JP2011507028A - 耐曲げ性マルチモード光ファイバ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2008年10月14日に出願された米国出願番号第12/250987号の一部継続出願であり、2007年12月13日に出願された米国仮特許出願第61/007498号、2008年1月2日に出願された米国仮特許出願第61/009803号、2008年7月1日に出願された米国仮特許出願第61/133612号、及び2008年10月14日に出願された「耐曲げ性マルチモード光ファイバ」という発明の名称の米国出願番号第12/250987号の利益及び優先権を主張する。これらの各々の内容の全体が本明細書において参考として組み入れられている。
50マイクロ及び125マイクロのコア直径のガラスファイバ直径を有するコーニング株式会社InfiniCor登録商標50光ファイバが製造された。かかるファイバは、50ミクロン直径コアのGeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア(純シリカクラッドに対する1%の最大Δを有し、パラボリック形状(α=2.1)である)と、(陥没環状領域が存在しない)固体シリカクラッドとを含む。
2200グラムのSiO2(0.36g/ccの密度)スートが、1メートル長×24.8mm直径のGeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア(純シリカに対する1%の最大屈折率を有し、パラボリック形状(α=2.1))の固体ガラスケイン上に火炎堆積された。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃にてヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、50パーセントの窒素と50パーセントのヘリウムとを含む雰囲気内で、1500℃に設定された高温域を介して32mm/分で下方に追い出され、次に、25mm/分で高温域を通して同じ雰囲気内で下方に追い出され、そして、6mm/分で50パーセントの窒素と50パーセントのヘリウムを含む雰囲気内で最終的に焼結された。これは、スートを窒素シードされた第1オーバークラッドプリフォームに焼結せしめる目的のためである。その第1オーバークラッドプリフォームは、窒素シードされたクラッド層によって包囲された無ボイドのGeO2−SiO2グレーディッドインデックスコアを含む。そのプリフォームは1000℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて24時間載置された。そして、プリフォームは、5910グラムのSiO2スートが1メートル長のケイン上に火炎堆積された旋盤上に載置された。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃にてヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、100パーセントのヘリウム雰囲気の1500℃に設定された高温域セットを6mm/分で下方に追い出された。これは、スートを光学プリフォームに焼結せしめる目的のためである。その光学プリフォームは無ボイドGeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア、窒素シードされた第1クラッド層、及び無ボイドシリカ外部クラッドを含む。そのプリフォームは1000℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて24時間載置された。プリフォームは、約8cmの長さを有し且つ約2000℃に設定された高温域がある線引き加熱炉を使用して、10m/sで125ミクロン直径を有し8.8kmの長さを有するファイバに線引きされた。このファイバの測定されたOFLバンド幅は、850nm及び1300nmにてそれぞれ516MHz−km及び158MHz−kmであった。低バンド幅は、グレーディッドインデックスコアと陥没環状領域との間の内側環状領域が存在しないことに帰属する。
320グラムのSiO2(0.36g/ccの密度)スートが、0.93のコア/クラッド(クラッド=ケイン直径)比を有する1メートル長×28mm直径の固体ガラスコアケイン上に火炎堆積された。かかる固体ガラスコアケインは、GeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア(純シリカに対する1%の最大屈折率を有し、パラボリック形状(α=2.1))と、シリカ第1クラッド層とを含む。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃にてヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、50パーセントの窒素と50パーセントのヘリウムとを含む雰囲気内で、1500℃に設定された高温域を介して32mm/分で下方に追い出され、次に、25mm/分で高温域を通して同じ雰囲気内で下方に追い出され、そして、6mm/分で50パーセントの窒素と50パーセントのヘリウムを含む雰囲気内で最終的に焼結された。これは、スート焼成して窒素シードされたプリフォームを形成する目的のためである。窒素シードされたプリフォームは、GeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア、シリカ第1クラッド層、「窒素シード」された第2クラッド層を含む。そのプリフォームは1000℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて24時間載置された。プリフォームは、3525グラムのSiO2スートが火炎堆積された旋盤上に載置された1メートル×24.9mm直径のケインに線引きされた。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃にてヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、100パーセントのヘリウム雰囲気の1500℃に設定された高温域セットを6mm/分で下方に追い出された。これは、スートを光学プリフォームに焼結せしめる目的のためであり、その光学プリフォームは、無ボイドGeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア、シリカ第1クラッド層、窒素シードされた第2クラッド層、及び無ボイドシリカ外部クラッドを含む。そのプリフォームは1000℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて24時間載置された。プリフォームは、約8cmの長さを有し且つ約2000℃に設定された高温域がある線引き加熱炉を使用して、125ミクロン直径を有し8.8kmの長さを有するファイバに10m/sで線引きされた。これらファイバの端面の900と4000倍の倍率でのSEM画像解析によれば、約26.8ミクロンの外側半径を有する無ボイドの固体のシリカによって包囲された約24.3ミクロンの半径の無ボイドの固体のシリカ酸化ゲルマニウムコア20が約29.8ミクロンの外側半径を有するボイド含有陥没屈折率環状部50によって包囲された内側環状部30(半径方向に約3ミクロンの総リング膜厚W3)を含むことを示した。そのボイド含有陥没屈折率環状部50は、約0.2ミクロンの平均直径の領域50内に約200のボイドを含み、かかるボイドは、約0.4ミクロン、0.03ミクロン、及び0.07ミクロンの最大偏差、最小偏差、及び標準偏差をそれぞれ有する。ボイド含有陥没屈折率環状部50は、約125ミクロンの外側半径(光ファイバの中心から測定された全半径ディメンジョン)を有する無ボイドのシリカの外側環状クラッド部60によって包囲されている。ボイド含有リング領域は約1パーセントの局部的面積パーセントの空孔(容積で100パーセントのN2)を含んでいた。ファイバ総ボイド面積パーセント(光ファイバ断面積の全面積によって割られた空孔の面積×100)は、約0.06%であった。
427グラムのSiO2(0.36g/ccの密度)スートが、1メートル長×27.5mm直径の固体ガラスコアケイン上に火炎堆積された。かかる固体ガラスコアケインは、シリカ内側クラッド層と0.95のコア/クラッド(クラッド=ケイン直径)比とを有するGeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア(純シリカに対する1%の最大屈折率を有し、パラボリック形状(α=2.1))を含む。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃のヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、1125℃にてヘリウムと20パーセントのSiF4からなる雰因気内でスートプリフォームが4時間フッ素ドープされ、100パーセントのヘリウム雰囲気の1480℃に設定された高温域を介して14mm/分で下方に追い出された。これは、スートをオーバークラッドプリフォームに焼結せしめる目的のためであり、オーバークラッドプリフォームは、酸化ゲルマニウムシリカグレーデッドインデックスコア、シリカ内側クラッド、及びフッ素ドープの第2クラッド層を含む。プリフォームは、3538グラムのSiO2スートが火炎堆積された旋盤上に載置された1メートル×25.0mm直径のケインに線引きされた。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃にてヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、100パーセントのヘリウム雰囲気の1500℃に設定された高温域セットを6mm/分で下方に追い出された。これは、スートを無ボイド光学プリフォームに焼結せしめる目的のためであり、かかる無ボイド光学プリフォームは、GeO2−SiO2グレーディッドインデックスコアと、シリカ第1クラッド層と、フッ素ドープの第2クラッド層と、シリカ外部クラッドとを含む。そのプリフォームは1000℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて24時間載置された。プリフォームは、約8cmの長さを有し且つ約2000℃に設定された高温域がある線引き加熱炉を使用して、10m/sで125ミクロン直径を有し8.8kmの長さを有するファイバに線引きされた。
71.3グラムのSiO2(0.36g/ccの密度)スートが、1メートル長×26mm直径の固体ガラスコアケイン上に火炎堆積された。固体ガラスコアケインは、GeO2−SiO2グレーデッドインデックスコアガラス(純シリカに対する0.95%の最大屈折率を有し、パラボリック形状(α=2.1)である)を含む。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃にてヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、100パーセントのヘリウム雰囲気の1500℃に設定された高温域セットを6mm/分で下方に追い出された。これは、スートを光学プリフォームに焼結せしめる目的のためであり、その光学プリフォームは、0.96のコア/クラッド(クラッド=シリカ堆積及び焼成後のケインの外径)比を有する無ボイドのGeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア及びシリカ第1クラッド層を含む。この光学プリフォームは、20.1mmの外径を有する1メートル長のケインに線引きされた。そして、246グラムのSiO2(0.36g/ccの密度)スートが、1メートル長×20.1mm直径の固体ガラスケイン上に火炎堆積された。その固体ガラスケインは、シリカ内側クラッド層と0.96のコア/クラッド(クラッド=ケイン直径)比とを有する(純シリカに対する0.95%の最大屈折率を有し、パラボリック形状(α=2.1)である)GeO2−SiO2グレーディッドインデックスコアを含む。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃のヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、1125℃にてヘリウムと20パーセントのSiF4からなる雰因気内でスートプリフォームが4時間フッ素ドープされ、100パーセントのヘリウム雰囲気の1480℃に設定された高温域を介して14mm/分で下方に追い出された。これは、スートをオーバークラッドプリフォームに焼結せしめる目的のためであり、かかるオーバークラッドプリフォームは酸化ゲルマニウムシリカグレーデッドインデックスコア、シリカ内側クラッド、及びフッ素ドープの第2クラッド層を含む。そして、プリフォームは、2892グラムのSiO2スートが火炎堆積された旋盤上に載置された。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、1000℃にてヘリウムと3パーセントのクロリンから成る雰因気中において2時間乾燥され、それに続いて、100パーセントのヘリウム雰囲気の1500℃に設定された高温域セットを6mm/分で下方に追い出された。これは、スートを無ボイド光学プリフォームに焼結せしめる目的のためであり、かかる無ボイド光学プリフォームは、GeO2−SiO2グレーディッドインデックスコア、シリカ第1クラッド層、フッ素ドープの第2クラッド層、及び無ボイドシリカ外部クラッドを含む。そのプリフォームは1000℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて24時間載置された。プリフォームは、約8cmの長さを有し且つ約2000℃に設定された高温域がある線引き加熱炉を使用して、10m/sで125ミクロン直径を有し8.8kmの長さを有するファイバに線引きされた。屈折率分布は、半径R1=25.4μmとΔ1MAX=0.95%の最大屈折率とを有するグレーディッドインデックスコアと、R2=26.4μmとΔ2MIN>−0.05%とΔ2MAX<0.05%とを有する内側クラッド層と、R3=31.6μmとΔ3MIN=−0.4%とV3=−121%−μm2とを有する陥没環状領域と、R4=62.5μmと0.0%の平均屈折率とを有するシリカ外部クラッドとからなることが、光ファイバの近接場測定によって確認された。
Claims (32)
- グレーデッドインデックスガラスコアと、
前記コアを囲み且つ前記コアに接触する内側クラッドと、
前記内側クラッドを囲んで約−0.2パーセント未満の屈折率デルタ及び少なくとも1ミクロンの幅を有する陥没インデックス環状部を含む第2クラッドと、を含み、
前記内側クラッドの幅は少なくとも0.5ミクロンであり且つ4ミクロン未満であることを特徴とするマルチモード光ファイバ。 - −0.05%より大であり且つ0.05%未満である屈折率デルタを有し、約25ミクロンの内半径を含み、前記内側クラッドの幅は少なくとも1ミクロンであることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
- 前記内側クラッドの前記幅は3ミクロン未満であることを特徴とする請求項1の光ファイバ。
- 前記ファイバは、30mm直径マンドレルに1回転巻きつけた際に、850nmにおいて0.1dB/turn以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記ファイバは、20mm直径マンドレルに1回転巻きつけた際に、850nmにおいて0.1dB/turn以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記ファイバは、10mm直径マンドレルに1回転巻きつけた際に、850nmにおいて0.5dB/turn以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記陥没インデックス環状部は2ミクロンより大を幅に有することを特徴とする請求項2に記載のファイバ。
- 前記陥没インデックス環状部は10ミクロン未満の幅に有することを特徴とする請求項7に記載のファイバ。
- 前記ファイバは850nmにおいて1.5GHz−kmより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記ファイバは850nmで2.0GHz−kmより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記ファイバは、850nmで4.0GHz−kmより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記ファイバは1300nmにおいて500MHz−kmより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記陥没インデックス環状部は−0.3パーセント未満の屈折率デルタを有することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記陥没インデックス環状部は−0.4パーセント未満の屈折率デルタを有することを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記陥没インデックス環状部はフッ素ドープされたシリカを含むことを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記の陥没インデックス環状部は非周期的に配列された複数のボイドを含むことを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 前記グレーデッドインデックスガラスコアの最大屈折率デルタは、0.5%より大であり且つ1.2%未満であることを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- 1回転10mm直径減衰は、800nmと1400nmとの間の全波長において、0.6dB未満であることを特徴とする請求項1に記載のファイバ。
- グレーデッドインデックスガラスコアと、
前記コアを包囲し且つ前記コアに接触する内側クラッドと、
前記内側クラッドを囲んで、前記陥没インデックス環状部は−0.2パーセント未満の屈折率デルタ及び少なくとも1ミクロンの幅を有する陥没インデックス環状部を含む第2クラッドと、を含むマルチモード光ファイバであって、
前記内側クラッドの幅は少なくとも0.5ミクロンであり、
前記ファイバは、10mm直径マンドレルに1回転巻きつけた際に、850nmにおいて0.4dB/turn以下の減衰の増加と、850nmにおいて1.5GHz−kmより大なる全モード励振伝送帯域幅と、を呈することを特徴とするマルチモード光ファイバ。 - 0.18より大なる開口数を有する請求項19に記載の多モードファイバ。
- 前記陥没インデックス環状部はフッ素を含むことを特徴とする請求項19に記載のマルチモードファイバ。
- 前記ファイバは850nmで2.0GHz−kmより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項19に記載のマルチモードファイバ。
- 0.14より大なる開口数を有する請求項1に記載のマルチモードファイバ。
- グレーディッドインデックスコアと、
前記コアを囲んで、内側環状領域と前記内側環状領域を囲む陥没環状領域と含みクラッドと、を含むマルチモードファイバであって、
前記コアは23〜26ミクロンの外側半径R1を有し
前記内側環状領域は、0.5ミクロンより大であり且つ3ミクロン未満の幅を有し、
前記内側環状領域は、0.2wtパーセントより大なる最高フッ素濃度と、0.2wtパーセントより大なる最高酸化ゲルマニウム濃度とをさらに有し、
前記陥没環状領域は、約−0.2パーセント未満の屈折率デルタ及び少なくとも1ミクロンの幅を有する陥没インデックスを有することを特徴とするマルチモードファイバ。 - 前記内側環状領域は、0.3wtパーセントより大なる最高フッ素濃度及び0.3wtパーセントより大なる最高酸化ゲルマニウム濃度を有する特徴とする請求項24に記載のマルチモードファイバ。
- 前記内側環状領域は漸増するフッ素濃度及び漸減する酸化ゲルマニウム濃度の領域を含むことを特徴とする請求項24に記載のマルチモードファイバ。
- 前記ファイバの酸化ゲルマニウム濃度は26.0ミクロンの半径において2wt%未満であることを特徴とする請求項24に記載のマルチモードファイバ。
- 前記ファイバの酸化ゲルマニウム濃度は26.0ミクロンの半径において0.5wt%未満であることを特徴とする請求項24に記載のマルチモードファイバ。
- 前記ファイバのフッ素濃度は26.0ミクロンの半径において2wt%未満であることを特徴とする請求項24に記載のマルチモードファイバ。
- 前記フッ素濃度は26.0ミクロンの半径において0.1wt%より大であることを特徴とする請求項24に記載のマルチモードファイバ。
- 前記内側環状領域の前記中点において、前記領域は0.1wtパーセントより大なるフッ素と、0.1wtパーセントより大よりの酸化ゲルマニウムを含むことを特徴とする請求項24に記載のマルチモードファイバ。
- 前記ファイバは、10mm直径マンドレルに1回転巻きつけた際に、850nmにおいて0.5dB/turn以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項24に記載のマルチモードファイバ。
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