜Ｖ₃｜＞２０％・μｍ²であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
5. ０．４＜Ｒ₁／Ｒ₂＜０．６であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
6. 光ファイバにおいて、
   中心線から半径Ｒ₁まで延在するガラスコア、および
   前記コアを取り囲み接触したガラスクラッドであって、
   Ｒ₁から半径Ｒ₂まで延在し、半径幅Ｗ₂＝Ｒ₂−Ｒ₁を有する環状内側領域、
   Ｒ₂から半径Ｒ₃まで延在し、半径幅Ｗ₃＝Ｒ₃−Ｒ₂を有する環状リング領域、および
   Ｒ₃から最も外側のガラス半径Ｒ₄まで延在する環状外側領域、
   を含むクラッド、
   を備え、
   前記コアが、前記外側領域に対する最大相対屈折率Δ_1MAXを有し、Δ_1MAX＜０．４５％であり、
   前記環状内側領域が、半径幅Ｗ₂、前記外側領域に対する最小相対屈折率Δ_2MIN、および前記外側領域に対する最大相対屈折率Δ_2MAXを有し、Δ_2MIN＞−０．０５％、Δ_2MAX＜０．０５％、およびＷ₂＞２μｍであり、
   前記環状リング領域が、
   Δ_3MIN≦−０．１％である、前記環状外側領域に対する最小相対屈折率Δ_3MIN、および
   

   

   に等しいプロファイル体積Ｖ₃、
   を有し、
   ｜Ｖ₃｜＞２０％・μｍ²であり、
   Δ_1MAX＞Δ_2MAX＞Δ_3MIN、およびΔ_1MAX＞Δ_2MIN＞Δ_3MINであり、
   Ｒ₁／Ｒ₂＞０．４０であることを特徴とする光ファイバ。
7. ０．４＜Ｒ₁／Ｒ₂＜０．６であることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ。
8. ２０％・μｍ²＜｜Ｖ₃｜＜８０％・μｍ²であることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ。
9. ０．２８％＜Δ_1MAX＜０．４５％であることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ。
10. Ｒ₁＜５．０μｍであることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ。

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