JP2013533509A - Ｇｅを含まないグレーデッドインデックス・コアを備えた大実効面積ファイバー - Google Patents

Abstract

一部の実施の形態によれば、（ｉ）波長１５５０ｎｍにおいて１００μｍ²〜１５０μｍ²の実効面積を有し、Ｇｅを含まないコアであって、（ａ）中心線から外方に半径ｒ_１まで放射状に延在して成り、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_１（ｒ）を有する中心コア領域であって、−０．１％≦Δ_１（ｒ）≦０．１２％であり、最大相対屈折率パーセントΔ_１ＭＡＸを有する中心コア領域、（ｂ）中心コア領域を囲み直接隣接し、α値１．５≦α≦１０を有し、外半径ｒ_２まで延在して成る第１の環状コア領域であって、６μｍ≦ｒ_２≦１０μｍであり、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_２（ｒ）、最小相対屈折率Δ_２ＭＩＮ、及び最大相対屈折率Δ_２ＭＡＸを有し、半径ｒ＝２μｍにおける相対屈折率が−０．４５≦Δ_２≦０、−０．２５≧Δ_２ＭＩＮ≧−０．４５、及びΔ_1ＭＡＸ≧Δ_２（ｒ＝２μｍ）である第１の環状コア領域、及び（ｃ）第１の環状コア領域を囲み直接隣接し、半径２０μｍ≦ｒ_３≦３０μｍまで延在して成り、純シリカを基準に算出した％表示の負の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_３（ｒ）及び最小相対屈折率パーセントΔ_３ＭＩＮを有し、−０．５％＜Δ_３ＭＩＮ＜−０．２５％及びΔ_３ＭＩＮ≦Δ_２ＭＩＮであるフッ素をドープした第２の環状コア領域から成るコアと、（ｉｉ）コアを囲み、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントΔ_４（ｒ）及び最小相対屈折率デルタΔ_４ＭＩＮを有し、−０．４％＜Δ_４ＭＩＮ＜−０．２％であるクラッドとから成る光導波路ファイバーであって、波長１５５０ｎｍにおける減衰が０．１７ｄＢ／ｋｍ以下となるよう、ファイバーの相対屈折率プロファイルが選択されて成ることを特徴とする光導波路ファイバーが提供される。

Description

優先権の主張

本願は、その内容を信頼し、ここの引用することによりそっくりそのまま本願に組み込まれたものとする、米国出願第１２／８２７,３３３号（出願日：２０１０年６月３０日）の合衆国法典第３５巻第１２０条に基づく優先権を主張するものである。

本発明は光ファイバーに関し、特には低減衰純シリカコアを備えた大実効面積光ファイバーに関するものである。

長距離の高出力伝送を提供する通信システムには、光増幅技術及び波長分割多重技術が一般に必要である。高出力及び長距離の定義は、ビットレート、ビット誤り率、多重化方式、及び多分光増幅器が指定される特定の通信システムの関連においてのみ意味をなすものである。更に、高出力及び長距離の定義に影響を与える当業者周知の別の要因もある。しかしながら、殆どの用途において、高出力は約１０ｍＷを超える光出力である。高出力システムは自己位相変調、四光波混合、相互位相変調、および非線形散乱を含む非線形光学効果をしばしば被り、それらが高出力システムにおいて信号劣化を生じさせ得るものである。一部の用途において、１ｍＷ以下の信号出力レベルであっても非線形効果に敏感であり、そのような低出力システムにおいても、非線形効果は重要な検討課題である。更に、減衰のような他の光ファイバーの特性が信号劣化に寄与する主な要因となっている。

一般に、高出力システムにおいて信号劣化を生じさせる自己位相変調、四光波混合、相互位相変調、および非線形散乱を含む非線形光学効果は、大実効面積（Ａｅｆｆ）を有する光導波路ファイバーによって低減される。他方、光導波路ファイバーの実効面積が増大すると、一般にファイバー内の伝送信号を減衰させるマクロベンド誘起損失が増大する。更に、減衰が大実効面積ファイバーの信号劣化の主な要因となり得る。

本発明の１つの実施の形態は、
（ｉ）波長１５５０ｎｍにおいて１００μｍ²〜１５０μｍ²の実効面積を有し、Ｇｅを含まないコアであって、
（ａ）中心線から外方に半径ｒ_１まで放射状に延在して成り、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_１（ｒ）を有する中心コア領域であって、−０．１％≦Δ_１（ｒ）≦０．１２％であり、最大相対屈折率パーセントΔ_１ＭＡＸを有する中心コア領域、
（ｂ）中心コア領域を囲み直接隣接し、α値１．５≦α≦１０を有し、外半径ｒ_２まで延在して成る第１の環状コア領域であって、６μｍ≦ｒ_２≦１０μｍであり、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_２（ｒ）、最小相対屈折率Δ_２ＭＩＮ、及び最大相対屈折率Δ_２ＭＡＸを有し、半径ｒ＝２μｍにおける相対屈折率が
−０．４５≦Δ_２≦０、−０．２５≧Δ_２ＭＩＮ≧−０．４５、及びΔ_1ＭＡＸ≧Δ_２（ｒ＝２μｍ）
である第１の環状コア領域、及び
（ｃ）第１の環状コア領域を囲み直接隣接し、半径２０μｍ≦ｒ_３≦３０μｍまで延在して成り、純シリカを基準に算出した％表示の負の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_３（ｒ）及び最小相対屈折率パーセントΔ_３ＭＩＮを有し、
−０．５％＜Δ_３ＭＩＮ＜−０．２５％及びΔ_３ＭＩＮ≦Δ_２ＭＩＮ
であるフッ素をドープした第２の環状コア領域から成るコアと、
（ｉｉ）コアを囲み、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントΔ_４（ｒ）及び最小相対屈折率パーセントΔ_４ＭＩＮを有し、−０．４％＜Δ_４ＭＩＮ＜−０．２％
であるクラッドと、
を備えた光導波路ファイバーであって、
波長１５５０ｎｍにおける減衰が０．１７ｄＢ／ｋｍ以下となるよう、該ファイバーの相対屈折率プロファイルが選択されて成ることを特徴とする光導波路ファイバーである。

一部の実施の形態によれば、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１６５ｄＢ／ｋｍ以下となるよう光ファイバーの相対屈折率プロファイルが選択される。一部の実施の形態によれば、波長１５５０ｎｍにおける減衰が０．１６ｄＢ／ｋｍ以下又は０．１５５ｄＢ／ｋｍ以下となるよう光ファイバーの相対屈折率プロファイルが選択される。

本発明の更なる特徴及び効果は以下の詳細な説明に述べてあり、当業者にとって一部はその説明から容易に明らかであり、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付図面を含む、本明細書に記載の本発明を実施することによって認識できる。

前記概要説明および以下の詳細な説明は、本発明の実施の形態を示すものであって、特許請求した本発明の本質および特徴を理解するための概要または骨子の提供を意図したものである。添付図面は、本発明の理解を深めるためのものであり、本明細書に包含されその一部を構成するものである。図面は、本発明の様々な実施の形態を示しており、本明細書の説明と共に、本発明の原理および作用を説明するものである。

本発明の１つの実施の形態の断面図。 図１Ａのファイバーの例示的な屈折率プロファイル（実線）及び比較ファイバーの屈折率プロファイル（破線）を示す概略図。 本発明の光ファイバーの例示的な実施の形態の屈折率プロファイルを示す図。 本発明の光ファイバーの例示的な実施の形態の屈折率プロファイルを示す図。 本発明の光ファイバーの例示的な実施の形態の屈折率プロファイルを示す図。

定義
「屈折率プロファイル」とは屈折率又は相対屈折率と導波路ファイバーの半径との関係を意味する。

「相対屈折率パーセント」は、Δ％＝１００×（ｎ（ｒ）^２−ｎ_Ｓ ^２）／２ｎ（ｒ）^２と定義され、ｎ（ｒ）は、別に明記しない限り、ファイバーの中心線からの半径距離ｒにおける屈折率であり、ｎ_Ｓは波長１５５０ｎｍにおけるシリカの屈折率である。本明細書において、相対屈折率をΔで表わし、別に明記しない限り、その値を「％」単位で示す。ある領域の屈折率がシリカの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、陥凹屈折率を有すると称し、別に明記しない限り、相対屈折率が負で最も大きい位置において算出される。ある領域の屈折率がシリカの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、その領域は隆起している又は正の屈折率を有していると称し、別記しない限り、相対屈折率が正で最も大きい位置において算出される。本明細書において「アップドーパント」とは、純粋な非ドープＳｉＯ_２に対し、相対的に屈折率を上昇させる傾向にあると見なされるドーパントを意味する。本明細書において「ダウンドーパント」とは、純粋な非ドープＳｉＯ_２に対し、相対的に屈折率を低下させる傾向にあると見なされるドーパントを意味する。アップドーパントは、アップドーパントではない１つ以上の他のドーパントを伴う場合には、負の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在してもよい。同様に、アップドーパントではない１つ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ーの領域に存在してもよい。ダウンドーパントは、ダウンドーパントではない１つ以上の他のドーパントを伴う場合には、正の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在してもよい。同様に、ダウンドーパントではない１つ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ーの領域に存在してもよい。

本明細書において「分散」と称する導波路ファイバーの「色分散」は、別に明記しない限り、材料分散、導波路分散、およびモード間分散の合計である。シングルモード導波路ファイバーの場合、モード間分散はゼロである。２モード導波路ファイバーの分散値においては、モード間分散値はゼロと仮定する。ゼロ分散波長（λ_０）は、分散値がゼロになる波長である。分散勾配は波長に対する分散の変化率である。

「実効面積」は以下のように定義される。

ここで、積分範囲は０〜∞であり、ｆは導波路内を伝搬する光に関わる電界の水平成分である。本明細書において、「実効面積」又は「Ａ_ｅｆｆ」は別に明記しない限り、波長１５５０ｎｍにおける光学的実効面積を意味する。

「αプロファイル」は、％単位のΔ（ｒ）（ｒは半径）で表した相対屈折率プロファイルを意味し、下式に従う。

ここで、ｒ_ｉはΔ（ｒ）が最大の点、ｒ_２はΔ（ｒ）が最小の点、ｒはｒ_ｉ≦ｒ≦ｒ_ｆの範囲、Δは前記定義どおり、ｒ_ｉはαプロファイルの初期点、ｒ_ｆはαプロファイルの最終点、αは実指数である。

モードフィールド径（ＭＦＤ）はピーターマンＩＩ法で測定又はモデル化する。ここで、２ｗ＝ＭＦＤ、

積分範囲は０〜∞である。

導波路ファイバーの曲げ耐性は所定の試験条件下における誘導減衰によって測定できる。

曲げ試験の１つに横荷重マイクロベンド試験がある。所謂「横荷重」試験においては、所定の長さの導波路ファイバーが２枚の平坦な板の間に置かれる。＃７０ワイヤメッシュがその板の１つに取り付けられる。既知の長さの導波路ファイバーを２枚の板の間に挟み３０ニュートンの力で板を加圧して参照減衰が測定される。次に、７０ニュートンの力で板を加圧してｄＢ／ｍ単位の減衰の増加が測定される。減衰の増加は導波路の横荷重ワイヤメッシュ（ＬＬＷＭ）減衰である。

「ピンアレイ」曲げ試験によって導波路の曲げに対する相対耐性が比較される。この試験を実行する場合、実質的に曲げ損失が誘起されていない状態で、導波路ファイバーの減衰損失が測定される。次に、導波路ファイバーをピンアレイに巻設して再度減衰が測定される。曲げによって誘起された損失は２つの測定減衰量の差である。ピンアレイは平面上に縦方向一列に固定された１０本の円筒ピンである。ピンの中心と中心との間隔は５ｍｍであり、ピンの直径は０．６７ｍｍである。試験中、導波路ファイバーがピン表面の一部に馴染むよう十分な張力が与えられる。

所定のモードにおけるファイバーの理論的カットオフ波長、「理論的ファイバー・カットオフ」又は「理論的カットオフ」は、そのモードにおいて、それ以上の波長の導波光が伝搬できない波長を意味する。数学的な定義は「Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ」、Ｊｅｕｎｈｏｍｍｅ、ｐｐ．３９−４４、Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９９０に見られ、理論的ファイバー・カットオフは、外側クラッドにおいてモード伝搬定数が平面波伝搬定数と等しくなる波長であると記されている。

実効ファイバー・カットオフは、曲げ及び／又は機械的な圧力に誘発される損失によって理論的カットオフより低くなる。これに関連して、カットオフはＬＰ１１及びＬＰ０２モードのより高い方を意味する。一般に、測定においてＬＰ１１とＬＰ０２は識別されないが、スペクトル測定において（マルチモード参照法により）階段状のスペクトル、即ち当該モードにおいて測定されたカットオフより長い波長の出力が観測されないことから両モードは明らかである。実際のファイバー・カットオフは、標準の２ｍファイバー・カットオフ試験、ＦＯＴＰ−８０（ＥＩＡ−ＴＩＡ−４５５−８０）を用いて測定され、「２ｍファイバー・カットオフ」又は「実測カットオフ」としても知られている「ファイバー・カットオフ波長」が得られる。ＦＯＴＰ−８０標準試験においては、制御された量の曲げを与えることによって高次モードが除去されるか、ファイバーのスペクトル応答がマルチモード・ファイバーの応答に正規化される。

ケーブル・カットオフ波長、又は「ケーブル・カットオフ」はケーブル環境において受ける、より厳しい曲げおよび機械的圧力により、実測ファイバー・カットオフより低くなる。ＥＩＡ−ＴＩＡ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ、即ちＦＯＴＰとして広く知られている、米国電子工業会−米国電気通信工業会のＦｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ Ｓｔａｎｄａｒｄｓの一部であるＥＩＡ−４４５、Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃｓ Ｔｅｓｔ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅに記載されているケーブル・カットオフ試験により、ケーブル化後の実際の状況を近似することができる。ケーブル・カットオフの測定は、ＥＩＡ−４５５−１７０、Ｃａｂｌｅ Ｃｕｔｏｆｆ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ ｂｙ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ Ｐｏｗｅｒ、即ち「ＦＯＴＰ−１７０」に記載されている。別に断りのない限り、光学特性（例えば、分散、分散勾配等）は、ＬＰ０１モードにおけるものである。

単にリンクとも呼ばれる導波路ファイバー通信リンクは、光信号送信機、光信号受信機、及び各々がそれぞれ送信機及び受信機に接続された端部を有し、その間に光信号を伝搬させる一定の長さの導波路ファイバー又はファイバーから構成されている。一定の長さの導波路ファイバーは、端部と端部とを接合又は接続した一連の複数の短い導波路ファイバーから成ることができる。リンクはその他、光増幅器、光減衰器、光アイソレータ、光スイッチ、光フィルタ、又は多重化又は逆多重化装置のような光構成装置を含むことができる。相互接続された一群のリンクを通信システムと呼ぶことができる。

本明細書において、「光ファイバー・スパン」は、例えば、２つの光増幅器間又は多重化装置と光増幅器との間のように、光装置と光装置との間に延在する一定の長さの光ファイバー又は直列に溶着された複数のファイバー光を含んでいる。スパンはここに開示するように１つ以上の光ファイバー・セクションから成ることができると共に、所望のシステム性能、又は、例えば、スパンの終端における残留分散のようなパラメータについて所望の結果が得られるよう選択された別の光ファイバーから成る１つ以上のセクションから成ることができる。

本発明の実施の形態
以下、幾つかの例を添付図面に示した本発明の実施の形態について説明する。図面全体を通し、同一又は同様の部品については可能な限り同じ参照番号を付してある。図面全体を通し参照番号１０で示す、本発明の光ファイバーの１つの実施の形態を図１Ａに示す。導波路ファイバー１０は、波長１５５０ｎｍにおいて、約１００μｍ^２以上の実効面積（例えば、波長１５５０ｎｍにおいて、１００μｍ^２〜１６０μｍ^２、１０５μｍ^２〜１５０μｍ^２、１２０μｍ^２〜１４０μｍ^２）及びα値、１．５≦α≦１０を有するコア１２とコアを囲むクラッド２０とを備えている。本明細書において説明する例示的なファイバーのα値の一般的な範囲は１．５〜４であり、例えば、１．８≦α≦３である。本ファイバーの例示的な屈折率プロファイル（半径に対する相対屈折率デルタ）の概略を図１Ｂに示す（実線）。

コア１２はＧｅを含まず、中心コア領域１４、中心コア領域１４を囲み直接隣接する第１の環状コア領域１６、及び第１の環状コア領域１６を囲み直接隣接する第２の環状コア領域１８から成っている。中心コア領域１４は、中心線から外方に半径０μｍ≦ｒ_１≦２μｍまで放射状に延在し、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_１（ｒ）を有し、−０．１％≦Δ_１（ｒ）≦０．１２％（例えば、−０．０８％≦Δ_１（ｒ）≦０．１％）である。一部の実施の形態においては−０．０６％≦Δ_１（ｒ）≦０．０６％である。また、中心コア領域１４は最大相対屈折率パーセントΔ_１ＭＡＸを有している。本明細書において説明する例示的な実施の形態において、Δ_１ＭＡＸはファイバーの中心線（ｒ＝０）において生じる。

第１の環状コア領域１６はα値、１．５≦α≦１０（例えば、２≦α≦８、１．５≦α≦６、１．５≦α≦４．５、２≦α≦４、又は２≦α≦３．５）を有し、外半径ｒ_２まで延在している。外半径ｒ_２は６μｍ≦ｒ_２≦１０μｍ、好ましくは７μｍ≦ｒ_２≦１０μｍ、より好ましくは７．５μｍ≦ｒ_２≦９μｍである。また、第１の環状コア領域１６は、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率プロファイルΔ_２（ｒ）、最小相対屈折率Δ_２ＭＩＮ、及び最大相対屈折率Δ_２ＭＡＸ（Δ_１ＭＡＸ≧Δ_２ＭＡＸ）を有し、半径ｒ＝２μｍにおける相対屈折率が（ａ）−０．１５≦Δ_２（ｒ＝２μｍ）≦０．１、及び（ｂ）Δ_１ＭＡＸ≧Δ_２（ｒ＝２μｍ）である。一部の実施の形態において、−０．０８≦Δ_２（ｒ＝２μｍ）≦０．１又は−０．１５≦Δ_２（ｒ＝２μｍ）≦０である。一部の実施の形態において、Δ_２ＭＡＸ＝Δ_２（ｒ＝２μｍ）である。一部の実施の形態において、−０．４５％≦Δ_２ＭＩＮ≦−０．２５％、例えば、−０．４％≦Δ_２ＭＩＮ≦−０．３％又は−０．４５％≦Δ_２ＭＩＮ≦−０．３％である。

第２の環状コア領域１８はフッ素がドープされて成り、第１の環状領域１６を囲み直接隣接している。一般に、本明細書において説明する実施の形態によれば、第２の環状コア領域は０．４〜２重量％のフッ素、例えば、０．４〜１．６重量％又は０．８〜１．６重量％のフッ素を含んでいる。

第２の環状コア領域１８は半径ｒ_３まで延在し、１５μｍ≦r_３≦３１μｍ（例えば、２０μｍ≦r_３≦３０μｍ又は２５μｍ≦r_３≦２９．５μｍ）であり、純シリカを基準に算出した％表示の負の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_３（ｒ）を有している。最小相対屈折率パーセントΔ_３ＭＩＮが、（ａ）Δ_３ＭＩＮ＜Δ２（ｒ＝２μｍ）及びΔ_３ＭＩＮ≦Δ_２ＭＩＮ、且つ（ｂ）−０．５％≦Δ_３ＭＩＮ≦−０．２５％である。例えば、一部の実施の形態において、−０．５％≦Δ_３ＭＩＮ≦−０．３％である。少なくとも一部の実施の形態において、Δ_３（ｒ）は最大相対屈折率パーセントΔ_３ＭＡＸも有し、Δ_３ＭＡＸ≧Δ_３ＭＩＮである。一部の好ましい実施の形態において、−０．４５％≦Δ_３ＭＩＮ≦−０．３％であり、別の好ましい実施の形態において、−０．４％＜Δ_３ＭＩＮ＜−０．３％である。例えば、Δ_３ＭＩＮは−０．２７％、−０．２８％、−０．２９％、−０．３％、−０．３５％、−０．３８％、−０．４％、−０．４２％、又はこれ等の数字の間の任意の値であってよい。少なくとも一部の実施の形態において、Δ_３ＭＡＸ＝Δ_３（ｒ＝ｒ_２）＝Δ_２ＭＩＮであり、−０．４５％≦Δ_３（ｒ＝ｒ_２）≦−０．３％である。

第２の環状コア領域１８が比較的平坦な相対屈折率プロファイルを有している場合、Δ_３ＭＡＸ−Δ_３ＭＩＮ＜０．０３％であり、半径ｒ_３はクラッド２０の始まりに対応すると定義される。一部の例示的な環状コア領域１８は、クラッド２０の始まり直前の半径ｒ_３においてΔ_３ＭＩＮに達する。

一部の実施の形態において、ｒ_２／ｒ_１の比が３〜５である。ｒ_２／ｒ_１の比が３．５≦ｒ_２／ｒ_１≦４．５であることが好ましい。ｒ_２≦１０μｍでありｒ_３≦３５μｍであることが好ましい。一部の実施の形態において、ｒ_３≦３０μｍ、例えば、２０μｍ≦ｒ_３≦２９μｍである。一部の実施の形態において、ｒ_３／ｒ_２の比が２．５≦ｒ_３／ｒ_２≦５（又は０．２≦ｒ_２／ｒ_３≦０．４）、例えば２．７≦ｒ_３／ｒ_２≦４．５（又は０．２２≦ｒ_２／ｒ_３≦０．３７）である。

クラッド２０はコア１２を囲み、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントΔ４（ｒ）を有し、Δ４（ｒ）≧Δ_３ＭＩＮである。一部の例示的な実施の形態において、Δ４（ｒ）≧Δ_３ＭＡＸである。クラッド２０は最小相対屈折率パーセントΔ_４ＭＩＮを有し、Δ_４ＭＩＮが−０．４％＜Δ_４ＭＩＮ＜−０．２％であることが好ましい。一部の例示的な実施の形態において、コア１２及びクラッド２０がダウンドーパントとしてＦを含有している。これ等の実施の形態において、第１及び第２環状コア領域１６及び１８に含まれるＦの量が、中心コア領域１４に含まれるフッ素の量より多い。第１及び第２環状コア領域１６及び１８に含まれるＦの量は、半径が増大するにつれ多くなることが好ましい。Ｆの濃度は０．１〜２．０重量％まで、好ましくは０．１〜１．６％重量まで、例えば、０．２〜１．６重量％まで増大させることができる。一部の実施の形態において、光ファイバーは５００ｐｐｍを超えるフッ素をコアに含み、５０００ｐｐｍを超えるフッ素をクラッドに含んでいる。

一部の例示的な実施の形態において、コア１２は少なくとも１つのアルカリ金属酸化物ドーパントも含有している。ここで、アルカリは、例えば、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｃｓ、及びＲｂである。一部の例示的な実施の形態において、コア１２は重量％で２０ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍ、より好ましくは５０〜５００ｐｐｍ、最も好ましくは５０〜３００ｐｐｍのＫから成るＫ_２Ｏを含有している。ファイバー１０は塩素を含有することもできる。コア１２の塩素量は重量％で１５００ｐｐｍ未満であり、クラッド２０の塩素量は５００ｐｐｍ未満であることが好ましい。「ｐｐｍ」は、別に明記しない限り、重量で１００万分の１又は重量ｐｐｍを意味し、重量％による測定は１０，０００倍することによってｐｐｍに変換することができる。

光ファイバーの相対屈折率プロファイルは、１５５０ｎｍの波長λにおける減衰が０．１７ｄＢ／ｋｍ以下となるよう選択される。例えば、１５５０ｎｍの波長λにおける減衰が０．１４５ｄＢ／ｋｍ〜０．１７ｄＢ／ｋｍ、より好ましくは０．１４５ｄＢ／ｋｍ〜０．１６５ｄＢ／ｋｍ、最も好ましくは０．１４５ｄＢ／ｋｍ〜０．１６０ｄＢ／ｋｍとなるよう選択される。１５５０ｎｍの波長λにおける減衰値は０．１５ｄＢ／ｋｍ〜０．１７ｄＢ／ｋｍ、又は０．１４５ｄＢ／ｋｍ〜０．１６５ｄＢ／ｋｍの範囲であり、例えば、０．１４９ｄＢ／ｋｍ、０．１５ｄＢ／ｋｍ、０．１５２ｄＢ／ｋｍ、０．１５３ｄＢ／ｋｍ、０．１５５ｄＢ／ｋｍ、０．１５８ｄＢ／ｋｍ、０．１６ｄＢ／ｋｍ、０．１６２ｄＢ／ｋｍ、０．１６５ｄＢ／ｋｍ、０．１６８ｄＢ／ｋｍ、又は０．１７ｄＢ／ｋｍである。少なくとも一部の実施の形態において、１５５０ｎｍの波長における分散Ｄが１９≦Ｄ≦２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、少なくとも一部の実施の形態において、零分散波長λ_０を有し、１２６０ｎｍ≦λ_０≦１２９０ｎｍである。一部の実施の形態において、２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦Ｄ≦２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、１２６０≦λ_０≦１２９０、及び直径２０ｍｍのマンドレルに巻設したときの１５５０ｎｍにおけるマクロベンド損失が１ｄＢ／巻き未満である。少なくとも一部の実施の形態において、光ファイバーの実効面積Ａｅｆｆ＞１２０μｍ^２、１５５０ｎｍにおける分散が２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満となるよう相対屈折率プロファイルが設定される。

以下の実施例によって、本発明を更に明らかにする。

例示的な一連の光ファイバーの実施の形態である実施例１〜１１及び比較ファイバー（比較例１）の特性を表１〜４に示す。比較ファイバーのプロファイルを図１Ｂに概略的に示す（破線）。図２〜４は、ファイバー実施例２、６、８、及び９にそれぞれ対応している。これ等の光ファイバーの実施の形態による実施例１〜１１において、−０．０５％≦Δ_１ＭＡＸ≦０．１２％、Δ_２（ｒ＝２μｍ）≒０．０５％、−０．４％≦Δ_２ＭＩＮ≦−０．２５％、−０．４１％≦Δ_３ＭＩＮ≦−０．２５％、ｒ_２/ｒ_１が３≦ｒ_２/ｒ_１≦４．５、及びｒ_３＜３０μｍである。少なくとも一部の実施の形態において、Δ_２ＭＩＮ＝Δ_３ＭＡＸである。少なくとも一部の実施の形態において、第２の環状コア領域１８の相対屈折率デルタが比較的一定であるため、Δ_２ＭＩＮ＝Δ_３ＭＩＮである。また、別の実施の形態において、Δ_２（ｒ＝２μｍ）又はΔ_２ＭＡＸが、その領域に存在するダウンドーパントに応じ、（シリカを基準に）０％〜−０．１０％の範囲である。光ファイバー１０の一部の実施の形態は１．５〜１０のアルファ値を有しているが、実施例１〜１１の光ファイバーの実施の形態のアルファ（α）値は４未満、即ち１．８〜３の範囲である。

これ等の例示的なファイバーのモデル化したプロファイルのパラメータを表１及び２に示す。これ等の例におけるクラッド２０の外半径は６２．５μｍであった。これ等のファイバーの異なる領域におけるＦ量を表３に示す。表１及び２に示す例示的なファイバー１〜１１のモデル化した光特性を表４に示す。比較ファイバー（比較例１）は、表１に示す実施例３のファイバーと略同じ実効面積（１１８μｍ^２）及び同様の組成を有している。しかし、実施例３のファイバーがグレーデッドインデックス・コア（α＜１０、即ち、α＝２．２６であるのに対し、比較ファイバーはステップ型コア領域１８（α＞１０、即ち、α＝３０）を有しているため減衰が大きい。

これ等１１の例示的な実施の形態において、コア１２はシリカを主成分とし（ＳｉＯ_２）、コア（例えば、コア領域１６、１８）の少なくとも一部にフッ素がドープされている。表３は、コア領域１４の組成と共に、重量パーセント（ｗｔ％）で示したコア領域１６、１８、及びクラッド２０におけるフッ素Ｆの量を示している。図２及び３は、実施例２及び６のファイバーコア領域１８のＦの量が多いため、半径が大きくなるにつれΔ_３がより負になることを示している。図４は実施例８及び９のファイバーのコア領域１８内のＦの量が略一定であるため、この領域全体におけるΔ_３が略一定であることを示している。また、図２〜５は、ファイバー領域１６におけるＦの量が減少するにつれ、Δ_２の値が徐々に減少しΔ_２ＭＡＸからΔ_２ＭＩＮに変化することを示している。

実施例８及び９（表１の実施例８及び９）に対応する光ファイバーの実施の形態において、Δ_２ＭＩＮ＝Δ_３ＭＩＮであり、第２の環状領域１８全体のガラス組成は一定である（図４）。すべての例示的な実施の形態において、第２の環状領域１８に相当する堀領域を有している。堀領域（第２の環状領域１８）の最大屈折率デルタは第１の環状領域１６の最大屈折率デルタより低い。この堀（第２の環状領域１８）は屈折率Δ_４＞Δ_３ＭＩＮを有するクラッド２０に囲まれている。１１本すべてのファイバーの実施の形態（表１〜３の実施例１〜１１）において、ファイバーコア領域１６のＦ濃度は半径の増加と共に単調増加する。表１〜３の少なくとも一部のファイバーの実施の形態において、ファイバーコア領域１６及び１８両方のＦ濃度が半径の増加と共に単調増加する。更に、少なくとも一部のファイバーの実施の形態において、コア全体を通し、Ｆ濃度が半径ｒの増加と共に単調増加する。

第２の環状領域１８のボリューム（堀ボリューム）は−２０％‐μｍ^２未満であることが好ましく、−４０％‐μｍ^２未満であることがより好ましく、−５０％‐μｍ^２未満であることが更に好ましい。ここで、プロファイルボリュームは、クラッド領域の屈折率に対し、半径で重み付けした第２の環状コア領域の屈折率差を積分したものである。

光パワーをコア内に閉じ込めることにより、マイクロベンド損失を抑制し大実効面積と低減衰の両方を達成するためには、プロファイルボリュームがより負であることが望ましい。

表１及び２の例示的なファイバーは、表４に示すモデル化した光属性を有している。一部の光ファイバーの実施の形態は以下のモデル値を有している。ＬＰ１1の理論的なファイバー・カットオフ波長λ_Ｃが１３２０ｎｍ〜１５８０ｎｍ、１５５０ｎｍにおける分散Ｄが１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、より好ましくは１９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ〜２３又は２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、及び１５５０ｎｍにおける減衰が０．１７０ｄＢ／ｋｍ、例えば、０．１４５ｄＢ／ｋｍ〜０．１６０ｄＢ／ｋｍ．表１及び２に示す例示的なファイバーの少なくとも一部が、１１５μｍ^２超、好ましくは１２０μｍ^２超、より好ましくは１２５μｍ^２超の実効面積Ａｅｆｆを有している。これ等のファイバーの実施の形態のケーブル・カットオフ波長は１５２０ｎｍ未満、より好ましくは１５００ｎｍ未満、更に好ましくは１４５０ｎｍ未満である。これ等のファイバーの実施の形態の代表的な減衰は０．１５５ｄＢ／ｋｍ未満、より好ましくは０．１５ｄＢ／ｋｍである。

表４において、「勾配１５５０」はｐｓ／ｎｍ／ｋｍの単位で示す波長１５５０ｎｍにおける分散勾配、「ＭＦＤ１５５０」はマイクロメートル単位で示す波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径、「実効面積１５５０」は平方マイクロメートル単位で示す波長１５５０ｎｍにおけるファイバーの実効面積、「分散１５５０」はｐｓ／ｎｍ／ｋｍの単位で示す波長１５５０ｎｍにおける分散、「減衰１５５０」はｄＢ／ｋｍ単位で示す１５５０ｎｍにおける減衰、「ラムダ０」又は「λ_０」はｎｍ単位で示す零分散波長である。

実施例１０のファイバーのＡｅｆｆの実測値が１２４μｍ^２、α＝１．８、１５５０ｎｍにおける減衰が０．１５１ｄＢ／ｋｍであり、これは０．１７ｄＢ／ｋｍより低い値である。

実効面積が１１５μｍ^２を超えるファイバーの実施の形態において、光ファイバーがヤング率１．０ＭＰａ未満の一次被覆及びヤング率１２００ＭＰａを超える二次被覆を備えていることが好ましい。横荷重ワイヤメッシュ（ＬＬＷＭ）マイクロベンド損失が＜５ｄＢ、好ましくは＜４ｄＢ、より好ましくは＜３ｄＢである。ＬＰ１１カットオフ波長は１３５０〜１５００ｎｍであることが好ましく、１３８０〜１４５０ｎｍであることがより好ましい。

我々は一次及び二次被覆の特定の組合せによって、マイクロベンド特性、従って全体の減衰特性が著しく改善され、ファイバーの実効面積≧１１５μｍ^２、好ましくは≧１２０μｍ^２、更に好ましくは≧１２０μｍ^２が可能であることを見出した。少なくとも１１５μｍ^２の実効面積を有する光ファイバーは、クラッド２０を接触包囲する一次被覆Ｐを備えていることが好ましい。一次被覆Ｐは１．０ＭＰａ未満、好ましくは０．９未満のヤング率を有していることが好ましく、好ましい実施の形態において、ヤング率は０．８ＭＰａ以下である。この光ファイバーは、一次被覆Ｐを接触包囲する二次被覆Ｓを更に備えている。二次被覆は１２００ＭＰａを超えるヤング率を有していることが好ましく、１４００ＭＰａを超えるヤング率を有していることがより好ましい。

本明細書において、一次被覆の硬化ポリマー材料のヤング率、破断張力、及び引張強度は、厚さ略０．００３インチ（７６μｍ）〜０．００４インチ（１０２μｍ）、幅略１．３ｃｍのフィルム状の材料サンプルを張力試験装置（例えば、シンテックＭＴＳ引張試験機又はインストロン万能材料試験システム）を用いて、ゲージ長５．１ｃｍ、試験速度２．５ｃｍ／分で測定したものである。

例示的な実施の形態において、一次被覆Ｐは被覆光ファイバーの予測される最低使用温度より低いガラス転移温度を有していることが好ましい。一部の実施の形態において、一次被覆Ｐが−２５℃未満、より好ましくは−３０℃未満のガラス転移温度を有している。迷走光信号が光ファイバーのコアに到達しないようにするため、一次被覆Ｐが光ファイバーのクラッドより高い屈折率を有していることが望ましい。例えば、波長１５５０ｎｍにおける伝送光ファイバーのコア及びクラッドの屈折率の値は、それぞれ１．４４７及び１．４３６であるため、１５５０ｎｍにおける一次被覆Ｐの屈折率は１．４４より高いことが望ましい。一次被覆Ｐは熱及び加水分解劣化期間中においてガラス・ファイバーに対し適切な粘着性を維持する一方、ファイバー接合のために剥離可能でなければならない。一般に、一次被覆Ｐの厚さは２５〜５０μｍ（例えば、略３２．５μｍ）であり、液体として光ファイバーに塗布され硬化される。

一次被覆Ｐは、オリゴマー及び少なくとも１つのモノマーを含む一次硬化性組成物の硬化生成物であることが好ましい。一次被覆の形成に用いられる一次硬化性組成物は光開始剤を含むこともできる。

本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本発明に対し様々な改良および変更が可能であることは当業者にとって明らかである。従って、本発明は、添付のクレーム及びその均等物の範囲に属する限り、本発明に対する改良及び変更も包含するものである。

１０ 光ファイバー
１２ コア
１４ 中心コア領域
１６ 第１の環状コア領域
１８ 第２の環状コア領域
２０ クラッド

Claims (10)

1. （ｉ）波長１５５０ｎｍにおいて１００μｍ²〜１５０μｍ²の実効面積を有し、Ｇｅを含まないコアであって、
   （ａ）中心線から外方に半径ｒ_１まで放射状に延在して成り、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_１（ｒ）を有する中心コア領域であって、−０．１％≦Δ_１（ｒ）≦０．１２％であり、最大相対屈折率パーセントΔ_１ＭＡＸを有する中心コア領域、
   （ｂ）前記中心コア領域を囲み直接隣接し、α値１．５≦α≦１０を有し、外半径ｒ_２まで延在して成る第１の環状コア領域であって、６μｍ≦ｒ_２≦１０μｍであり、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_２（ｒ）、最小相対屈折率Δ_２ＭＩＮ、及び最大相対屈折率Δ_２ＭＡＸを有し、半径ｒ＝２μｍにおける相対屈折率が
   −０．４５≦Δ_２≦０、−０．２５≧Δ_２ＭＩＮ≧−０．４５、及びΔ_1ＭＡＸ≧Δ_２（ｒ＝２μｍ）
   である第１の環状コア領域、及び
   （ｃ） 前記第１の環状コア領域を囲み直接隣接し、半径２０μｍ≦ｒ_３≦３０μｍまで延在して成り、純シリカを基準に算出した％表示の負の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_３（ｒ）及び最小相対屈折率パーセントΔ_３ＭＩＮを有し、
   −０．５％＜Δ_３ＭＩＮ＜−０．２５％及びΔ_３ＭＩＮ≦Δ_２ＭＩＮ
   であるフッ素をドープした第２の環状コア領域から成るコアと、
   （ｉｉ） 前記コアを囲み、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントΔ_４（ｒ）及び最小相対屈折率デルタΔ_４ＭＩＮを有し、−０．４％＜Δ_４ＭＩＮ＜−０．２％
   であるクラッドと、
   を備えた光導波路ファイバーであって、
   波長１５５０ｎｍにおける減衰が０．１７ｄＢ／ｋｍ以下となるよう、該ファイバーの相対屈折率プロファイルが選択されて成ることを特徴とする光導波路ファイバー。
2. 前記α値が１．５≦α＜６であり、波長１５５０ｎｍにおける減衰が０．１６５ｄＢ／ｋｍ以下となるよう、前記相対屈折率プロファイルが選択されて成ることを特徴とする請求項１記載の光導波路ファイバー。
3. （ｉ）−０．４５≦Δ_３ＭＩＮ≦−０．３％、及び／又は（ｉｉ）−０．０８％≦Δ_２（ｒ＝２μｍ）≦０．１１％、及び／又は（ｉｉｉ）−０．４％≦Δ_２ＭＩＮ≦−０．３％、０．２≦ｒ_２／ｒ_３≦０．４、ｒ_２≦１０μｍ、及びｒ_３≦３５μｍ、及び／又は（ｉＶ）０．２２≦ｒ_２／ｒ_３≦０．３７、及びｒ_３≦３０μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の光導波路ファイバー。
4. 波長１５５０ｎｍにおいて分散Ｄを有し、１９≦Ｄ≦２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の光導波路ファイバー。
5. （ｉ）前記実効面積が１００μｍ^２〜１４０μｍ^２であり（ｉｉ）前記フッ素をドープした第２の環状領域が０．１重量％〜１．６重量％のフッ素を含んで成ることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の光導波路ファイバー。
6. （ｉ）前記コアが５００ｐｐｍを超えるフッ素を含むと共に前記クラッドが５０００ｐｐｍを超えるフッ素を含んで成るか、又は（ｉｉ）前記コアが１５００ｐｐｍ未満の塩素を含むと共に前記クラッドが５００ｐｐｍ未満の塩素を含んで成ることを特徴とする請求項３記載の光導波路ファイバー。
7. （ａ）前記中心コア領域が中心線から外方に半径ｒ_０まで放射状に延在して成り、０μｍ≦ｒ_０≦２μｍであって、純シリカを基準に算出した％表示の相対屈折率パーセントプロファイルΔ_１（ｒ）を有し、（ｂ）Δ_１ＭＡＸ≦０．１１％、（ｃ）波長１５５０ｎｍにおける減衰が０．１５ｄＢ／ｋｍ〜０．１６ｄＢ／ｋｍとなるよう前記相対屈折率プロファイルが選択され、（ｄ）波長１５５０ｎｍにおいて分散Ｄを有し、２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ≦Ｄ≦２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、１２６０ｎｍ≦λ_０≦１２９０ｎｍ、及び１５５０ｎｍにおけるマクロベンド損失が直径２０ｍｍのマンドレルに巻設したとき１ｄＢ／巻き未満であることを特徴とする請求項１記載の光導波路ファイバー。
8. ａ．１．０ＭＰａ未満のヤング率を有する一次被覆と、
   ｂ．１２００ＭＰａを超えるヤング率を有する二次被覆と、
   を更に備え、
   １１５μｍ^２を超える実効面積を有して成ることを特徴とする請求項１〜５及び７いずれか１項記載の光導波路ファイバー。
9. ケーブル・カットオフ波長が１４５０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項８記載の光導波路ファイバー。
10. （ｉ）実効面積Ａｅｆｆ＞１２０μｍ^２を有し、分散が２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満となるよう前記相対屈折率プロファイルが設定されて成るか、又は（ｉｉ）前記コアの少なくとも一部がアルカリを含んで成ることを特徴とする請求項１〜３、７、８、及び９いずれか１項記載の光導波路ファイバー。