JP2011523721A - シングル・モード光ファイバにおける曲げに対する敏感性および破局的な曲げ損失の低減ならびにその作製方法 - Google Patents

Abstract

曲げ損失に比較的不感性であり、破局的な曲げ損失の問題を軽減する光ファイバが、基本横モードでの光の伝搬をサポートし導波するように構成されたコア領域とクラッド領域とを備える。このクラッド領域は、（ｉ）外側クラッド領域と、（ｉｉ）環状の台座（またはリング）領域と、（ｉｉｉ）環状の内側トレンチ領域と、（ｉｖ）環状の外側トレンチ領域とを含む。この台座領域および外側クラッド領域はそれぞれ、外側クラッド領域の屈折率に比較的近い屈折率を有する。ＨＯＭを抑制するために、台座領域は、コア領域の少なくとも１つの（望ましくない）（基本モード以外の）横モードを台座領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合するように構成される。好ましい一実施形態では、ファイバは、その曲げ損失が、約１５５０ｎｍの信号波長において５ｍｍの曲げ半径では約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、１０ｍｍの曲げ半径では約０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるように構成される。さらに、一実施形態では、コア領域はまた、内側コア領域と、この内側コア領域を囲む環状の外側コア（またはシェルフ）領域を含む。この外側コア領域は、ファイバ軸から径方向に９μｍ未満の距離で延びる。別の実施形態では、内側トレンチ領域は、環状の内側部分と、前記内側部分を囲む環状の外側（または階段）部分とを含む。階段部分の屈折率は内側部分の屈折率より大きい。好ましい一実施形態では、コア領域および内側トレンチ領域の前述の特徴は両方ともファイバに組み込まれている。このようなファイバを作製するための、複数のチューブ製作技術についても説明する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００７年６月１５日に出願した祖父出願第１１／８１８，７８０号（Ｆｉｎｉ５）の一部継続出願である、２００８年２月２８日に出願した同時係属中の親出願第１２／０７２，８６９号（Ｆｉｎｉ９−５）の一部継続出願である。本出願はまた、２００８年５月２８日に出願した、「Ｌｏｗ Ｂｅｎｄ Ｌｏｓｓ Ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｉｇｈｔ−Ｂｅｎｄ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」という名称の仮出願第６１／０５６，４６１号の優先権を主張するものである。これらの出願を参照により本明細書に組み込む。

本発明はシングル・モード光ファイバに関し、より詳細には、このようなファイバにおける曲げに対する敏感性および破局的な曲げ損失を低減することに関する。

たとえば陸上回線、海底システム、およびメトロ・システムに使用される標準的なシングル・モード光ファイバとは異なり、典型的にはユーザにより近いところに配置されるアクセス・ファイバとしては、ファイバ・トゥ・ザ・ホーム（ＦＴＴＨ）、ジャンパ・ケーブル、およびＦＴＴｘファイバ（たとえば、ファイバ・トゥ・ザ・カーブ、屋内配線）がある。アクセス・ファイバは、低損失で信頼性の高い方法で、アクセスされる場所（たとえば、自宅、企業、または他の設備）に光信号を搬送する標準的なシングル・モード・ファイバ（ＳＭＦ）と接続（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）するだけでなく、アクセス・ファイバの適用例の多くに固有の曲げの影響に対して比較的不感性でなければならない。

したがって、アクセス・ファイバの適用例において、低い曲げ損失と既存のインフラストラクチャおよび規格との良好な適合性を併せ持つファイバを有することは極めて望ましい。ただし、適合性、特にモード・サイズ、スプライス損失またはコネクタ損失、カットオフ、および高次モード抑制に重要な特性を犠牲にすることなく低い曲げ損失を達成することに関して固有の困難がある。これらの困難はリング補助（ｒｉｎｇ−ａｓｓｉｓｔｅｄ）ファイバまたは共振支援（ｒｅｓｏｎａｎｃｅ−ａｓｓｉｓｔｅｄ）ファイバ（ＲＡＦ）設計によって軽減されるが、多くの従来のＲＡＦ設計では製作および曲げ範囲における制約が欠点である。製作上の制約があるために、コストが上昇し、プリフォームのサイズが小さくなる。具体的には、ＲＡＦの内側領域（すなわち、外側クラッドを除く）は、従来の気相成長技術（たとえば、ＭＣＶＤ）を使用して製作された屈折率分布を有する。内側領域の種々の部分（たとえば、コア、トレンチ、リング／台座）は異なる屈折率を有し、それは、たとえば屈折率の低い領域を作り出すためにフッ素を添加もしくは中空空隙を作成すること、または屈折率の高い領域を作り出すためにゲルマニウムを添加することによって調整することができる。従来のシングル・モード・ファイバと比較してＲＡＦの内側領域の半径の長さ（断面積または体積）が大きいことにより、ファイバの体積のかなりの部分は気相処理を使用して堆積される。このような処理の堆積速度は比較的低速であるので、このタイプのファイバ材料は比較的低いスループットを有し、したがって比較的高いコストを有する。

国際公開第２００５／１０２９４６号

したがって、内側領域の少なくとも一部分が従来の低速蒸着気相成長法とは別の技術によって製作されるＲＡＦ設計が必要とされている。

製造コストに加えて、現在のＲＡＦは、コアとリングの間の基本モード信号光の急激な共振結合を示し、典型的には３〜５ｍｍの範囲にある臨界曲げ半径で破局的な光損失を生じさせる。にもかかわらず、最近の産業研究から、小さな曲げ半径（２〜４ｍｍ）がいくつかの設備で生じることがあり、サポートするべきであることが示されている。

したがって、臨界半径における破局的な曲げ損失の問題を軽減し、より広い範囲の曲げ半径にわたる低い曲げ損失性能を提供するＲＡＦ設計も必要とされている。

本発明の一態様によれば、曲げ損失に比較的不感性で、破局的な曲げ損失の問題を軽減する光ファイバは、コア領域と、基本横モードでの光の伝搬をサポートし導波するように構成されたクラッド領域とを備え、このクラッド領域は、（ｉ）コア領域の屈折率ｎ_ｃｏｒｅより低い屈折率ｎ_ｏｕｔを有する外側クラッド領域と、（ｉｉ）屈折率ｎ_ｐｅｄを有する環状の台座（またはリング）領域と、（ｉｉｉ）コア領域と台座領域の間に配され、台座領域の屈折率よりはるかに低い屈折率ｎ_ｔｒｉを有する環状の内側トレンチ領域と、（ｉｖ）台座領域と外側クラッド領域の間に配され、台座領域の屈折率より低く、外側クラッド領域の屈折率に比較的近い屈折率ｎ_ｔｒｏを有する環状の外側トレンチ領域とを含む。

ＨＯＭを抑制するために、この台座領域は、コア領域の少なくとも１つの（基本モード以外の）横モードを台座領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合するように構成されている。

本発明のファイバの好ましい一実施形態では、台座領域および外側トレンチ領域の屈折率および幅（または厚さ）は、ファイバが、比較的低い曲げに対する敏感性と共振損失ピークの低減を併せ持つように構成される。具体的には、本発明のファイバは、約１５５０ｎｍの信号波長において、その曲げ損失が５ｍｍの曲げ半径では約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、１０ｍｍの曲げ半径では約０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるように構成されている。このために、台座領域は背が低くて短いが、外側トレンチ領域は浅く広い。すなわち、ｎ_ｐｅｄおよびｎ_ｔｒｏは両方ともｎ_ｏｕｔに極めて近いが、ｎ_ｐｅｄ＞ｎ_ｔｒｏおよびｎ_ｏｕｔ＞ｎ_ｔｒｏである。２〜４ｍｍの範囲にあるはるかに小さな半径では、本発明のファイバは比較的低い曲げ損失を示す。たとえば、３ｍｍの曲げ半径では、曲げ損失は約０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、いくつかのファイバは０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の曲げ損失を有する。

さらに、本発明のファイバの一実施形態では、コア領域はまた、内側コア領域と、この内側コア領域を囲む環状の外側コア（またはシェルフ）領域とを含む。このシェルフ領域の屈折率は内側コア領域の屈折率より低く、シェルフ領域の厚さは内側コア領域の直径より薄い。この実施形態の一態様によれば、シェルフ領域は、内側コア領域の長手方向軸から径方向に９μｍ未満の距離で延びる。

そのうえ、本発明のファイバの別の実施形態では、内側トレンチ領域は、環状の内側部分と、前記内側部分を囲む環状の外側（または階段）部分とを含む。階段部分の屈折率は内側部分の屈折率より大きい。

好ましい一実施形態では、コア領域および内側トレンチ領域の前述の特徴は両方とも本発明のファイバに組み込まれている。

本発明に従って設計されたファイバは、アクセス・ファイバとして有利に使用されうるが、センサまたは車両に使用されるファイバなど他の応用例を有することができる。

さらに、本発明に従って設計されたファイバは、リング／台座、浅い外側トレンチ領域、および／または外側クラッド領域は、より高価な低速蒸着技術ではなく、市販のガラス・チューブを使用して作り出すことができるので、向上された製造性を有する。

したがって、本発明の別の態様は、上述のＲＡＦの作製方法であって、
１）シリカを含み、屈折率ｎ_ｐｅｄを有する第１開始チューブを用意するステップと、
２）この第１チューブの内側に、屈折率のより深い内側トレンチ領域を形成する、ダウン・ドープされた複数の第１ガラス層を堆積させるステップと、
３）この第１層の上に、コア領域を形成する、アップ・ドープされた複数の第２ガラス層を堆積させるステップと、
４）第１チューブをコラプスして第１ロッドを形成するステップと、
５）ダウン・ドープされたガラスを含み、屈折率ｎ_ｔｒｏを有する第２チューブを用意するステップと、
６）シリカを含み、屈折率ｎ_ｏｕｔを有する第３チューブを用意するステップと、
７）第１ロッドを第２チューブの内側に置くステップと、
８）その中に第１ロッドを有する第２チューブを第３チューブの内側に置くステップと、
９）第３チューブおよび第２チューブを第１ロッド上にコラプスしてファイバプリフォームを形成するステップと
を備える方法である。

ステップ（９）の後で、よく知られている技術を使用して、プリフォームからファイバを線引きすることができる。複数のチューブを使用すること［ステップ（１）、ステップ（５）、およびステップ（６）］によって、気相成長法によって形成されるシリカ・ガラスの体積は劇的に減少され、それに伴って製作コストも減少する。

２つの開始チューブのみを利用する前述の方法の変形形態も、本発明の製作技術によって企図される。

そのうえ、第２チューブまたは第３チューブの代わりに第１ロッドのオーバークラッド処理を行うための代替方法を利用することができ、および／または外付け法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）など、第１ロッドを作製するための代替方法も使用することができる。

本発明は、その種々の特徴および利点と共に、添付の図面と併せて取り上げる以下のより詳細な説明から容易に理解されよう。

図１（Ａ）は同時係属中の親出願第１２／０７２，８６９号（Ｆｉｎｉ９−５）に記載されている、タイプＩのＲＡＦの概略断面図であり、図１（Ｂ）は、図１Ａのファイバの屈折率分布を模式的に表すグラフである。 上記親出願に記載されている発明の一実施形態による、外側トレンチをより浅くした本発明（タイプＩＩ）のＲＡＦの屈折率分布を模式的に表すグラフである。 浅い外側トレンチ、背の低い台座、コア領域のシェルフ、および内側トレンチ領域の階段という各特徴の組み合わせを示す、本発明の一実施形態によるタイプＩＩのＲＡＦの屈折率分布を表す図である。 高次モード（ＨＯＭ）を抑制するために使用される、ステップ・インデックス形コアおよび環状台座領域を有するファイバの屈折率分布を模式的に表すグラフである。図２Ａは、ファイバがまっすぐな場合を表し、図２Ｂはファイバが曲がっている場合を表す。 本発明の一実施形態によるタイプＩＩのＲＡＦ（実線の曲線Ｉ．３）の屈折率分布を、図１Ｂに示す２つのタイプＩのＲＡＦの屈折率分布（破線の曲線ＩＩ．３、ＩＩＩ．３）と比較して模式的に表すグラフである。屈折率の値は、外側クラッド領域の屈折率の値を基準にして示される。 図３に示す３つのＲＡＦに関して、シミュレーションされたＨＯＭ閉じ込め損失対波長を示すグラフである。 図３に示す３つのＲＡＦに関して、シミュレーションされたモード・フィールド径（ＭＦＤ）対と波長を示すグラフである。 図３に示す３つのＲＡＦに関して、シミュレーションされた曲げ損失対曲げ半径を示すグラフである。シミュレーションは、１５５０ｎｍの信号波長にて行った。より長い波長で同様のシミュレーションを行うことができ、その場合、曲げ損失は大きくなると予想される。また、より短い波長でも同様のシミュレーションを行うことができ、その場合、曲げ損失は小さくなると予想される。 本アクセス・ファイバの一般化された適用例を示す概略ブロック図である。

前述の図の種々のものは一定の比率で描かれていないので概略的に示されており、および／または図を簡略化しわかりやすくするために、示された実際の光ファイバもしくは製品の詳細のすべてを含んでいるわけではない。

用語集
曲げ：マクロ曲げは、一般に単に曲げと呼ばれ、ファイバの湾曲がその長さに沿って比較的一定であるようにファイバが曲げられたまたは巻きつけられたときに生じる。対照的に、ミクロ曲げは、湾曲が特定のファイバの断熱長さの大きさ（ａｄｉａｂａｔｉｃ ｌｅｎｇｔｈ ｓｃａｌｅ）内で著しく（たとえば、ファイバ長に沿ってミリメートル以下の程度で）変化するときに生じる。このようなミクロ曲げは、たとえば、ファイバを研磨紙に押し込むことによって標準的なミクロ曲げ試験で形成される。

中心波長：この説明の全体にわたって、波長について言及する際は、特定の光放射の中心波長を意味するものであり、このような放射はすべて、中心波長の上下のよく知られている波長範囲を含む特徴的な線幅を有することが理解されよう。

有効半径：有効半径とは、ファイバの台座領域またはトレンチ領域などの環状領域の内半径および外半径の平均を意味する。

ガラス・ファイバ：本明細書において説明するタイプの光ファイバは典型的にはガラス（たとえば、シリカ）で作製され、当技術分野でよく知られているように、コア領域およびクラッド領域の屈折率は、ファイバの製作中にその中に組み込まれる、１つもしくは複数のドーパント（たとえば、Ｐ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｆ）の量およびタイプによって、または中空空隙によって制御される。当技術分野でよく知られているように、これらの屈折率、ならびにコア／クラッド領域の厚さ／直径により、重要な動作パラメータが決まる。

屈折率：屈折率（ｉｎｄｅｘおよびｉｎｄｉｃｅｓ）という用語は屈折率（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘおよびｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｉｃｅｓ）を意味するものとする。

屈折率分布：図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、および図３の模式的な屈折率分布は、光ファイバでみられるであろう屈折率が実際に変化したものの平均である。さらに、これらの分布の種々の領域は方形として示されているが、このような領域の境界は水平または垂直である必要はない。１つまたは複数が斜めになっていてよく、たとえば、領域は台形であってよい。

モード：モード（複数可）という用語は、電磁波（たとえば、信号光）の横モード（複数可）を意味するものとする。

モード・サイズ：光モードのサイズは、その有効面積（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｒｅａ）Ａ_ｅｆｆを特徴とし、次式で与えられる。

式中、Ｅはモードの電界の横方向の空間エンベロープであり、積分はファイバの断面積について行われることが理解されよう。モード・フィールドの形状は軸対称（すなわち、ファイバの長手方向の回転軸に関して対称）なガウス関数に近く、モード・フィールド径（ＭＦＤ）はモードの直径の適切な測定基準であり、次式のように表すことができる。

式中、ｒは半径座標である。モード・フィールドの形状が軸対称なガウス関数にまったく等しい場合、Ａ_ｅｆｆ＝π×ＭＦＤ^２／４である。

半径／直径：半径および直径という用語を前述の（および、以下の）説明において使用するのは、種々の領域（たとえば、コア、台座、トレンチ、クラッド）の断面が円形および／または環状であることを示しているが、実際にはこれらの領域は非円形であってもよく、たとえば、これらの領域は楕円形の形状、多角形の形状、不規則な形状、または他のより複雑な形状であってもよい。それでもやはり、当技術分野で一般的であるように、本出願人らは、簡単かつわかりやすくするために半径および／または直径という用語を頻用する。

共振結合：共振または共振的に結合されたという用語は、コア領域における望ましくないモード（たとえば、ＨＯＭ）の有効屈折率（ｎ_ｅｆｆ）が台座領域におけるモードの有効屈折率に基本的に等しいことを意味する。以下の説明においてさらに詳しく説明するように、この現象は、本発明の種々の実施形態に従って設計されたＲＡＦファイバにおいて望ましくないＨＯＭを抑制するために使用される。

信号伝搬：信号光はファイバに沿って伝搬するとき、実際は長手方向軸を縦横に横切ることができるが、伝搬の一般的な方向は当技術分野においてその軸（たとえば、図１Ａの軸１６）に沿っているとよく言われることは十分に理解されよう。

シングル・モード：単一（シングル）横モードにおける光の伝搬について言及する際は、基本的にシングル・モードでの伝搬を含むものとする。すなわち、実際には、他のすべてのモードを完全に抑制することは必ずしも可能とは限らない。ただし、シングル・モードは、このような他のモードの強度が、意図した適用例にとって小さいまたはわずかであることを示す。

ＨＯＭの抑制：ＨＯＭをどの程度抑制（またはカットオフ）する必要があるかは、特定の適用例によって決まる。すべてまたは完全に抑制することは多くの適用例で要求されず、このことは、比較的低い強度のＨＯＭが引き続き存在することが許容されうることを示す。いずれにしても、ＨＯＭを抑制することは、たとえば全挿入損失の低減、信号モードにおけるノイズの低下、およびミクロ曲げ損失の低減によってシステム性能を向上させる。

ドープされていない：ドープされていない、または誤ってドープされたという用語は、ファイバのある領域、またはこのような領域を形成するために使用される開始チューブが、製作中にその領域に意図的に添加されたのではないドーパントを含むことを意味するが、この用語は、製作プロセス中に本来組み込み可能な低レベルのバックグラウンド・ドーピングを除外するものではない。このようなバックグラウンド・ドーピングのレベルは、ドープされていない領域の屈折率にそれが及ぼす影響はわずかであるので低い。

典型的な実用化を目指した光アクセス・ファイバの設計は、３つの相互に関連する要件、すなわち（ｉ）所定の範囲（たとえば、約２〜１５ｍｍ）内で曲げ半径に対する曲げ損失を比較的低くする（すなわち、曲げに対する敏感性が低いこと）、（ｉｉ）ＨＯＭを抑制する（すなわち、抑制するべきＨＯＭ（複数可）に対するカットオフ波長を比較的低くする）こと、および（ｉｉｉ）モード面積が標準的なＳＭＦに整合すること（たとえば、前記のＣｏｒｎｉｎｇ社から市販されているＳＭＦ２８などの標準的なファイバに良好にコネクタ接続（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｉｚａｔｉｏｎ）および／または接合すること）を考慮する必要がある。以下に、何を前記親出願第１２／０７２，８６９号（Ｆｉｎｉ９−５）に記載されているタイプのタイプＩのＲＡＦ設計と称するかについて最初に説明する。次に、本発明によるタイプＩＩのＲＡＦについて説明し、その設計および性能をタイプＩのＲＡＦの設計および性能と比較する。

タイプＩのＲＡＦ設計−曲げに対する非感受性に関する考察
ここで図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、前記親出願第１２／０７２，８６９号（Ｆｉｎｉ９−５）による光ファイバ１０は比較的低い曲げ損失を有し、したがって、さまざまなアクセス・ファイバまたはセンサ・ファイバの適用例に適している。ファイバ１０はクラッド領域１４によって囲まれた直径Ｄのコア領域１２を含み、このコア領域およびクラッド領域は、事実上コア領域１２の中央に位置する長手方向軸１６に沿って信号光（放射）の伝搬を軸方向にサポートおよび導波するように構成されている。

コア領域１２は２層分布（すなわち、２つの基本的に一定または均一な屈折率領域を有する分布）を有するように示されているが、コア領域１２は、ステップ・インデックス形分布、マルチステップ形分布、またはグレーデッド・インデックス形分布を有することもできる。

上記の親出願に記載されているタイプＩのＲＡＦの一実施形態によれば、クラッド領域１４は、環状の外側クラッド領域１４．４（ｒ_ｏｕｔにおける内縁）と、屈折率の高い環状の台座領域１４．１（ｒ_ｐｅｄにおける有効半径、厚さｔ_ｐｅｄ）と、コア領域１２．１と台座領域１４．１の間に配された屈折率の低い環状の内側トレンチ領域１４．２と、台座領域１４．１と外側クラッド領域１４．４の間に配された屈折率の低い環状の外側トレンチ領域１４．３とを含む。

当技術分野でよく知られているように、保護、強度、扱いやすさを求めて、または他の目的のために他の被覆（図示せず。たとえば、ガラス被覆またはポリマー被覆）により外側クラッド領域１４．４が囲まれることがあるが、ファイバの光特性は影響を受けない。

台座領域１４．１の屈折率（ｎ_ｐｅｄ）は、外側クラッド領域１４．４の屈折率（ｎ_ｏｕｔ）より高い。さらに、内側と外側の両方のトレンチ領域の屈折率（ｎ_ｔｒｉ、ｎ_ｔｒｏ）は、外側クラッド領域１４．４の屈折率より低く、すなわちｎ_ｐｅｄ＞ｎ_ｏｕｔ、ｎ_ｔｒｉ＜ｎ_ｏｕｔ、およびｎ_ｔｒｏ＜ｎ_ｏｕｔである（後述のように、これらの不等式のすべてが本発明によるタイプＩＩのＲＡＦの要件というわけではない）。後述のように、一般にファイバ１０、特に台座領域１４．１は、コア領域のあらかじめ選択された（望ましくない）ＨＯＭを抑制するように構成されている。

一般に、内側と外側のトレンチ領域により、種々のファイバ・モードの閉じ込めが実現される。カットオフ近傍におけるどのようなモードでも閉じ込める量またはレベルは、式（ｎ_ｔｒ−ｎ_ｏｕｔ）ｔ_ｔｒによって定量化することができる。式中、ｎ_ｔｒはトレンチ領域の屈折率であり、ｔ_ｔｒはトレンチ領域の厚さである。タイプＩのＲＡＦの場合、好ましくは、トレンチ領域のそれぞれによって実現されるこのような閉じ込めのレベルは、次の条件を満たさなければならない。

０．５＜［（ｎ_ｔｒｉ−ｎ_ｏｕｔ）ｔ_ｔｒｉ］／［（ｎ_ｔｒｏ−ｎ_ｏｕｔ）ｔ_ｔｒｏ］＜２．０
（１ａ）

式中、ｔ_ｔｒおよびｔ_ｔｒｏは、それぞれ内側と外側のトレンチ領域の厚さである。

同様に上記の親出願に記載されている一実施形態では、コア領域１２は、環状の外側コア領域（またはシェルフ領域）１２．２によって径方向に囲まれた内側コア領域１２．１を含む。内側コア領域１２．１の屈折率は、シェルフ領域１２．１の屈折率より大きく、すなわちｎ_ｃｏｒｅ＞ｎ_ｓｈｌｆである。このシェルフ領域は径方向の厚さｔ_ｓｈｌｆを有し、その外縁は半径ｒ_{ｓｈｅｌｆ}＝Ｄ／２＋ｔ_ｓｈｌｆに位置する。

シェルフ領域１２．２を含むタイプＩのＲＡＦは親出願において任意選択と記載されているが、本発明の一実施形態では、この設計上の特徴を有するタイプＩＩのＲＡＦが好ましい。シェルフ領域を省略したタイプＩのＲＡＦの設計では、コア領域１２は単に内側コア領域１２．１のみを含み、内側トレンチ領域１４．２の厚さは、省略したシェルフ領域の厚さだけ増加する。後述のように、いずれの場合にも、コア領域１２は、標準的なＳＭＦの基本モードに整合する基本モードＡ_ｅｆｆを作り出すように構成される。

もちろん、曲げ損失は可能な限り低くすべきである。具体的には、曲げ損失は、約２〜１５ｍｍの範囲のいかなる曲げ半径に対しても、重要な動作波長（たとえば、１３００ｎｍ、１５５０ｎｍ、および１６５０ｎｍ）において標準的なＳＭＦの曲げ損失より低くすべきである。このために、少なくとも１つのトレンチ領域１４．２、１４．３（および、好ましくは両方）は、標準的なＳＭＦの全屈折率差よりはるかに高い全屈折率差を提供しなければならない。例示的に、ＳＭＦ２８は、（屈折率の単位で）約５×１０^−３の全屈折率差を有する。親出願に記載されているタイプＩのＲＡＦでは、ファイバ１０の全屈折率差は次式によって与えられる。

｜ｎ_ｔｒｉ−ｎ_ｃｏｒｅ｜＞０．００７、および／または （１）
｜ｎ_ｔｒｏ−ｎ_ｃｏｒｅ｜＞０．００７ （２）

例示的に、少なくとも式（１）の内側トレンチとコアの屈折率差は約０．００８〜０．０２０であり、好ましくは内側と外側の両方のトレンチとコアの屈折率差は、図１Ｃ、図１Ｄ、および図３に示すトレンチの浅いタイプＩＩのＲＡＦの実施形態を除くすべての実施形態に対してこの条件を満たす。

さらに、外側クラッド領域１４．４と外側トレンチ領域１４．３の間の（ｒ_ｏｕｔにおける）境界１４．５は、約１７〜２３μｍ（下記のトレンチの浅い設計では１７〜３０μｍ）の範囲にある半径のところにあるべきであり、コア領域と台座領域の屈折率は同等である。すなわち、次式が成り立つ。

｜ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｐｅｄ｜＜０．００３ （２ａ）

図１Ｂに示すように、タイプＩのＲＡＦ１０の外側トレンチ領域１４．３は、比較的細く（径方向の厚さｔ_ｔｒｏ）比較的深い（屈折率ｎ_ｔｒｏ＜＜ｎ_ｏｕｔ）ように示されている。深くとは、ｎ_ｔｒｏがｎ_ｏｕｔを約０．００２０を超えて下回ることを意味する。外側トレンチ領域の細さは重要ではない。

これらの実施形態のいずれにおいても、台座領域（またはリング）は、気相成長法中に屈折率を増加させるドーパント（たとえば、シリカ中のＡｌ、Ｇｅ、Ｐ）をその領域に導入することによって、よく知られている簡単な方法で形成することができる。図１Ａ〜図１Ｂのファイバ１０によって示されるように、ファイバの各径方向断面では、リング１４．１はほぼ均一の屈折率を周方向に有する。ただし、上記の親出願に記載されているように、リングの屈折率は、屈折率を低減させる空孔および／または屈折率を増加させる包含物（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）などの、長手方向に延び、かつ径方向に局在するよく知られている特徴によって周方向に非均一とされることがある。コア、リング、およびトレンチと同様に、これらの特徴は、円、楕円、および多角形を含む種々の断面形状を有してよい。このような設計では、ＨＯＭ抑制の原理は依然として、台座モードの有効屈折率がほとんど同じであるとき、各台座モードは望ましくないコア導波モードに効率的に結合するというものである。台座モードの有効屈折率は、任意の断面を有するファイバ用の標準的な方法を使用して算出して屈折率整合されることができる。したがって、この設計は、基本的に均一または一定の屈折率を有する環形の特別な場合と概念的に同じである。ただし、望ましい形状を有する特徴を使用することにより、いくつか利点が得られることがある。たとえば、その特徴により、屈折率が均一な環形で可能な波長より広い波長範囲にわたって屈折率の整合が得られることがある。

あるいは、台座領域は仮想のリングであってもよい。すなわち、このリングは、気相成長法中に標準的なドーピングによって形成される輪郭のはっきりした円周の（環状）境界を有する必要はない。代わりに、台座領域は、適切に置かれた特徴、すなわち空孔、包含物、またはその両方からなる配列によって全体的に形成することができる。

同様に、やはり上記の親出願に記載されているように、内側トレンチおよび／または外側トレンチは、伝搬信号モードでみられる有効屈折率を減少させる空孔を適切に離隔した配列を含むことができる。この手法は、顧客の意図する用途において複雑さ／費用の増大が許容されうる場合、トレンチが気相成長法によって、またはチューブを使用することによって形成されるときに使用することができる。

最後に、やはり上記の親出願に記載されているように、ファイバは複数の同心リングも含むことができ、たとえば外側リングに隣接する、散乱または吸収の中心の損失領域を含むことが有利となりうる。

タイプＩのＲＡＦの設計−モード整合に関する考察
アクセス・ファイバの適用例では、アクセス・ファイバを標準的なシングル・モード伝送ファイバに接合するまたはその他の方法で結合することが必要であることが多いが、アクセス・ファイバのＡ_ｅｆｆが標準的なＳＭＦ（たとえば、前記Ｃｏｒｎｉｎｇ社から市販されている標準的なＳＭＦ２８ファイバ）のＡ_ｅｆｆに整合していることが重要である。現在の手法では、この要件は、アクセス・ファイバは事実上シングル・モードでもあるべきであり、約１５５０ｎｍの信号波長において約７０〜９０μｍ^２のＡ_ｅｆｆおよび約１３００ｎｍの信号波長において約５５〜７０μｍ^２のＡ_ｅｆｆを有するべきであることを意味する。典型的には、円形の断面を有するアクセス・ファイバのコア領域では、アクセス・ファイバはおよそ約８〜１１μｍの内側コアの直径Ｄを有するべきである。

話を簡単にするために、親出願から得られた以下の説明では、図１Ａ〜図１ＢのタイプＩのＲＡＦ１０の設計を中心に論じる。ただし、類似の考察が図１Ｃ、図１Ｄ、および図３のタイプＩＩのＲＡＦの実施形態に当てはまることは当業者には明らかであろう。ファイバ１０のＡ_ｅｆｆは主に２つのパラメータによって制御される。１つは、コア領域１２．１と内側トレンチ領域１４．２の間の屈折率差Δｎ、すなわちΔｎ＝（ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｔｒｉ）であり、もう１つは、コア領域１２の径方向の幅またはコア面積、すなわち円形の断面の場合はコア領域の直径Ｄであるが、非円形の断面の場合はコア面積である。より具体的には、所与のＤの場合、屈折率差が減少すると、基本モード・フィールドの閉じ込めが減少するが、これはそのＡ_ｅｆｆが増加することを意味する。ただし、モード閉じ込めが減少することは、特にファイバが鋭く曲げられたとき（たとえば、曲げ半径が２〜１５ｍｍ）、ファイバがより不良な導波路として作用し、光損失が増加することを意味する。一方、所与のΔｎについて、コア領域１２の直径が増加すると、Ａ_ｅｆｆが（直径の２乗と同じくらい）増加するが、サポートされるＨＯＭの数も増加する。一般に、ＨＯＭにかなりのエネルギーが存在することは望ましくないことがある。たとえば、ファイバがミクロ曲げをされた場合、光損失が増加する。

外側コア領域（またはシェルフ）１２．２を省略した図１の代替実施形態では、全屈折率差（すなわち、ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｔｒｉ、またはｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｔｒｏ、またはその両方）は依然として不等式（１）および／または（２）を満たすべきであり、コア径Ｄは約

８μｍ≦Ｄ≦１１μｍ （３）

の範囲にあるべきであり、外側クラッド領域１４．４の屈折率は、

０．００３≦（ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｏｕｔ）≦０．００６ （４）

をほぼ満たすべきである。この屈折率差が高すぎる場合、ＨＯＭがコア領域に導入される傾向があることに注意されたいが、これらのＨＯＭは次のセクションで説明する設計を使用して抑制される。

曲げ損失を低減させ、かつＡ_ｅｆｆを標準的なＳＭＦのＡ_ｅｆｆに整合させるという矛盾する要件を満たすためのタイプＩのＲＡＦファイバの代替設計も図１に示されている。より具体的には、コア領域１２は、図１に示すように、内側コア領域１２．１を囲む、薄く屈折率のより低い環状のシェルフ領域１２．２を含む。シェルフ領域１２．２によって、Ａ_ｅｆｆは、標準的なＳＭＦのＡ_ｅｆｆに整合するように増加することができる。このシェルフ領域１２．２は、比較的薄いかまたは細い。すなわち、シェルフ領域１２．２は、内側コア領域１２．１の直径Ｄよりはるかに薄い厚さｔ_ｓｈｌｆを有する。例示的に、Ｄ＞＞ｔ_ｓｈｌｆであり、およびＤ＝８〜１１μｍのとき、おおよそ

１．０μｍ≦ｔ_ｓｈｌｆ≦４．０μｍ （５）

である。

さらに、シェルフ領域１２．２の屈折率ｎ_ｓｈｌｆは、内側コア領域１２．１の屈折率より低く、すなわちｎ_ｓｈｌｆ＜ｎ_ｃｏｒｅである。典型的には、おおよそ（ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｓｈｌｆ）＜０．００７であるが、これは、標準的なＳＭＦの屈折率差（０．００５）に類似している。好ましくは、ｎ_ｓｈｌｆは以下の不等式

０．００３≦（ｎ_ｃｏｒｅ−ｎ_ｓｈｌｆ）≦０．００７、および （６）
｜ｎ_ｓｈｌｆ−ｎ_ｏｕｔ｜≦０．００２ （６ａ）

をほぼ満たし、Ｄは約８〜１０μｍの範囲にある。この好ましい設計では、シェルフ領域の外縁は、９μｍより小さく５μｍより大きい半径ｒ_{ｓｈｅｌｆ}＝Ｄ／２＋ｔ_ｓｈｌｆに位置するべきである。

コア領域１２の前述の設計に関する詳細によって、モード整合だけでなくＨＯＭ抑制も容易になるが、これについては次のセクションで説明する。

さらに、内側コア領域１２．１およびシェルフ領域１２．２のこれらの態様は、以下で説明する本タイプＩＩのＲＡＦの設計に適用される。

タイプＩのＲＡＦの設計−ＨＯＭに関する考察
タイプＩのＲＡＦにおいてＨＯＭを抑制するために、ファイバ１０のクラッド領域１４は、クラッド領域の残りの部分より高い屈折率ｎ_ｐｅｄを有する台座領域１４．１を含む。すなわち、台座領域１４．１は、少なくとも屈折率（ｎ_ｔｒｉ）のより低い内側トレンチ領域１４．２によって、さらにいくつかの実施形態では、屈折率の（ｎ_ｔｒｏ）より低い外側トレンチ領域１４．３によっても径方向に結び付けられている。さらに、台座領域１４．１は、外側クラッド領域１４．４の屈折率（ｎ_ｏｕｔ）より高い屈折率を有する。以下のタイプＩのＲＡＦの説明において、デュアル・トレンチ設計を説明する目的で、類似の原則がシングル（内側）・トレンチ設計に適用されると理解されていると想定するものとする。

台座領域１４．１は、その（リング）モードの少なくとも１つがコア領域１２の少なくとも１つの望ましくないＨＯＭと共振的に結合するように構成されている。図２Ａの簡略化した屈折率分布に示すように、好ましくはコア領域１２のＨＯＭ１８（例示的にＬＰ_１１モードとして示す）は台座領域１４．１のモード２０と共振するが、コア領域の基本モード２２は台座領域のどのモードとも共振しない。モード２０は典型的には、最も高いまたはほぼ最も高い有効屈折率を有する台座領域１４．１のリング・モードの１つであり、よく知られている対称原理によってモード２０がコア領域のＨＯＭ１８に結合しないようにすることはできない。

共振または共振的に結合されたという用語は、コア領域における望ましくないモードの有効屈折率（ｎ_ｅｆｆ）が台座領域におけるモードの有効屈折率に基本的に等しいことを意味する。したがって、コア領域１２の望ましくないモード１８のｎ_ｅｆｆ１８．１は、台座領域１４．１のモード２０のｎ_ｅｆｆ２０．１に基本的に等しく、これによりＨＯＭ１８のエネルギーがコア領域から台座領域のモード２０に移動または結合（矢印２４）し、そこから外側クラッド領域１４．４に放射することが可能になる（矢印２６は、通常存在する、漏れやすいクラッド・モードを介してのこうした放射を示す。あるいは、このエネルギーは吸収、散乱などにより失われることがある）。ファイバに沿って距離を適切に伝搬した後、この共振的移動および放射というプロセスによってコア領域においてＨＯＭ１８が効果的に抑制される。対照的に、コア領域の基本モード２２のｎ_ｅｆｆ２２．１は、台座領域のどのモードのｎ_ｅｆｆにも対応しない。したがって、基本モード２２はコア領域において効果的に伝搬し、そのエネルギーが台座領域に共振的に移動することは起こらない（否定矢印２８）。

コア領域モードと台座領域モードが基本的に等しい屈折率を有するという条件は、たとえば、コア領域のＨＯＭ屈折率１８．１と台座領域のモードの屈折率２０．１が、これらのモードの間で光の結合が著しく妨げられるほど異なっていないことを意味する。本発明の好ましい一実施形態では、屈折率１８．１と屈折率２０．１の差は、コアの基本モードの屈折率２２．１と台座モードの屈折率２０．１の差よりはるかに小さい。

抑制されるべきコア領域のモード（すなわち、望ましくないモード）と共振的な台座領域のモードが適切に結合することについては、後者の台座モードを前者のコアのモードに再び結合させることを低減する必要性も考慮に入れるべきである。

ファイバ１０はまた、望ましくないコアのモードが台座モードによって効果的に漏洩可能となるように構成されるべきである。この点に関しては、式（２ａ）および（２ｂ）に関連して上記で説明したことを参照されたい。

さらに、コア領域と台座領域の間の結合は、所望の（基本）コア・モードが阻害されるほど強くすべきではない。一方、コア領域と台座領域の間の結合は、望ましくないコア・モードが、抑制するべき台座モードに十分に結合しないほど弱くすべきではない。次に、台座モードの漏洩率は、コア領域と台座領域の間の結合が阻害される（すなわち、不十分である）ほど大きくすべきではない。最後に、台座モードの漏洩率は、望ましくないコア・モードが、効果的に抑制されるべき損失をほとんど受けないほど小さくすべきではない。

これらの設計原理を順守すると、コア領域１２では、たとえば、基本モード２２は効果的に伝搬されるが、ＨＯＭ１８（または他の任意の望ましくないＨＯＭ）は効果的に抑制されると想定される。ＨＯＭが抑制（またはカットオフ）される必要がある程度は、特定の適用例によって決まる。すべてまたは完全に抑制することは多くの適用例で要求されない。このことは、比較的低い強度のＨＯＭが引き続き存在することが許容されうることを示す。いずれにしても、ＨＯＭを抑制することにより、たとえば全挿入損失の低減、信号モードにおけるノイズの低下、および／またはミクロ曲げ損失の低減によってシステム性能が向上する。

したがって、共振結合によって、本ＲＡＦはシングル・モード、たとえばコア領域の基本モード２２（図２Ａ）で動作することができる。

本デュアル・トレンチのリング・ファイバが望ましくないＨＯＭのコア・モードと特定のリング・モードの間に屈折率整合（または共振）をもたらすように適切に設計されると、コア・モードとリング・モードの屈折率曲線の勾配は、特にこれらが交差する領域において、ほとんど同じである。したがって、コア・モードとリング・モードの間で結合する屈折率−整合は、比較的広い波長範囲（すなわち広帯域）にわたって達成される。

図２ＡのタイプＩのＲＡＦに対する曲げの影響が図２Ｂに示されている。曲げる前の屈折率分布４Ａは、分布４Ｂによって示されるように歪められ、それにより台座領域１４．１のモード２０のｎ_ｅｆｆ２０．１ｂが増加する。曲げ半径が十分に小さい場合、クラッド・モード２０は、矢印３０によって示されるように、コア領域１２の基本モード２２と共振することができる。このような共振によって、不都合なことに、基本コア・モード２２の光損失が劇的に増加する（破局的な曲げ損失としても知られている）。したがって、台座領域１４．１は、基本コア・モード２２をどのクラッド・モードとも、特にクラッド・モード２０と共振させることなく、予想される曲げ半径に対応するように構成される必要がある。破局的な曲げ損失の問題は、後述のように、本発明のタイプＩＩのＲＡＦによって対処される。

前述の共振結合（屈折率整合）の原理は、複数の望ましくないコア・モードを台座領域のシングル・モードに共振的に結合させることによって、または複数の望ましくないコア・モードを１つまたは複数の台座領域の異なるモードに共振的に結合させることによって、複数の望ましくないコア・モードの抑制にも適用することができる。各コア・モードは別個の台座モードと共振する。

さらに、前述の共振結合の原理は、以下で説明するように、本発明によるタイプＩＩのＲＡＦにも適用される。

タイプＩＩのＲＡＦ−浅い外側トレンチ
このセクションでは、上述のＲＡＦの代替実施形態（タイプＩＩのＲＡＦ）について説明する。親出願に記載されているタイプＩＩのＲＡＦでは、外側トレンチ領域は、タイプＩのＲＡＦの対応する領域と比較して浅く広い。このようなタイプＩＩのＲＡＦの一実施形態が図１Ｃの屈折率分布に示されている。ファイバ１０ｃの外側トレンチ領域１４．３ｃはより浅い。浅いとは、外側トレンチ領域の屈折率ｎ_ｔｒｏが外側クラッド領域の屈折率に比較的近いことを意味し、比較的近いとは、ｎ_ｔｒｏがｎ_ｏｕｔの上下約０．００２未満であることを意味する。さらに、図１Ｃではまた、浅い外側トレンチ領域１４．３ｃが内側トレンチ領域１４．２ｃより広いように示されているが、図１Ｂの設計と同様に、外側トレンチ領域１４．３ｃの幅（厚さ）ｔ_ｔｒｏは重要ではない。

この浅いトレンチ設計が式（１ａ）によって定義される設計原理、すなわちトレンチのそれぞれで実現される閉じ込めレベルはほぼ同じにすべきであるという原理に反することは一見して明らかである。設計スペースの大部分において、閉じ込めの高い（深い）内側トレンチを、それより閉じ込めのはるかに低い（浅い）外側トレンチと組み合わせると、比較的不良なＨＯＭ抑制が得られるのは、一部には、台座領域１４．１のリング・モードがあまりに損失が多く、かつコア・モードからあまりに分離されるようになり、それにより上記で説明した台座領域のまさにその目的（ＨＯＭ抑制）が妨害されるからである。しかし、まったく異なる閉じ込めレベルを持つ２つのトレンチを有するにもかかわらず良好な性能が得られる設計スペースが見つかった。すなわち、ここで

［（ｎ_ｔｒｉ−ｎ_ｏｕｔ）ｔ_ｔｒｉ］／［（ｎ_ｔｒｏ−ｎ_ｏｕｔ）ｔ_ｔｒｏ］＞２．０ （２ｂ）

であり、たとえば例示的に、式（２ｂ）の左辺は約５〜９の範囲にある。この設計スペースでは、台座モードが台座領域に十分に限定されているわけではない。すなわち、台座モードは外側トレンチ領域中に延び、外側クラッドへのトンネリングによる大きな損失を有する。台座モードの不良な閉じ込めにより、これらのファイバのＨＯＭ抑制性能が劣化する傾向があるが、この欠点は、これらの設計の曲げ損失を改善する性能によってバランスがとれる。曲げられたとき、ファイバの台座モードは極端に損失が大きくなり、それによりファイバが、図２Ｂに関連して上述した破局的な曲げ損失による影響に対して敏感でなくなる。

図１ＣのＲＡＦのタイプＩＩの屈折率分布、ならびに図１Ａ〜図１ＢのタイプＩのＲＡＦでは、台座／リング領域１４．１ｃは、外側クラッド領域１４．４ｃの屈折率より著しく大きい屈折率を有するように示されている。しかし、この特定の特徴は、たとえば図１ＤのタイプＩＩのＲＡＦ１０ｄに示されるように、浅い外側トレンチの本実施形態では不可欠ではないことがわかった。ここで、台座領域１４．１ｄの屈折率（ｎ_ｐｅｄ）は外側クラッド領域１４．４ｄの屈折率（ｎ_ｏｃ）に比較的近いが、依然として浅い外側トレンチ領域１４．３ｄの屈折率（ｎ_ｔｒｏ）およびより深い内側トレンチ領域１４．２ｄの屈折率（ｎ_ｔｒｉ、ｎ_ｓｔｅｐ）より大きい。浅い外側トレンチ領域１４．３ｄの屈折率は、前述のように、好ましくは外側コア領域１４．４ｄの屈折率に比較的近い。

一実施形態では、本タイプＩＩのＲＡＦ１０ｄのコア領域１２ｄも、タイプＩのＲＡＦに関して上述したように、内側コア領域１２．１ｄと、外側コアまたはシェルフ領域１２．２ｄとを含む。前述のように、シェルフの半径（ｒ_{ｓｈｅｌｆ}）は好ましくは、曲げに対する敏感性を低減するために、９μｍより小さく、かつ約５μｍより大きい。別の実施形態では、内側トレンチ領域１４．２ｄは、より深い内側部分１４．２１ｄと、より浅い外側部分または階段１４．２２ｄとを含む。すなわち、より浅い階段１４．２２ｄの屈折率（ｎ_ｓｔｅｐ）は、より深い内側部分１４．２１ｄの屈折率（ｎ_ｓｔｅｐ）より大きい（より小さな負の値である）。好ましい一実施形態では、図１Ｄに示すように、後者の特徴（シェルフ１２．２ｄおよび階段１４．２２ｄ）の両方がファイバ設計に含まれる。例示的に、以下の表Ｉに示すように、内側コアの半径（Ｄ／２）はシェルフ領域１２．２ｄの厚さ（ｔ_{ｓｈｅｌｆ}）の約２．５倍であり、内側トレンチ領域１４．２ｄの内側部分１４．２１ｄの厚さは階段１４．２２ｄの厚さの約２倍であるが、これらの比率のいずれも重要ではない。他の設計パラメータを適切にかつ簡単な計算で調整することによって、さまざまな比率を使用することができる。

好ましい本設計のタイプＩＩのＲＡＦは、非常に優れた曲げ損失性能特性を有し、約１５５０ｎｍの信号波長では、５ｍｍの曲げ半径において約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失を示し、１０ｍｍの曲げ半径では約０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の曲げ損失を示す。

タイプＩＩのＲＡＦ−性能および設計原理
本タイプＩＩのＲＡＦの高い性能を示すために、タイプＩＩのＲＡＦを、親出願に記載されているタイプのタイプＩのＲＡＦの２つの設計と比較する。３つのＲＡＦの屈折率分布が図３に示されている。同図において、実線の曲線Ｉ．３は本発明による（深い内側トレンチと浅い外側トレンチを有する）タイプＩＩのＲＡＦの分布であり、破線の曲線ＩＩ．３は（中程度の屈折率差を持つ内側と外側のトレンチを有する）タイプＩのＲＡＦの分布であり、鎖線の曲線ＩＩＩ．３は（高い屈折率差を持つ深い内側トレンチと中程度の屈折率差を持つ外側トレンチを有する）別のタイプＩのＲＡＦの分布である。

これらのファイバの具体的な設計パラメータを以下の表Ｉに示す。

３つのＲＡＦの性能の計算値が、図４（ＨＯＭの閉じ込め損失対波長、カットオフおよびＭＰＩに関連する）、図５（ＭＦＤ対波長、接合およびコネクタ接続による損失に関連する）、および図６（曲げ損失対曲げ直径、敏感なファイバがどの程度曲がるかを定量化する）にまとめられている。これらの３つのパラメータの間のトレードオフについて以下に説明する。

曲げ損失：２つのタイプＩのＲＡＦを比較すると、図４〜図６から、より深い内側トレンチ（図３の曲線ＩＩＩ．３）を有するタイプＩのＲＡＦは、あらゆる半径に対して、中程度の屈折率差を持つトレンチを有するタイプＩのＲＡＦ（図３の曲線ＩＩ．３）の約１／１０の曲げ損失（図６の曲線ＩＩＩ．６対曲線ＩＩ．６）を有することが示される。ただし、より深い内側トレンチのタイプＩのＲＡＦは、低いＭＦＤ（図５の曲線ＩＩＩ．５）と、持続性のより高いＨＯＭ（図４の曲線ＩＩＩ．４）とを有する。持続性のより高いとは、ＨＯＭの閉じ込め損失がより低いことを意味する。

一方、タイプＩのＲＡＦは両方とも、臨界半径（約４ｍｍのｒ_ｃｒｉｔにおける共振ピーク６．２、６．３）周辺で基本モードが共振的に結合することにより、約５ｍｍを著しく下回る曲げ半径に対して非常に高い曲げ損失を有する（図６の曲線ＩＩ．６、ＩＩＩ．６）。対照的に、浅いトレンチのタイプＩＩのＲＡＦ（図３の曲線Ｉ．３）は、２．５ｍｍ（図６の曲線Ｉ．６）と小さい曲げ半径に対して、より低い曲げ損失を有する。さらに、タイプＩＩのＲＡＦは、より大きな臨界半径（約７．５ｍｍのｒ_ｃｒｉｔ）を有するが、関連する基本損失ピーク６．１ははるかに小さく、この不利益なピークは、本発明によるタイプＩＩのＲＡＦの設計では、あまり重要でなくなりうることを示す。

本タイプＩＩのＲＡＦの臨界半径は、台座／リングがタイプＩのＲＡＦのリングより大きい半径のところに位置づけられるので、タイプＩのＲＡＦの設計の臨界半径より大きい。

タイプＩＩのＲＡＦについては、曲げ損失（図６）は、いくつかの重要な曲げ条件では改善され（たとえば、約４．５ｍｍの半径より小さく曲がる）、他の条件では悪化する（約４．５ｍｍの半径より大きく曲がる）。共振結合により、基本的にこの曲げ損失曲線の形状を制御できるようになり、したがって特定の適用例に対する最も重要な曲げ半径で最適な性能が得られる。それにもかかわらず、本タイプＩＩのＲＡＦは、約２〜１５ｍｍという比較的広範囲の曲げ半径にわたって有用性を有する（これに関連して、２．５ｍｍの曲げ半径での本シミュレーションおよび実験結果は約２ｍｍの曲げ半径に当てはまると考えられる）。

破局的な曲げ損失：本タイプＩＩのＲＡＦ設計は、タイプＩのＲＡＦに勝る異なる利点を有する。より具体的には、タイプＩのＲＡＦ（図３の曲線ＩＩ．３）の性能は、破局的な曲げ損失、すなわち臨界曲げ半径（この図では約４ｍｍのｒ_ｃｒｉｔ）で発生する共振損失ピーク６．２、６．３（図６の曲線ＩＩ．６、ＩＩＩ．６）を特徴とする。さらに、曲げ半径が約６．５ｍｍより小さいとき、たとえば、曲げ損失は、ピーク損失６．２、６．３まで劇的に増加し、さらに、ｒ_ｃｒｉｔより小さく約２．５ｍｍに至るまでの半径では比較的高い状態を保つ。対照的に、タイプＩＩのＲＡＦの曲げ損失（図６の曲線Ｉ．６）は、同じ半径範囲にわたって同等の共振損失ピークを示さない（タイプＩＩのＲＡＦは、７．５ｍｍ周辺で非常に浅くわずかなピーク６．１のみを示す）。さらに、タイプＩＩのＲＡＦはまた、約２．５〜４ｍｍの曲げ半径ではるかに低い曲げ損失を示す。

分析により、本タイプＩＩのＲＡＦに共振損失ピークがないのは、外側トレンチ領域の屈折率が外側クラッド領域の屈折率に比較的近い設計上の特徴によるものであることを示す。これらの浅いトレンチ設計において、外側トレンチ領域での台座／リング・モードの閉じ込めは内側トレンチ領域よりはるかに少なく、それによって、コア領域と台座／リング領域の間の共振結合が低減される。この設計により、臨界半径近くでの密な曲げにおける曲げ損失が大きいという問題がかなり軽減される。

ＨＯＭ抑制：本タイプＩＩのＲＡＦ（図３の曲線Ｉ．３）を、深い内側トレンチを有するタイプＩのＲＡＦ（曲線ＩＩＩ．３）と比較すると、これらは類似のＨＯＭ閉じ込め損失性能（図４の曲線Ｉ．４対ＩＩＩ．４）を示すが、タイプＩＩのＲＡＦはかなり良い（高い）ＭＦＤ（図５の曲線Ｉ．５対ＩＩＩ．５）を有することがわかる。対照的に、中程度のトレンチを有するタイプＩのＲＡＦ設計（図３の曲線ＩＩ．３）は、より高いＭＦＤ（図５の曲線ＩＩ．５）と、持続性のより低いＨＯＭ（図４の曲線ＩＩ．４）を示すが、３つのファイバすべての中で最も高く最も不利益な共振損失ピーク（図６の６．３）を持つ。

カットオフ：従来のシングル・モード・ファイバでは、信号干渉を最小にするためにどのＨＯＭも効果的にカットオフされることが非常に望ましい。ただし、曲げに対して非常に不感性のファイバから利益を得る多くの適用例では、モード結合摂動は比較的弱いかまたは比較的に離隔されており、これらの適用例では、その他の場合には望ましくないＨＯＭに光が存在することに対して、はるかに高い許容性が示されうる。このような適用例では、ＨＯＭは、モード結合摂動がより強いまたは離隔間隔がより近接している場合に必要であろうＨＯＭ閉じ込め損失よりも低いＨＯＭ閉じ込め損失を有していても、効果的にカットオフされると考えられうる。ＨＯＭ閉じ込め損失に関する要件を低くすることによって、ファイバ設計における柔軟性を向上させることができる。したがって、たとえば、ＨＯＭ損失曲線ＩＩＩ．４およびＩ．４から、対象となる多くの適用例に対して１３００ｎｍ周辺のカットオフ波長が効果的であることが示されうる。

設計：本タイプＩＩのＲＡＦの背が低く広い台座／リングは大きな有効半径を有するので、基本コア・モードの共振結合の臨界半径はそれより比較的高く細い台座に比べて大きい。臨界半径が、商用利用および商用設備に望ましい範囲に収まる可能性の方が高いので、このような背の低い広い台座が、破局的な損失を抑制する設計で使用されることは重要である。言い換えれば、図３（曲線Ｉ．３）および図１Ｄの屈折率分布によって示されるように、背の低い台座は浅いトレンチと組み合わせるべきである。

例示的に、コア領域、トレンチ領域、および台座領域の全体の厚さ（図１Ｄのｒ_ｏｕｔ）はほぼ３０μｍ（図３）であり、トレンチ領域および台座領域の全体の厚さは約２０μｍを超え、トレンチ領域および台座領域のそれぞれの厚さは約６〜８μｍである。したがって、屈折率分布Ｉ．３（図３）に示すように、内側コアの直径はＤ約９ミクロンであり、コアとシェルフ領域は合わせて約１３μｍの直径を有し、内側トレンチ領域、台座領域、および外側トレンチ領域のそれぞれは約７．５μｍの厚さである（表Ｉも参照されたい）。

タイプＩＩのＲＡＦ−製作に関する考察
上記の親出願に記載されているように、外側トレンチは、蒸着ガラスではなく、ダウン・ドープされた基材チューブ［たとえば、Ｆドープシリカ（ガラス）基材（または開始）チューブ］などの、比較的低いレベルのダウン・ドーピングを有するガラスを使用して作製することができるので、トレンチ領域１４．３ｃ（図１Ｃ）がより浅くなると、ファイバ１０ｃの製造性が向上すると予想される。基材チューブを使用すると、ファイバ１０ｃを製作するのに必要な蒸着ガラスの量が減少し、それによって、製造コストが削減される。

このセクションでは、このテーマについてさらに詳しく述べる。具体的には、ＲＡＦの光学的性能がファイバの屈折率分布における製造上のばらつきに敏感であることがわかる。たとえば、トレンチ領域および／もしくは台座領域の屈折率、場所、または幅（厚さ）が少し変化すると、曲げ損失、ＭＦＤ、カットオフ波長、および散乱のような特性が大きな影響を受けることがある。したがって、製造歩留まりを向上させるためにこの感受性を最小限にすることが望ましい。

特に関心が持たれるのは、台座領域の特性の影響である。望ましいタイプＩのＲＡＦ設計では、外側クラッド領域と比べて高い屈折率（たとえば、図１Ｃ、ならびに図３の曲線ＩＩ．３およびＩＩＩ．３）を有する台座領域は典型的には細い。逆に、タイプＩＩのＲＡＦでは、外側クラッドの屈折率に近い屈折率を有するが幅または厚さが増加した台座領域を使用して類似の光学的性能を得ることができる（図１Ｄ、図３の曲線Ｉ．３）。光学的性能は同様であり得るが、背の高く細い台座領域を有する設計は、背の低く広い台座領域を有する設計より、屈折率分布のパラメータにおけるわずかな変動に対してはるかに敏感である。たとえば、台座領域の幅（厚さ）に関して１０％の製造上のばらつきがあっても背の低く広い台座領域の曲げ性能が変化しないことがあるが、このようなばらつきにより、背の高く細い台座領域を使用する同等の設計が著しい影響を受けることがある。

浅いトレンチ領域を使用することによって、高速蒸着で作り出されたガラス・チューブまたはガラスを使用しやすくなるようになり、背の低い台座領域も使用しやすくすることができる。低損失設計では、台座領域および外側トレンチ領域は両方とも、市販のガラス・チューブを使用して形成することができる。たとえば、台座領域は、内側に（たとえば、ＭＣＶＤによって）内側トレンチ領域およびコア領域が堆積された純粋な（すなわち、または誤ってドープされた）シリカ基材または開始チューブから形成することができるが、外側トレンチ領域は、このＭＣＶＤコア・ロッドに、わずかにダウン・ドープされた開始チューブによるオーバークラッド処理を行い、それに続いて別の純粋なシリカ開始チューブによるオーバークラッド処理を行うことによって作製することができる。台座領域および外側トレンチ領域がこのようなチューブから作り出される場合、広い台座領域および外側トレンチ領域が望ましい。

光ファイバプリフォームの製造に適合する、ドープされた高シリカ・チューブの利用可能なタイプは、現時点では、純粋なシリカに比べて低い屈折率差に限られており、典型的には、それらのタイプは、純粋なシリカの屈折率より低い屈折率を有する。たとえば、コストが低い市販チューブの典型的な屈折率の範囲は、純粋なシリカより低い約２×１０^−３〜純粋なシリカの屈折率である。このようなチューブは、純粋なシリカより低い屈折率を作り出すためにフッ素でドープされる。

有用な高速蒸着技術には、外側スート処理およびガラス粒または砂処理が含まれる［たとえば、Ｃ．ＰｅｄｒｉｄｏのＷＯ２００５／１０２９４６（２００５年）を参照されたい］。これらの技術では、速度および製造コストの両方を向上させるために、純粋なシリカに比べて低い屈折率差および広い堆積領域を維持することが望ましい。

さらに、本タイプＩのＲＡＦのいくつかは、屈折率差の高い堆積された領域を２０μｍを超えて延在させており、本タイプＩＩのＲＡＦのいくつかは、たとえば１４μｍの半径内部に制限された、堆積された領域を有し、それによって堆積されるガラスの体積を２分の１以下に減少させることができる。

これらの考察を考慮に入れると、図３〜図６を参照して上述したタイプのタイプＩＩのＲＡＦの作製方法Ｉは、
１）シリカを含み、屈折率ｎ_ｐｅｄを有する第１開始チューブ（基材チューブとしても知られる）を用意する加工ステップと、
２）この第１チューブの内側に、屈折率のより深い内側トレンチ領域を形成する、ダウン・ドープされた複数の第１ガラス層を堆積させる加工ステップと、
３）この第１層の上に、屈折率の高いコア領域を形成する、アップ・ドープされた複数の第２ガラス層を堆積させる加工ステップと、
４）第１チューブをコラプスして第１ロッドを形成する加工ステップと、
５）ダウン・ドープされたガラスを含み、屈折率ｎ_ｔｒｏを有する第２チューブを用意する加工ステップと、
６）シリカを含み、屈折率ｎ_ｏｕｔを有する第３チューブを用意する加工ステップと、
７）第１ロッドを第２チューブの内側に置く加工ステップと、
８）その中に第１ロッドを有する第２チューブを第３チューブの内側に置く加工ステップと、
９）第３チューブおよび第２チューブを第１ロッド上にコラプスしてファイバプリフォームを形成する加工ステップと
を含む。ステップ（９）の後で、光ファイバ技術における当業者によく知られている技術を使用して、プリフォームからファイバを線引きすることができる。さらに、前述のステップのそれぞれは、実際には複数のサブステップを含むことができる。したがって、たとえば、堆積ステップ（３）は、アップ・ドープされた複数の第１層を第２層上に堆積させて外側コア（またはシェルフ）領域１２．２ｄ（図１Ｄ）を形成するサブステップ（３ａ）と、次に、第２の複数のアップ・ドープされた層をシェルフ領域１２．２ｄ上に堆積させて内側コア領域１２．１ｄを形成するサブステップ（３ｂ）とを含むことができる。同様に、堆積ステップ（４）は、ダウン・ドープされた複数の第１層を第１層上に堆積させて深い内側トレンチ領域１４．２ｄのより浅い外側（または階段）部分１４．２２ｄ（図３）を形成するサブステップ（４ａ）と、次に、この階段部分１４．２２ｄ上に、ダウン・ドープされた複数の第２層を堆積させて深い内側トレンチ領域の内側部分１４．２１ｄを形成するサブステップ（４ｂ）とを含むことができる。

複数のチューブを使用すること［ステップ（１）、ステップ（５）、およびステップ（６）］によって、比較的低速の気相成長法によって形成されるシリカ・ガラスの体積は劇的に減少され、それに伴って製作コストも減少する。第１ロッドのオーバークラッド処理を行うために第２チューブまたは第３チューブの代わりに上述の外側スート処理または粒子処理を用いても、同様の利益が得られる。より具体的には、このようなオーバークラッドは、炎からのシリカ・ベースのスートの堆積によって、または透明ガラスに焼結されたガラス粒を使用することによって形成されることができる。このような方法は、コア領域または内側クラッド領域に使用するより高速の堆積を用いて屈折率の異なる（たとえばｎ_ｔｒｏおよびｎ_ｏｕｔ）各環状領域を作製するような形で実施することができる。

そのうえ、外付け法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）など、第１ロッドを作製するための代替方法も使用することができる。これらの方法によるＲＡＦの各内側領域の製作は通常、外側クラッド堆積よりもかなり低速であるので、これらの代替方法を使用して堆積されるガラスの半径方向の長さを減少させるのに有益である。実際には、比較的低速の堆積処理から作り出される材料の半径方向の長さが減少される限り、気相、チューブ、スート処理、または粒子処理のどのような組み合わせを使用しても本発明の屈折率構造を作製することができる。

方法Ｉでは、深い内側トレンチ１４．２ｄ（図１Ｄ）が、より深い内側部分１４．２１ｄと、より浅い外側部分（または階段）１４．２２ｄとを含むファイバ設計が好ましい。階段１４．２２ｄがあることには、ある製作上の利点がある。より具体的には、方法Ｉのステップ（２）では、使用する堆積技術によっては、商業的供給業者から購入した基材チューブの組成がその上に堆積される第１層の品質に悪影響を与えることがあることがわかっている。

具体的には、基材チューブ上に深い内側トレンチ１４．２ｄの各層を直接的に形成するためにダブル・パス（ｄｏｕｂｌｅ−ｐａｓｓ）技術を使用する（１回目のパスでスートを堆積させ、２回目のパスでスートを焼結させる）とき、高品質のシリカ層を得るのが困難であることがわかった。一方、この問題は、シングル・パス堆積技術（たとえば、標準的なＭＣＶＤ）を使用して、より浅い外側トレンチ部分１４．２２ｄを形成する、すなわちトーチのシングル・パスでＳｉＦ_４を使用して外側部分１４．２２ｄの各層をＦ含有シリカ層として堆積させることによって解決した。ただし、この技術では、より深い内側部分１４．２１ｄには不十分な約−７×１０^−３の負の最大屈折率しか得ることができない。より深い内側部分１４．２１ｄは典型的には、約−１０×１０^−３というより高い負の屈折率を必要とする。より深い内側部分に必要な屈折率を達成するために、ダブル・パス堆積技術、すなわちトーチの２回のパスで内側部分１４．２２ｄの各層を堆積させる技術を使用する。１回目のパスではシリカ・スート層を堆積させ、次に２回目のパスではＳｉＦ_４の存在下でこのスート層を焼結させて内側部分１４．２１ｄのＦ含有シリカ層を形成する。

より一般的には、内側トレンチ領域堆積技術は、以下のように、所望の屈折率（ｎ_ｔｒｉ）によって決まる。
（ａ）０＜ｎ_ｔｒｉ≦−４×１０^−３の場合、内側トレンチ領域は、ＳＦ_６の存在下でシリカのシングル・パス堆積法によってそれぞれ形成された複数のシリカ層を備える。
（ｂ）−４×１０^−３≦ｎ_ｔｒｉ≦−７×１０^−３の場合、内側トレンチ領域は、ＳｉＦ_４の存在下でシリカのシングル・パス堆積法によってそれぞれ形成された複数のシリカ層を備える。または、
（ｃ）−７×１０^−３≦ｎ_ｔｒｉ≦−１１×１０^−３の場合、内側トレンチ領域は、上述のように最初にスートを堆積させ次にこのスートをＳｉＦ_４の存在下で焼結させるシリカのダブル・パス堆積法によってそれぞれ形成された複数のシリカ層を備える。または、
（ｄ）これらの技術の組み合わせ。特に、ＳｉＦ_４およびＳＦ_６両方の存在下でのシングル・パス堆積。
（ｅ）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、または（ｄ）の深い内側トレンチは、高分圧のＳｉＦ_４を含有する雰囲気中で外部に堆積させたスートを焼結させる、または小さな中空空隙を使用してガラス領域の平均屈折率を減少させるなどの代替方法から作り出すことができる。
上述の３つのチューブを用いる製作方法は、堆積される低速蒸着ガラスの体積を減少させ、したがってファイバを製造するコストを減少させるので好ましいが、ややコストが高くても許容されうる適用例がある場合がある。このような場合、代替手法は、（ｉ）第１ロッドを形成するコラプス・ステップ（４）の前に、台座領域、内側トレンチ領域、およびコア領域を堆積させること、および（ｉｉ）２つの開始チューブのみを使用し、１つは上記ステップ（５）の外側トレンチ領域を形成するために、もう１つは上記ステップ（６）の外側クラッド領域を形成するために使用すること、である。

したがって、この２つのチューブを用いて本タイプＩＩのＲＡＦを製作（製造）するための代替方法ＩＩは、
１）シリカを含み、屈折率ｎ_ｔｒｏを有する第１開始チューブ（基材チューブとしても知られる）を用意するステップと、
２）この第１チューブの内側に、台座領域を形成する複数の第１ガラス層を堆積させるステップと、
３）この第１層の上に、屈折率のより深い内側トレンチ領域を形成する、ダウン・ドープされた複数の第２ガラス層を堆積させるステップと、
４）この第２層の上に、屈折率の高いコア領域を形成する、アップ・ドープされた複数の第３ガラス層を堆積させるステップと、
５）第１チューブをコラプスして第１ロッドを形成するステップと、
６）シリカを含み、屈折率ｎ_ｏｕｔを有する第２チューブを用意するステップと、
７）第１ロッドを第２チューブの内側に置くステップと、
８）第２チューブをコラプスしてファイバプリフォームを形成するステップと
を含む。上記のように、ステップ（８）の後で、光ファイバ技術における当業者によく知られている技術を使用して、プリフォームからファイバを線引きすることができ、好ましい実施形態と同様に、上記の加工ステップのそれぞれは、複数のサブステップを含むことができる。

複数のチューブを使用すること［ステップ（１）およびステップ（６）］によって、比較的低速の蒸着によって形成されるシリカ・ガラスの体積はタイプＩのＲＡＦに比べて減少し、それに伴って製作コストも減少する。ただし、その減少量は、好ましい方法によって達成される減少量ほど大きくない。上記のように、第２チューブの代わりに外部スート処理または粒子処理を用いても同様の利益が得られるが、ＲＡＦの内側領域の材料を作り出すための他のよく知られている方法を使用してコア・ロッドを作り出すことができる。

基材チューブ上に堆積された第１層が屈折率の低いトレンチ領域を形成するのではなく、屈折率の高い台座領域を形成する方法ＩＩを使用するとき、シングル・パス堆積処理に続いてダブル・パス堆積処理を利用することは不要である。その代わり、台座領域をシングル・パスＭＣＶＤ堆積によって形成することができ、深い内側トレンチ領域全体をダブル・パス技術によって形成することができ、それによって上記の技術（ｃ）に示すように、領域が約−７×１０^−３以下の屈折率を示す。あるいは、トレンチ領域は、所望の屈折率に応じて上記の技術（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、または（ｅ）のいずれかを使用して形成することができる。

実験結果
この例では、図３の屈折率分布Ｉ．３によって示されるタイプのタイプＩＩのＲＡＦについて説明する。種々の材料、寸法、および動作条件は、単なる例示として記載されているに過ぎず、特に明示されない限り本発明の範囲を限定するものではない。

本発明者らは、シリカ層堆積ステップに３つのチューブを用いる上述の好ましい方法およびよく知られているＭＣＶＤを使用してこれらのタイプＩＩのＲＡＦを製作した。すべてのチューブは商業的供給業者から購入した。台座領域用および外側クラッド領域用のチューブはドープされていないシリカからなるが、外側トレンチ領域用のチューブはＦドープされたシリカからなり、外側クラッドの屈折率より低い屈折率２×１０^−３を有していた。

ＭＣＶＤシリカ層は、内側コア領域１２．１ｄ（図１Ｄ）ではＧｅでドープされ、環状外側コア領域１２．２ｄではＧｅでドープされ、内側トレンチ領域１４．２ｄではＦでドープされた。上述のように、外側トレンチ領域１４．３ｄはＦドープされたチューブによって形成され、外側クラッド領域１４．４ｄはドープされていないチューブによって形成された。線引きされた状態の（ａｓ−ｄｒａｗｎ）ファイバは、図３の曲線Ｉ．３によって示される屈折率差分布を有していた。

本発明者らは、１５５０ｎｍの信号波長において本タイプＩＩのＲＡＦの曲げ損失対曲げ直径を測定し、各ファイバのデータが曲線Ｉ．６（図６）によく適合することを確認した。具体的には、これらのファイバは、曲げ損失は５ｍｍの曲げ半径では約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、１０ｍｍの曲げ半径では約０．０１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下という基準を満たした。実際、それらの性能はさらに良好であった。すなわち、本発明のファイバは、５ｍｍの曲げ半径において約０．０６〜０．０８ｄＢ／ｔｕｒｎの曲げ損失を、１０ｍｍの曲げ半径において約０．００６〜０．００９ｄＢ／ｔｕｒｎの曲げ損失を示した。

さらに、本発明者らは、測定値から、長さ２２ｍのファイバに対して約１２６２ｎｍのカットオフを推定した。１３１０ｎｍの波長におけるモード・フィールド径は８．８±０．１μｍであると測定された。

本発明の原理に従って複数のプリフォームから製作した別のグループのファイバは、以下の曲げ損失およびケーブル・カットオフ特性を示した。
ケーブル・カットオフ：１２００〜１２５０ｎｍ
曲げ損失：５ｍｍの曲げ半径および１５５０ｎｍの波長において０．０４〜０．０８ｄＢ／ｔｕｒｎ
曲げ損失：１０ｍｍの曲げ半径および１５５０ｎｍの波長において０．００５〜０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎ
ただし、ファイバの曲げ損失性能に悪影響を与えうる回避不能な製造上のばらつきを考慮して、１０ｍｍの曲げ半径において０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎというより保守的な基準を利用することが望ましい。さらに、上述のように、２〜４ｍｍの範囲にあるはるかに小さな半径では、本発明のファイバは比較的低い曲げ損失を示す。たとえば、３ｍｍの曲げ半径では、曲げ損失は約０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、いくつかのファイバは０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の曲げ損失を有する。

上記の構成は、本発明の原理の応用例を表すために考案できる、多くの考えられる具体的な実施形態を例示しているに過ぎないことを理解されたい。他の多くのさまざまな構成は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者によってこれらの原理に従って考案することができる。

具体的には、本発明者らは、上記でさまざまなファイバの寸法が、どのように、リング・モードの閉じ込め損失に影響を及ぼしているか、したがって台座領域からコア領域中に戻されて結合した光エネルギーの量を低減しているかを説明したが、たとえば吸収、散乱、ファイバ曲げ、モード結合、または利得によって同じ結果を得る他の方法があることは当業者には明らかであろう。さらに、これらの技術は、別々にまたは互いに組み合わせて使用することができる。

さらに、図７に、本アクセス・ファイバおよび／またはＦＴＴＨファイバの極めて一般化された例示的な用途を示す。ここでは、入力ファイバ（たとえば、標準的なＳＭＦ７０）が、光源７２（たとえば、伝送システム）から設備７４（たとえば、企業または自宅を収容するビルディング）へ光信号を搬送する。例示的に、ＳＭＦ７０は、本発明によるタイプＩＩのＲＡＦであるアクセス・ファイバ７６に接合される。ファイバ７６は、設備内に配置されるかまたは設備に関連づけられた利用デバイスまたは装置７８に信号を搬送する。ＳＭＦ７０およびアクセス・ファイバ７６は例示的に、接続箱７７に互いに接合され、この箱は一般に、設備７４の内部または外部の壁７４．１に配置される。しかし、この接続箱は、設備内の他の場所またはその外側に配置することができる。いずれの場合も、アクセス・ファイバ７６には一般に、利用装置７８への直線経路はない。むしろ、アクセス・ファイバは１つまたは複数の障害物７９を避けなければならないことが多く、これは、アクセス・ファイバが少なくとも１つの曲がったセグメントまたは区間７６．１を有することが多いことを意味する。これまで述べたように、このように曲がった区間は、ファイバの曲げ半径が約２〜１５ｍｍである小さな曲がりを有する場合がある。本アクセス・ファイバのモード整合の特徴により、アクセス・ファイバをＳＭＦに効率的に接合し、同時に過剰な曲げ損失を受けることなく、障害物のまわりで曲げることが可能になる。あるいは、ＳＭＦ７０を出力ファイバ、または入力と出力の両方のファイバとしてもよい。したがって、一般にＳＭＦ７０は入出力ファイバと呼ばれることもある。

もちろん、湾曲したセグメントまたは区間７６．１が設備７４の外側に配置できることも当業者には容易に理解されよう。

最後に、本発明者らはアクセスの適用分野において本発明のファイバを使用することを強調してきたが、これらのファイバの曲げに対する敏感性が低減されることにより、これらのファイバがたとえばセンサまたは車両（たとえば、自動車、航空機、列車、船舶）での使用に魅力的なものとなることも当業者には明らかであろう。

Claims (29)

1. 光ファイバであって、
   長手方向軸を有するコア領域を備え、
   前記コア領域は、内側コア領域と、前記内側コア領域を囲む環状外側コア領域とを含み、前記外側コア領域の屈折率が前記内側コア領域の屈折率より低く、前記外側コア領域の厚さが前記内側コア領域の直径より薄く、前記外側コア領域が前記軸から径方向に５μｍ超９μｍ未満の距離で延び、さらに、
   前記コア領域を囲むクラッド領域を備え、前記コア領域および前記クラッド領域が前記コア領域における基本横モードの信号光の伝搬を前記軸の方向にサポートし導波するように構成され、
   前記クラッド領域は、
   前記コア領域の屈折率より低い屈折率を有する外側クラッド領域と、
   前記外側クラッド領域の屈折率にほぼ等しい屈折率を有する台座領域と、
   前記コア領域と前記台座領域の間に配され、環状の内側部分と、前記内側部分を囲む環状の外側部分を含み、前記外側部分の屈折率は前記内側部分の屈折率より大きい、環状の内側トレンチ領域と、
   前記台座領域と前記外側クラッド領域の間に配され、前記台座領域が前記内側トレンチ領域および外側トレンチ領域の屈折率より大きい屈折率を有する環状の外側トレンチ領域とを含み、
   前記台座領域が前記コア領域の前記基本モード以外の少なくとも１つの横モードを前記台座領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合するように構成され、
   約１５５０ｎｍの信号波長において、関連する曲げ損失が５ｍｍの曲げ半径では約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、１０ｍｍの曲げ半径では約０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるように構成された、光ファイバ。
2. 前記ファイバがシリカを含み、前記外側トレンチ領域の屈折率が、前記外側クラッド領域の屈折率である約０．００２以下である、請求項１に記載のファイバ。
3. 前記ファイバがシリカを含み、前記内側トレンチ領域、前記台座領域、および前記外側トレンチ領域の屈折率が、それぞれ前記外側クラッド領域の屈折率である０．００２以下である、請求項１に記載のファイバ。
4. 前記台座領域、前記外側トレンチ領域、および前記外側クラッド領域の少なくとも２つが、コラプスされたガラス・チューブを備える、請求項１に記載のファイバ。
5. 前記台座領域、前記外側トレンチ領域、および前記外側クラッド領域の３つすべてが、コラプスされたガラス・チューブを備える、請求項４に記載のファイバ。
6. 前記内側トレンチ領域、前記台座領域、および前記外側トレンチ領域の全体の厚さが少なくとも約２０μｍである、請求項１に記載のファイバ。
7. 前記内側トレンチ領域、前記台座領域、および前記外側トレンチ領域のそれぞれの厚さが約６〜８μｍである、請求項６に記載のファイバ。
8. 前記コア領域が内側コア領域と、前記内側コア領域を囲む環状外側コア領域とを含み、前記外側コア領域の屈折率が前記内側コア領域の屈折率より低く、前記外側コア領域の厚さが前記内側コア領域の直径より薄い、請求項１に記載のファイバ。
9. 約１５５０ｎｍの信号波長において、関連する曲げ損失が５ｍｍの曲げ半径では約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、１０ｍｍの曲げ半径では約０．０１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるように構成された、請求項１に記載のファイバ。
10. 約１５５０ｎｍの信号波長において、関連する曲げ損失が３ｍｍの曲げ半径では約０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるように構成された、請求項１に記載の光ファイバ。
11. アクセスされた設備に、またはアクセスされた設備から信号光を搬送するシングル・モード光入出力ファイバと、
    前記設備に関連づけられた利用デバイスと、
    前記入出力ファイバのモード・フィールド面積に実質的に等しいモード・フィールド面積を有するように構成された、前記入出力ファイバを前記利用デバイスに結合する請求項１に記載のアクセス・ファイバとを備える、アクセス・システム。
12. 前記アクセス・ファイバが、臨界半径より大きな曲げ半径を有する少なくとも１つの湾曲したファイバ区間を含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記曲げ半径が約２〜１５ｍｍの範囲にある、請求項１２に記載のシステム。
14. 光ファイバであって、
    長手方向軸を有するコア領域を備え、
    前記コア領域は、内側コア領域と、前記内側コア領域を囲む環状外側コア領域とを含み、前記外側コア領域の屈折率が前記内側コア領域の屈折率より低く、前記外側コア領域の厚さが前記内側コア領域の直径より薄く、前記外側コア領域が前記軸から径方向に９μｍ未満の距離で延び、さらに、
    前記コア領域を囲むクラッド領域を備え、前記コア領域および前記クラッド領域が前記コア領域における基本横モードの信号光の伝搬を前記軸の方向にサポートし導波するように構成され、
    前記クラッド領域は、
    前記コア領域の屈折率より低い屈折率を有する外側クラッド領域と、
    前記外側クラッド領域の屈折率にほぼ等しい屈折率を有する台座領域と、
    前記コア領域と前記台座領域の間に配された環状の内側トレンチ領域と、
    前記台座領域と前記外側クラッド領域の間に配される環状の外側トレンチ領域とを含み、前記台座領域が前記内側トレンチ領域および外側トレンチ領域の屈折率より大きい屈折率を有し、
    前記台座領域が前記コア領域の前記基本モード以外の少なくとも１つの横モードを前記台座領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合するように構成される、光ファイバ。
15. アクセスされた設備に、またはアクセスされた設備から信号光を搬送するシングル・モード光入出力ファイバと、
    前記設備に関連づけられた利用デバイスと、
    前記入出力ファイバのモード・フィールド面積に実質的に等しいモード・フィールド面積を有するように構成された前記入出力ファイバを前記利用デバイスに結合する請求項１４に記載のアクセス・ファイバとを備える、アクセス・システム。
16. 前記アクセス・ファイバが、臨界半径より大きな曲げ半径を有する少なくとも１つの湾曲したファイバ区間を含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記曲げ半径が約２〜１５ｍｍの範囲にある、請求項１６に記載のシステム。
18. 光ファイバであって、
    長手方向軸を有するコア領域と、
    前記コア領域を囲むクラッド領域とを備え、前記コア領域および前記クラッド領域が前記コア領域における基本横モードの信号光の伝搬を前記軸の方向にサポートし導波するように構成され、
    前記クラッド領域は、
    前記コア領域の屈折率より低い屈折率を有する外側クラッド領域と、
    前記外側クラッド領域の屈折率にほぼ等しい屈折率を有する台座領域と、
    前記コア領域と前記台座領域の間に配され、環状の内側部分と、前記内側部分を囲む環状の外側部分を含み、前記外側部分の屈折率は前記内側部分の屈折率より大きい、環状の内側トレンチ領域と、
    前記台座領域と前記外側クラッド領域の間に配される環状の外側トレンチ領域とを含み、前記台座領域が前記内側トレンチ領域および外側トレンチ領域の屈折率より大きい屈折率を有し、
    前記台座領域が前記コア領域の前記基本モード以外の少なくとも１つの横モードを前記台座領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合するように構成される、光ファイバ。
19. アクセスされた設備に、またはアクセスされた設備から信号光を搬送するシングル・モード光入出力ファイバと、
    前記設備に関連づけられた利用デバイスと、
    前記入出力ファイバのモード・フィールド面積に実質的に等しいモード・フィールド面積を有するように構成された、前記入出力ファイバを前記利用デバイスに結合する請求項１８に記載のアクセス・ファイバとを備えるアクセス・システム。
20. 前記アクセス・ファイバが、臨界半径より大きな曲げ半径を有する少なくとも１つの湾曲したファイバ区間を含む、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記曲げ半径が約２〜１５ｍｍの範囲にある、請求項２０に記載のシステム。
22. 光ファイバの製作方法であって、前記ファイバが、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を囲むクラッド領域とを備え、前記コア領域および前記クラッド領域が、前記コア領域内の基本横モードでの信号光の伝搬を前記軸の方向にサポートし導波するように構成され、前記クラッド領域が、前記コア領域の屈折率より低い屈折率（ｎ_ｏｕｔ）を有する外側クラッド領域と、前記外側クラッド領域の屈折率にほぼ等しい屈折率（ｎ_ｐｅｄ）を有する台座領域と、前記コア領域と前記台座領域の間に配された環状の内側トレンチ領域と、前記台座領域と前記外側クラッド領域の間に配された環状の外側トレンチ領域とを含み、前記台座領域が、前記内側トレンチ領域の屈折率（ｎ_ｔｒｉ）および前記外側トレンチ領域の屈折率（ｎ_ｔｒｏ）より大きい屈折率を有し、前記台座領域が、前記コア領域の前記基本モード以外の少なくとも１つの横モードを前記台座領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合するように構成され、前記方法が、
    １）シリカを含み、屈折率ｎ_ｔｒｏを有する第１開始チューブを用意するステップと、
    ２）前記第１チューブの内側に、前記台座領域を形成する複数の第１ガラス層を堆積させるステップと、
    ３）前記第１層の上に、前記屈折率のより深い内側トレンチ領域を形成する、ダウン・ドープされた複数の第２ガラス層を堆積させるステップと、
    ４）前記第２層の上に、前記コア領域を形成する、アップ・ドープされた複数の第３ガラス層を堆積させるステップと、
    ５）前記第１チューブをコラプスして第１ロッドを形成するステップと、
    ６）シリカを含み、屈折率ｎ_ｏｕｔを有する第２チューブを用意するステップと、
    ７）前記第１ロッドを前記第２チューブの内側に置くステップと、
    ８）前記第２チューブをコラプスしてファイバプリフォームを形成するステップとを含む、方法。
23. 前記プリフォームから前記ファイバを線引きするステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
24. 光ファイバの製作方法であって、前記ファイバが、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を囲むクラッド領域とを備え、前記コア領域および前記クラッド領域が、前記コア領域内の基本横モードでの信号光の伝搬を前記軸の方向にサポートし導波するように構成され、前記クラッド領域が、前記コア領域の屈折率より低い屈折率（ｎ_ｏｕｔ）を有する外側クラッド領域と、前記外側クラッド領域の屈折率にほぼ等しい屈折率（ｎ_ｐｅｄ）を有する台座領域と、前記コア領域と前記台座領域の間に配された環状の内側トレンチ領域と、前記台座領域と前記外側クラッド領域の間に配された環状の外側トレンチ領域とを含み、前記台座領域が、前記内側トレンチ領域の屈折率（ｎ_ｔｒｉ）および前記外側トレンチ領域の屈折率（ｎ_ｔｒｏ）より大きい屈折率を有し、前記台座領域が、前記コア領域の少なくとも１つの他の横モードを前記台座領域の少なくとも１つの横モードに共振的に結合するように構成され、前記方法が、
    １）シリカを含み、屈折率ｎ_ｐｅｄを有する第１開始チューブを用意するステップと、
    ２）前記第１チューブの内側に、屈折率のより深い内側トレンチ領域を形成する、ダウン・ドープされた複数の第１ガラス層を堆積させるステップと、
    ３）前記第１層の上に、前記コア領域を形成する、アップ・ドープされた複数の第２ガラス層を堆積させるステップと、
    ４）前記第１チューブをコラプスして第１ロッドを形成するステップと、
    ５）ダウン・ドープされたシリカを含み、屈折率ｎ_ｔｒｏを有する第２チューブを用意するステップと、
    ６）前記第１ロッドを前記第２チューブの内側に置くステップと、
    ７）シリカを含み、屈折率ｎ_ｏｕｔを有する第３チューブを用意するステップと、
    ８）前記第１ロッドを前記第２チューブの内側に置くステップと、
    ９）前記第２ロッドを前記第３チューブの内側に置くステップと、
    １０）前記第３チューブおよび前記第２チューブを前記第１ロッド上にコラプスしてファイバプリフォームを形成するステップとを含む、方法。
25. 前記プリフォームから前記ファイバを線引きするステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
26. 前記内側トレンチ領域が、前記第１チューブ上に形成されたより浅い外側部分と、前記外側部分上に形成されたより深い内側部分とを含み、前記部分のそれぞれが複数のシリカ層を含み、ステップ（２）が、
    （２ａ）Ｆ含有シリカ層のシングル・パス堆積において前記より浅い外側部分の各層を形成するサブステップと、
    （２ｂ）前記より深い内側部分の各層を、１回目のパスでシリカ・スートの層を堆積させ、次に２回目のパスでＳｉＦ_４の存在下で前記スートを焼結させるダブル・パス堆積において形成するサブステップとを含む、請求項２４に記載の方法。
27. 基材チューブ上に形成されたより浅い外側トレンチ部分と、前記外側部分上に形成されたより深い内側トレンチ部分とを含む屈折率の深いトレンチを含む光ファイバプリフォームの製作方法であって、前記部分のそれぞれが複数のシリカ層を含み、
    （１）Ｆ含有シリカ層のシングル・パス堆積において前記より浅い外側部分の各層を形成するステップと、
    （２）前記より深い内側部分の各層を、１回目のパスでシリカ・スートの層を堆積させ、次に２回目のパスでＳｉＦ_４の存在下で前記スートを焼結させるダブル・パス堆積において形成するステップとを含む方法。
28. ステップ（１）で約−７×１０^−３以上の屈折率を有する外側部分が形成され、ステップ（２）で約−７×１０^−３以下の屈折率を有する内側部分が形成され、前記各屈折率が前記ファイバの外側クラッドの屈折率を基準にして測定される、請求項２７に記載の方法。
29. 前記プリフォームから前記ファイバを線引きするステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。

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