JP4539006B2

JP4539006B2 - 光ファイバおよびその製造方法

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Publication number: JP4539006B2
Application number: JP2001581166A
Authority: JP
Inventors: 健美長谷川; 正志大西; 英資笹岡; 正幸西村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-05-01
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: EP1298463B1; DK1298463T3; EP1298463A4; EP1298463A1; KR100803929B1; WO2001084198A1; KR20020093106A; AU2001241172A1; DE60137770D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送路として好適な光ファイバ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、区間ごとにファイバ特性の異なる複数種類のファイバを組み合わせて光伝送路を構成することによって、１種類のファイバ特性のみからなる光ファイバでは解決できなかった課題を解決する分散マネジメントファイバが、例えば、USP 5,894,537に開示されている。この分散マネジメントファイバでは、正の波長分散を有する区間と負の波長分散を有する区間とを組み合わせて分散マネジメント伝送路が構成され、波長の異なる光信号間での非線形光学現象による伝送特性劣化と累積波長分散による光パルスの広がりとを同時に低減することが可能となっている。
【０００３】
このような分散マネジメントファイバの製造方法として、例えば、次の２種類の方法を挙げることができる。第１の方法は、コア領域の屈折率をファイバ軸方向に変化させる方法である。例えば、紫外線照射に伴い屈折率を変動させ得る媒体をコア領域に予め添加しておく。光ファイバは線引後に紫外線を照射され、所望の屈折率を得る。第２の方法は、コア領域の径をファイバ軸方向に変化させる方法である。
【０００４】
しかしながら、上記の２種類の方法のいずれも、以下に示す問題がある。第１の方法では、通常、紫外線照射による屈折率変化が１０^-3程度と小さく、波長分散のファイバ軸方向の変化量を大きくすることが困難である。このため、局所波長分散の絶対値を大きくすることができず、異なる波長を有する光信号間の非線形光学現象を十分に抑制することができない。また、波長分散スロープの符号をファイバ軸方向で変化させることも困難であり、累積波長分散スロープが増加する。その結果、累積波長分散が十分に小さくなる波長帯域が狭くなり、光伝送路の伝送容量が小さくなってしまう。
【０００５】
また、第２の方法では、断面内の屈折率分布をファイバ軸方向に大きく変化させることが難しい。負の波長分散スロープを得るためには、ディプレスト部を有する屈折率分布、すなわち、高屈折率のコア領域と低屈折率の外側クラッド領域との間に、外側クラッド領域よりも低い屈折率を有する内側クラッド領域（ディプレスト部）が存在する屈折率分布が適している。一方、正の波長分散スロープを得るためには、ディプレスト部を有さない屈折率分布、すなわち、外側クラッド領域において屈折率が最小となる屈折率分布が適している。だが、ディプレスト部のある屈折率分布を有する区間とディプレスト部のない屈折率分布を有する別の区間とを有するプリフォームを作製することは困難である。そのため、累積波長分散スロープの絶対値が大きくなり、累積波長分散の絶対値が十分に小さくなる波長帯域が狭くなる。
【０００６】
さらに、波長分散のファイバ軸方向の変化が急峻になるにつれてファイバの製造がより難しくなる。例えば、外径５０ｍｍのプリフォームから、外径１２５μｍの光ファイバを製造する際に、波長分散をファイバ軸方向に６４０ｍの周期で変化させるためには、プリフォームにおけるコア径を軸方向に４ｍｍの周期で変化させる必要がある。このため、コアプリフォームを研削する場合には微細加工技術が必要となり、コアプリフォームを延伸する場合には精密局所加熱を行う技術が必要となる。さらに、波長分散の軸方向の変化周期を短くするほどプリフォームの加工個所は増大し、製造の労力が増大してしまう。
【０００７】
USP5,995,695に開示されているように、従来から、正の波長分散と正の波長分散スロープを補償するための負の波長分散と負の波長分散スロープを有する分散補償ファイバが知られている。しかし、正の波長分散と負の波長分散スロープを有する分散補償ファイバは知られておらず、負の波長分散と正の波長分散スロープの補償は困難であった。ましてや、正の波長分散と負の波長分散スロープを有する区間と、負の波長分散と正の波長分散スロープを有する区間を有する分散マネジメントファイバは知られていない。そのため、従来の分散補償ファイバでは使用波長帯域の短波長側に、局所波長分散が実質的にゼロとなる局所ゼロ分散波長が存在していた。この波長近傍の帯域は四光波混合や交差位相変調による伝送品質劣化のために波長多重伝送に適さないので、従来の分散マネジメントファイバでは、使用帯域の短波長側への拡張ができなかった。
【０００８】
局所波長分散の設定に高い自由度を有するいわゆる微細構造光ファイバがUSP 5,802,236に開示されている。この微細構造光ファイバは、クラッド領域に微細構造（通常は空孔）を有し、コア領域とクラッド領域との間の実効屈折率差を大きくすることが可能である。この結果、絶対値の大きな波長分散や、小さなモードフィールド径を実現することができる。
【０００９】
こうした微細構造光ファイバの製造方法は、USP 5,802,236に開示されており、チューブまたはロッドを束ねて微細構造ファイバが線引されるプリフォームを形成するものである。別の微細構造ファイバの製造方法として、WO00/16141国際公開公報に開示されている方法では、所定の形状を有する複数のロッドを束ねて微細構造ファイバが線引されるプリフォームを形成する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
微細構造光ファイバにおいて、波長分散やモードフィールド径に関して所望の特性を得るためには、ファイバ中の空孔面積率、ファイバ断面における所定の領域の面積に対する空孔が占める面積の比率、を正確に制御することが重要である。
【００１１】
しかしながら、USP 5,802,236の従来の方法では、チューブ間の間隙のために空孔面積率の正確な制御が困難であった。線引後の光ファイバにチューブ間の間隙が残らないようにするためには、チューブの空孔内の圧力を間隙の圧力より高くする必要がある。しかしながら、そのような操作はプリフォーム内の圧力の選択的操作を必要とするため困難である。一方、チューブ間の間隙をファイバの空孔として残すよう線引すれば、選択的圧力操作を行う必要はなくなる。しかし、チューブ同士の密着性を保持するのが困難であり、プリフォームの断面構造が変形しやすい。同じ問題は、上記のWO00/16141国際公開公報に開示されている方法でも同様に発生する。
【００１２】
さらに、線引後の光ファイバの強度の向上や線引中のファイバ断線の防止のためには、線引温度を高くすることが望ましい。しかし、プリフォームの温度を上げるとプリフォームの粘度が下がり空孔がつぶれやすくなってしまう。そのため、線引温度を高くするためには空孔内圧力を上昇させる必要がある。しかし、上述したようにチューブ及び／又はロッドでプリフォームを形成する従来技術では、選択的な圧力操作が困難であるため、空孔内圧力を上昇させると間隙内の圧力も高くなり、線引後の光ファイバには、プリフォーム中の間隙に対応する意図しない空孔が発生しやすく、断面内の微細構造も不揃いになりやすい。この結果、線引温度を上げてファイバ強度を向上させることは実行不可能だった。
【００１３】
上述したように、従来は、局所波長分散やモードフィールド径のような光学特性を自在に設定した微細構造光ファイバを製造することは困難であった。ましてやその光学特性を軸方向に故意に変えた分散マネジメントファイバを実現することはより困難であった。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、累積波長分散スロープが小さく、使用波長帯域を短波長側に拡大することが可能な分散マネジメントファイバ、負の波長分散と正の波長分散スロープの補償を実現する分散補償ファイバとこれらの光ファイバを容易かつ確実に製造する方法とを提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る光ファイバは、所定波長において波長分散が所定の正の値ｘ以上でかつ波長分散スロープが負の第１種区間と、同一波長において波長分散が−ｘ以下かつ波長分散スロープが正の第２種区間とを有し、各区間は、コアと、このコアを包囲し、その平均屈折率がコアよりも低いクラッドとを有しており、少なくとも一方の区間のコア及びクラッドの少なくとも一方に光ファイバを構成する主媒質とは異なる屈折率を有する副媒質からなる複数の領域が断面内に間隔をおいて配置されており、これら副媒質からなる領域の断面積および屈折率の少なくとも一方を軸方向で変化させており、副媒質からなる領域の断面積および屈折率の少なくとも一方が光ファイバの軸方向に連続的に変化するとともに、他方は一定もしくは連続的に変化する所定以上の長さの遷移区間を第１種区間と第２種区間の間に有している光ファイバである。
【００１６】
このような構造により、累積波長分散によるパルス広がりと非線形光学効果による伝送品質劣化とを使用波長帯域として用いることのできる広い波長帯域にわたって抑制できる。さらに、短波長側の使用帯域に隣接する波長帯域を局所波長分散が実質的にゼロとなる局所ゼロ分散波長から離すことができる。局所ゼロ分散波長近傍の波長帯域は、前述した非線形光学現象に伴う伝送品質劣化が起こりやすく、波長多重伝送には好適でない。しかし、本発明に係る光ファイバによれば、使用波長帯域の短波長側の波長帯域がこの局所ゼロ分散波長から離れているので、使用波長帯域を必要に応じて短波長側へと拡大することが可能となる。また、遷移区間により断面積あるいは屈折率の軸方向に沿った変化量を十分に緩やかにすることができるので、遷移ファイバ区間におけるモード間結合による損失を低減することができる。その結果、ファイバ全体での伝送損失の低減が可能となる。
【００１７】
ここで、主媒質とは、石英ガラスのようにその媒質だけで光ファイバを構成することが現実的に可能な媒質をいう。光ファイバは主媒質からなる領域を一つだけ有していなければならない。一方、副媒質は、主媒質によって囲まれた領域に存在し、気体のようにその媒質だけでは光ファイバを構成することが現実的に不能である媒質であってもよい。真空もまた副媒質として使用可能である。
【００１８】
この副媒質からなる領域の断面積および屈折率の少なくとも一方を軸方向で変化させることで、軸方向の波長分散の変化量を大きくすることができ、局所波長分散を大きくすることができるので、異なる波長の光信号間の非線形光学現象を十分に抑制することができる。さらに、断面内の屈折率分布をファイバ軸方向に大きく変化させることが容易となる。これにより、あるファイバ区間では断面内屈折率分布がディプレスト部を有し、その他のファイバ区間では、ディプレスト部を有しない光ファイバを容易に実現できる。その結果、波長分散スロープの符号をファイバ軸方向で変化させることが可能となるので、累積波長分散スロープを十分に小さくすることができる。これにより、累積波長分散が十分に小さくなる波長帯域を広げることができ、それによって伝送容量が拡大する。
【００１９】
この所定波長における波長分散が第１種区間では、1ps/nm/kmより大きく、第２種区間では-1ps/nm/kmより小さく、かつ、波長分散の絶対値が1ps/nm/kmを下回るファイバ区間の長さが全長の1/10未満であることが好ましい。
【００２０】
このように、各ファイバ区間の長さと波長分散値を設定することで局所波長分散の絶対値は大きくなり、累積波長分散の絶対値は小さくなる。この結果、異なる波長の光信号間での非線形光学現象による伝送品質劣化と、累積波長分散による光パルス広がりをともに減少させた光ファイバを実現できる。このような光ファイバは、大容量光通信のための光伝送路として好適に使用できる。
【００２１】
ここで、副媒質を含まない区間が軸方向に間隔をおいて配置されていることが好ましい。このような光ファイバは、断面に副媒質を含まない区間で切断し、他の光ファイバと融着接続することができる。従来の微細構造光ファイバにおいては、微細構造が整合のためのコアの観察を困難にすることと、微細構造が融着により変形、崩壊しやすいことから接続が困難であり、光閉込効果が弱くなり、光減衰が増大していた。これに対して、本発明の光ファイバでは、融着による微細構造の変形、崩壊やコア観察が難しいといった問題が起こらないので、容易に融着接続を行うことができ、接続部における光減衰も小さくできる。
【００２２】
この副媒質からなる領域の断面積および屈折率の少なくとも一方を光ファイバの軸方向に所定の周期で変化させるとともに、他方は軸方向に一定もしくは同じ周期で変化させていることが好ましい。この構成により、局所波長分散がファイバ軸方向に周期的に変化する光ファイバを実現できる。このような光ファイバでは、ファイバ長を分散変化周期の整数倍で変化させても、累積波長分散がゼロとなる波長は変化しない。伝送路長の変化に伴う伝送路の波長分散特性の変化を低減できるので、伝送品質に影響を及ぼすことなく伝送路長を変更することが容易になる。この周期は１ｍを上回ることが好ましい。
【００２３】
主媒質は石英ガラスであり、副媒質は空気である構成をとってもよい。これにより、線引時に炉内温度や空孔内圧力を調整することで、空孔断面積をファイバ軸方向に容易に変化させることができる。シリカガラスと空気の比屈折率差は約３５％と大きいため、空孔断面積の変化により波長分散特性を大きく変化させることが可能である。この結果、従来の分散マネジメントファイバに比べて、波長分散特性をファイバ軸方向に沿って大きく変えることができる。また、シリカガラスと空気の透明度が高いため光ファイバの伝送損失を抑制できる。
【００２４】
本発明に係る光ファイバの製造方法は、副媒質として複数の空孔が軸方向に延在する本発明に係る光ファイバを製造する方法であって、軸方向に沿って断面積が一定の複数の空孔を有するプリフォームを用意し、この光ファイバから光ファイバを線引する各工程を備える製造方法であって、線引後の光ファイバの空孔面積率を求める副工程と、プリフォームの空孔内圧力を調整する副工程と、調整副工程に測定した空孔面積率をフィードバックする副工程とを含む。
【００２５】
線引後の光ファイバにおける空孔の断面積は、線引中の空孔内圧力に依存する。そのため、線引中の空孔内圧力を調整することで、線引後の光ファイバにおける空孔の断面積を所望の面積に変えることができる。さらに、プリフォームの形状をファイバ軸方向に変化させる必要が無いため、従来に比べて光ファイバを容易に製造することができる。また、空孔内圧力は迅速に変化させることができるので、ファイバの断面内屈折率分布がファイバ軸方向に急峻に変化する構造を容易に製造することができる。その結果、この方法は、上述した本発明に係る光ファイバの製造方法として好適である。さらに、線引後の光ファイバの空孔面積率を測定し、その結果を圧力調整副工程にフィードバックすることによって、プリフォームの長手方向の構造変動や、ファイバ線引環境の時間変動に起因する、光ファイバの長手方向の構造変動を抑制し、所望の光学特性を有する光ファイバを高い歩留まりで製造することができる。空孔の面積率は、プリフォーム又はファイバの断面内においてその断面の面積と空孔の全面積との比として定義される。
【００２６】
あるいは、本発明に係る光ファイバの製造方法は、軸方向にその断面積が一定の複数の副媒質からなる領域を有しているプリフォームを用意し、プリフォームから光ファイバを線引する方法であって、プリフォームを加熱する線引炉内の温度とプリフォームが線引炉を通過するのに要する時間の少なくとも一方を変えることで加熱条件を調整する副工程を含む。
【００２７】
線引中の副媒質領域の断面積の変化は、線引炉内の温度とプリフォームの加熱時間に依存する。線引炉内の温度とプリフォームの加熱時間の少なくとも一方を変化させることで、線引後の光ファイバ中の副媒質の断面積をファイバ軸方向に変化させることが可能となる。この結果、前述した本発明に係る光ファイバを好適に製造することができる。
【００２８】
ここで、線引後の光ファイバの空孔あるいは副媒質領域の面積率を測定し、測定した空孔あるいは副媒質領域の面積率によって線引炉内の温度及び／又はプリフォームの加熱時間をフィードバック制御することが好ましい。この操作により、プリフォームの長手方向の構造変動や、線引環境の時間変動に起因する、光ファイバの長手方向の構造変動を抑制し、所望の光学特性を有する光ファイバを高い歩留まりで製造することができる。
【００２９】
線引後の光ファイバにおける空孔または副媒質領域の面積率を求めるには以下の手法を用いることができる。第一の手法は、線引中のプリフォームの供給速度、ファイバを線引する速度、ファイバ径を測定し、これらの測定値とプリフォーム径とプリフォームの空孔（または副媒質領域）の面積率、後者2つは線引前に測定される、を用いて線引後の光ファイバにおける空孔（または副媒質領域）の面積率を求めるものである。所定の期間内に線引されるファイバのガラス容積は、同じ期間内に供給されるプリフォームのガラス容積に等しいから、線引後のファイバにおける空孔（または副媒質領域）の面積率は上述した値を測定することで求めることができる。第二の手法は、線引中のファイバを線引する速度、ファイバ径、線引張力、線引炉内の温度を測定し、これらの測定値から線引後の光ファイバにおける空孔（または副媒質領域）の面積率を計算するものである。線引張力は空孔（または副媒質領域）の面積率、線引速度、炉の温度に関係するから、面積率は上述した値を測定することで求めることができる。上記技術によって線引中の光ファイバの空孔（または副媒質領域）の面積率を把握することができるので、これらを線引条件にフィードバックすることにより、所望の光学特性を有する光ファイバを高い歩留まりで製造することができる。
【００３０】
さらに、本発明に係る光ファイバを製造する方法は、一体構造のプリフォームを作成し、このプリフォームの軸方向に沿って３個以上の空孔を穿ち、プリフォームの空孔表面を清浄化する前処理工程をさらに備え、線引工程は、空孔内への汚染物質の侵入を防止する副工程を含むことが好ましい。
【００３１】
このようにして製造されるプリフォームはチューブ及び／又はロッドを束ねる従来の方法によって作られるプリフォームと異なり、チューブ及び／又はロッド間の間隙によって形成される空孔を有しない。そのため、線引後の光ファイバにおける空孔面積率を所望の値に制御するのが容易であり、所望の光学特性を有する光ファイバを歩留まり良く製造することができる。さらに、空孔表面の清浄化が容易なので、低い伝送損失を有する光ファイバを製造できる。また、プリフォームが一体化されているため、製造の再現性もまた向上する。
【００３２】
プリフォームに空孔を穿つには、ガラス軟化点より高温下で穿孔器具をプリフォームに挿入し、プリフォームの温度が低下する直前ないし直後にこの穿孔器具をプリフォームから引き抜くことが好ましい。穿孔を行う際のプリフォームの粘度が低いので、穿孔に必要なエネルギーを低減でき、細く深い均一な径の空孔を容易に形成することができるから、得られる光ファイバの歩留まりを向上させることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００３４】
図１は、本発明に係る光ファイバ１０のファイバ軸方向断面図（縦断面図）である。また、図２、図３は、この光ファイバ１０の図１におけるII−II線、III−III線のそれぞれにおける横断面図である。
【００３５】
この光ファイバ１０は、コア領域１と、このコア領域１を包囲するクラッド領域２とを備えている。コア領域１は、Ｇｅ添加されたシリカガラスで形成される。クラッド領域２には、複数（Ｎ個）の空孔３が主媒質である純粋シリカガラスの断面内に配置されており、各空孔３は、後述する区間Ａとそれを軸方向に挟む遷移区間Ｃ部分において開口している。空孔３内の媒質（以下、副媒質と呼ぶ。）は空気である。
【００３６】
図１に示されるように、実施形態１における光ファイバ１０においては、区間Ａと区間Ｂとがファイバ軸方向に交互に配置されており、区間Ａのクラッド領域２は空孔３を包囲しているが、区間Ｂのクラッド領域２は主媒質のみからなり、空孔３を含まない。区間Ａと区間Ｂの間には、遷移区間Ｃが存在し、遷移区間Ｃにおける空孔断面積は、ファイバ軸に沿って区間Ｂ側へ向かうに連れて漸減している。区間Ａと区間Ｂの長さは、典型的には１００ｍ以上である。一方、遷移区間Ｃの長さは１ｍ以下とすることが好ましい。このように遷移区間Ｃの長さを区間Ａ、区間Ｂの長さに比べて短くすることで、遷移区間Ｃの光学特性が光ファイバ１０全体の光学特性に及ぼす影響を無視することができる。
【００３７】
コア領域１の直径は２ａ（例えば、ａ＝１．７４μｍ）であり、区間Ａ及び区間Ｂにおいて同一の値である。図２に示すように、区間Ａでは、ファイバ軸を中心とする半径ｂ（例えば、ｂ＝２．８１μｍ）の円周上に８個の半径ｒ（例えば、ｒ＝０．３９μｍ）の空孔３が等間隔で配置されている。空孔３の径はファイバの寸法に比べて小さいことから微細構造光ファイバと呼ばれる。コア領域１、クラッド領域２の主媒質、及び空孔３のそれぞれの屈折率ｎ₀、ｎ₁、ｎ₂は、例えばｎ₀＝１．４６５（Ｇｅ添加量１４ｍｏｌ％）、ｎ₁＝１．４４４、ｎ₂＝１．０である。区間Ａにおける横断面の屈折率分布は、空孔３を含む円環領域（半径２ｃ）をディプレスト部とする屈折率プロファイルに相当し（図４Ａ参照）、区間Ｂにおける横断面の屈折率分布は、空孔３を有しないことからディプレスト部を有さない屈折率プロファイルに相当する（図４Ｂ参照）。ディプレスト部の平均屈折率は
【００３８】
【数１】

によって定義され、ｃ＝２ｂ−ａとすると、ｎ₃＝１．４０５となる。
【００３９】
図５は、この光ファイバ１０の区間Ａ及び区間Ｂの波長分散特性の数値シミュレーション結果を示す図である。ここで、図５は、波長範囲１５１０ｎｍから１６００ｎｍについての結果を示している。図から明らかなように区間Ａでは、正の波長分散Ｄと負の波長分散スロープＳ＝ｄＤ／ｄλとを有し、区間Ｂでは、負の波長分散Ｄと正の波長分散スロープＳとを有する。詳細には、波長1550nmにおける波長分散Ｄと波長分散スロープＳは以下の通りである。区間Ａでは、Ｄ＝+29.7ps/nm/km、Ｓ＝-0.079ps/nm²/kmであり、区間Ｂでは、Ｄ＝-12.4ps/nm/km、Ｓ＝+0.033ps/nm²/kmである。そして、局所零分散波長が、使用波長帯域1510nm〜1600nmの長波長側に存在するため、使用波長帯域の短波長側への拡張が可能である。
【００４０】
図６は、長さ１の区間Ｂに対して、長さ０．４２の区間Ａを組み合わせた場合の平均波長分散Ｄ_avgを示す図である。平均波長分散Ｄ_avg及び平均波長分散スロープＳ_avgは、波長1550nmにおいて実質的にゼロとなる。ここで、平均波長分散と平均波長分散スロープとは、ファイバ全体の波長分散と波長分散スロープをファイバの長さで除した値としてそれぞれ定義される。そして、上記の比率で区間Ａ及び区間Ｂを有する光ファイバ伝送路では、1510nmから1600nmの広い波長帯域において平均波長分散の絶対値が1ps/nm/km以下となる。一方、図５に示されるように局所波長分散の絶対値は10ps/nm/km以上と大きい。また、遷移区間Ｃに相当する一部のファイバ区間においては局所波長分散の絶対値が小さく（例えば、1ps/nm/km以下）なるが、このようなファイバ区間の長さを区間Ａ及びＢの長さ（典型的には、１００ｍ以上）に比べて短く（例えば、１ｍ以下）できるので、遷移区間Ｃにおける非線形光学現象の影響は無視できる。従って、累積分散による光パルス広がりと、異なる波長の光信号間の非線形光学現象による伝送品質劣化を同時に抑制することができる。
【００４１】
このように、本実施形態の光ファイバ１０では、ファイバ断面内の屈折率分布をファイバ軸方向に大きく変化させることができるため、波長分散とその波長依存性をファイバ軸方向に大きく変化させることができる。そのため、１種類のファイバ区間からなる光ファイバでは実現が困難又は不可能である波長分散特性を実現することができる。特に、局所波長分散の絶対値が大きく、累積波長分散の絶対値が小さいという特性を実現することができる。
【００４２】
また、波長分散とその波長依存性のファイバ軸方向における変化を適切に設計することにより、1510nm〜1600nmの波長帯における波長分散が10ps/nm/kmより大きいファイバ区間Ａと、その波長帯における波長分散が-10ps/nm/kmより小さいファイバ区間Ｂとを有し、その波長帯における平均波長分散の絶対値が1ps/nm/kmよりも小さくなる光ファイバを実現することができる。本実施形態の光ファイバ１０では、従来の分散マネジメントファイバに比べてファイバ断面内の屈折率分布をファイバ軸方向に大きく変化させることによって、波長分散とその波長依存性をファイバ軸方向に大きく変化させることができるので、各区間における局所波長分散の絶対値を従来技術よりも大きくすることができる。その結果、累積波長分散による光パルス広がりを抑制すると同時に、異なる波長の光信号間での非線形光学現象による伝送品質劣化を従来技術よりも小さくすることができる。
【００４３】
また、本実施形態の光ファイバ１０では、従来の分散マネジメントファイバに比べて、ファイバ断面内の屈折率分布をファイバ軸方向に大きく変化させることによって、波長分散とその波長依存性をファイバ軸方向に大きく変化させることができる。そのため、後述する構成の光ファイバを容易に実現できる。すなわち、1510nm〜1600nmの波長帯における波長分散が10ps/nm/kmより大きいファイバ区間Ａと、その波長帯における波長分散が-10ps/nm/kmより小さいファイバ区間Ｂとを有し、その波長帯における平均波長分散の絶対値が1ps/nm/kmよりも小さい光ファイバである。さらに、その波長帯においてファイバ区間Ａの波長分散スロープが負であると共にファイバ区間Ｂの波長分散スロープが正である。その結果、従来技術に比べて、累積波長分散の絶対値が所定の値よりも小さくなる波長範囲を拡大し、伝送容量を拡大することができる。
【００４４】
また、本実施形態の光ファイバ１０は、主媒質のみからなり空孔を含まない複数の区間Ｂがファイバ軸方向に間隔をおいて配置されている。そのため、区間Ｂにおいて光ファイバを切断し、他の光ファイバと融着接続できる。この時、従来の微細構造光ファイバと異なり、融解による微細構造の変形・崩壊や、微細構造により整合のためのコアの認識が困難になるといった問題が起こらないので、従来の微細構造光ファイバに比べて融着接続が容易になる。また、端面において外気に対して開いた空孔がなく、汚染物質が空孔内に侵入しない。そのため、屈折率マッチング液を用いて低損失の機械的接続を実現することができる。さらに、一部のファイバ区間Ａにおいて側面が損傷し、空孔内に水などの汚染物質が侵入した場合も汚染物質はファイバ全体には行き渡らないため、損傷に対する耐性が従来の微細構造光ファイバに比べて高い。
【００４５】
さらに、本実施形態の光ファイバにおいては、区間Ａ、遷移区間Ｃ、区間Ｂ、及びもう一つの遷移区間Ｃがこの順で並んで構成する単位ファイバ区間が、ファイバ軸方向に複数個並んだ構成を採ることができる。この構成においては、空孔の屈折率はファイバ軸方向に一定であり、その断面積はファイバ軸方向に周期的に変化する。その結果、局所波長分散がファイバ軸方向に周期的に変化する光ファイバを実現できる。このような光ファイバでは、単位ファイバ区間の長さの整数倍の長さでファイバ長を変化させても、光ファイバ全体での累積波長分散がゼロとなる波長は変化しない。そのため、伝送路長の変化に伴う伝送路の波長分散特性の変化を低減できるので、伝送路長の変更が容易となる。
【００４６】
この単位ファイバ区間の長さを１ｍ以上とすれば、伝搬モードと放射モードの結合によって生じる過剰な伝送損失を低減できると共に、単位長の光ファイバに含まれるモード間結合が生じるファイバ区間の個数を減らせるので、伝送損失を低減できる。
【００４７】
また、遷移区間Ｃの長さを０．５ｍ以上とした場合、空孔の屈折率はファイバ軸方向に一定であり、その断面積はファイバ軸方向に連続的に変化しているが、その変化は光波長（通常１５５０ｎｍ）に比べて十分緩やかである。その結果、遷移区間におけるモード結合による損失を低減し、光ファイバの伝送損失を低減することができる。
【００４８】
また、本実施形態の光ファイバ１０は、シリカガラスを主媒質とし、空気を副媒質とする。そのため、線引時において、炉内温度や空孔内圧力を調整することで、空孔断面積をファイバ軸方向に容易に変化させることができる。そして、シリカガラスと空気の比屈折率差が約３５％と大きいため、空孔断面積を僅かに変化させるだけで、波長分散特性を大きく変えることができる。この結果、従来の分散マネジメントファイバに比べて、波長分散特性をファイバ軸方向に沿って大きく変えることができる。また、シリカガラスと空気の透明度が高いため、光ファイバの伝送損失を低く抑えることも可能である。
【００４９】
フッ素などをドーピングして屈折率を変調する従来技術においては、屈折率変化量が小さいため、正の波長分散と負の波長分散スロープとを有する光ファイバを実現することは困難であった。本発明によれば、副媒質の導入によって大きな屈折率変化を等価的に形成することが可能であり、このような光ファイバを容易に実現することができるので、広帯域の光伝送路を実現することができる。
【００５０】
さらに、このような光ファイバはブリュアン周波数シフトをファイバ軸方向で変えているため、光伝送路として好適に使用できる。伝送信号の光パワーが閾値を超えた場合、累積ブリュアン散乱が発生し、伝送品質を低下させることは良く知られている。しかしながら、本発明の光ファイバでは、ブリュアン周波数シフトを長さ方向で変化させることで全ファイバ長でのブリュアン利得スペクトルが広がり、累積ブリュアン散乱の閾値が増大する。この結果、本発明の光ファイバは、長さ方向に一定のブリュアン周波数シフトを有する従来の光ファイバより高い光パワーを伝送することができる。本発明の光ファイバによれば、各区間が１０ｋｍ以上の長さを有し、隣接する区間間でのブリュアン周波数シフトの差が５０ＭＨｚ以上である複数のファイバ区間を有する光ファイバを構成することができる。このような構成は特に累積ブリュアン散乱を抑制するのに効果的である。
【００５１】
上述した実施形態では、主媒質に石英ガラス、副媒質に空気を用いる例を説明してきたが、主媒質、副媒質はこれらに限られるものではない。主媒質にはガラスのほか、プラスチック等も利用可能であり、副媒質には各種気体や液体、主媒質と異なる光学特性を有する固体を利用することができ、さらに空孔内を真空状態としてもよい。
【００５２】
以下、本発明に係る光ファイバを製造する方法のいくつかの実施形態について具体的に説明する。
【００５３】
第一の実施形態の光ファイバ製造方法は、本発明に係る微細構造光ファイバを製造するものである。
【００５４】
図７は、本実施形態の製造方法において用いられるプリフォーム５０の断面図である。このプリフォーム５０は、円柱状に作成され、軸方向に一様な構造を有している。プリフォーム５０は、Ｇｅが添加されたシリカグラスからなるコア１１と、これを包囲する純粋なシリカグラスからなるクラッド１２とからなる。そして、クラッド１２内に軸方向に沿って延びる円筒状の３個以上（図では４個）の空孔１３を有する。ここでプリフォームの屈折率プロファイルはコア１１側がクラッド１２側より高屈折率のステップインデックス型であり、コア１０の比屈折率差は、例えば、０．３２３％である。
【００５５】
このプリフォーム５０の母材は、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法またはＯＶＤ法により所定の径（例えば、２．２ｍｍ）のコア１０の周囲にクラッド１２を所定の外径（例えば、３６ｍｍ）まで形成することで形成される。
【００５６】
次に、こうして形成した母材のクラッド１２中に図８に示されるような穿孔手段４０を用いて空孔１３を形成することで、プリフォーム５０を形成する。この穿孔手段は、棒状の突起部４１を有し、突起部４１の先端にはダイヤモンドまたは超硬合金からなる先端部４２が設けられている。空孔１３の形成に際しては、母材５０ａを固定手段４５によって固定し、母材５０ａの端面に穿孔手段４０の先端部４２を接触させた後、先端部４２を母材５０ａの軸方向と平行な軸を中心軸として回転させつつ、所定の速度でこの回転軸に沿って母材５０ａ内へと侵入させていくことで母材５０ａの軸方向に沿って貫通する空孔１３を形成する。プリフォーム５０は、この方法で空孔１３を繰り返し形成することで形成される。この空孔１３は例えば、径３ｍｍであって、その中心はプリフォーム５０の中心から半径３．１ｍｍの円周上に等間隔（９０度間隔）で配置されている。
【００５７】
さらに、先端部４２と母材５０ａの両者を回転させることが母材５０ａの軸に対して空孔１３が曲がりを抑制するためには好ましい。空孔１３が曲がっていると、光ファイバ断面内で空孔位置がずれ、波長分散や複屈折等の光学特性の変動をもたらしてしまう。このような光学特性の変動は、先端部４２と母材５０ａの双方を回転させることでより確実に防ぐことができる。
【００５８】
さらに、好ましくは、母材５０ａに空孔１３を形成するのに自動機械を用いることもできる。このような自動機械は穿孔器具と空孔が形成されるプリフォームを動かす方法についての情報を格納する手段と、格納された情報に基づいて実際に動かす手段とを有している。自動機械を使用することによって空孔を高い再現性で形成することができ、光ファイバを高い歩留りで製造することができる。一方、高い再現性を得ることのできる自動機械の使用は、チューブ及び／又はロッドを束ねる従来の微細構造光ファイバの製造方法においては、束ねる工程がチューブ及び／又はロッドのデリケートな取り扱いを要求するため困難である。
【００５９】
前述した手法により形成されたプリフォーム５０は、濃度１０％でバブリングされているフッ酸中に２時間浸され、空孔１３内面に付着していた汚染物質や空孔１３内面の凹凸が除去される（清浄化工程）。この清浄化工程を経た後、空孔１３の一方の端部が封止され、後述する線引工程へと送られる。
【００６０】
図９は、この線引工程を説明する図である。プリフォーム５０の開口端部５０ｘ側をプリフォーム供給手段７１によって把持しつつ、その封止端部側から線引炉６０の炉心内へと導入する。ここで、プリフォーム供給手段７１内の空間７１ａはプリフォーム５０内の空孔１３と連通し、連通管７２を介して圧力調整手段７３から供給される不活性気体、例えば、窒素により空間７１ａを介して空孔１３内の圧力を所定の圧力に調整している。本実施形態では、空孔１３内の圧力は大気圧＋０．４ｋＰａに維持される。こうしてプリフォーム５０をその封止端部側から線引炉６０により加熱することで、プリフォーム５０の５０ｂ〜５０ｃ間で溶融させて、線引炉６０の下端側からプリフォーム供給手段７１による線引炉６０への供給速度Ｖ_ａより早い線引速度Ｖ_ｂで引き抜くことにより、１０μｍ程度の内径の空孔３を有する光ファイバ１０を製造することができる。光ファイバ１０の端部１０ｅにおいては、空孔３は封止されているので、空孔３とこれに連通する空孔１３は空間７１ａとほぼ同じ圧力に維持される。この引き抜きは牽引手段８１によって行われ、牽引手段８１と線引炉６０との間には製造される光ファイバの外径を測定する測定手段８０が配置されている。この測定手段８０の出力は線引工程全体を制御するコントローラ６５に供給されており、コントローラ６５は、線引炉６０、プリフォーム供給手段７１、圧力調整手段７３、牽引手段８１の動作を制御することで所望の特性を有する光ファイバ１０を製造する。
【００６１】
本発明者らは、光ファイバ１０中の空孔面積率（クラッドの断面積に対する空孔の占める全面積の比率）は、プリフォーム５０中の空孔面積率に主として依存するが、線引工程においても空孔面積率を調整することが可能であることを見出した。空孔面積率を減少させるには、以下の技術の一つ又は組み合わせを用いることができる。(1)圧力調整手段７３により、空孔１３内の圧力を減少させる技術、(2)線引炉６０内の温度を上昇させる技術、(3)プリフォーム供給手段７１による供給速度Ｖ_ａあるいは牽引手段８１による線引速度Ｖ_ｂを低下させて、線引炉６０内をプリフォームが通過するのに要する時間（加熱時間）を増加させる技術。空孔面積率を増加させるには、上述の技術の逆を行えばよい。
【００６２】
コントローラ６５を介して線引中にこれらのパラメータを変化させることで、空孔面積率を軸方向で変化させた光ファイバを製造することが可能となり、波長分散がファイバ軸方向で変化する構造の光ファイバを容易に製作できる。このような光ファイバは、伝送品質劣化要因である累積波長分散と四光波混合を共に抑制するのに効果的である。さらに、横断面内に空孔のない区間を有する光ファイバをも製造することが可能となる。この構造は、個別の微細構造（空孔）を外界から隔離することが可能となるため、空孔のない部分を接続に利用することで、接続作業時の空孔内汚染とそれに伴う損失増の防止に効果的である。
【００６３】
光ファイバ１０の空孔面積率を線引中の測定から求め、空孔１３内の圧力、線引炉６０の炉内温度、ファイバが炉を通過するのに要する時間を得られた結果をもとにコントローラ６５によってフィードバック制御することで、所望の空孔面積率の軸方向分布を有する光ファイバ１０を精度良く製造することが可能となる。
【００６４】
予めプリフォーム５０の径ｄ_ｐとその空孔面積率ｆ_ｐを測定しておけば、光ファイバ１０の空孔面積率ｆ_ｆは、測定手段８０で測定した光ファイバ１０の外径ｄ_ｆと、供給手段７１で測定したプリフォーム５０の供給速度Ｖ_ａ、牽引手段８１で測定した光ファイバ１０の線引速度Ｖ_ｂから次式、
【００６５】
【数２】

により求めることができる。
【００６６】
図１０は、この第一の実施形態の変形形態となる第二の実施形態の線引方法を説明する図である。この図に示される線引装置は、図９に示される線引装置に線引炉６０の炉内温度（実際にはプリフォーム５０の溶融下端５０ｂにおける温度）を測定する放射温度計８２と、製造される光ファイバ１０に付与されている張力を測定する張力計８３を追加したものである。放射温度計８２と張力計８３の出力はコントローラ６５に入力されている。この装置を用いた第二の実施形態では、第一の実施形態とは別の方法で空孔面積率ｆ_ｆを求め、フィードバック制御に利用する。
【００６７】
プリフォーム５０を構成するガラスの粘度は温度の関数として与えることができるため、炉内温度からプリフォーム５０の溶融下端５０ｃにおける粘度η_ｆが得られる。一方、張力計８３からは光ファイバ１０に付与されている張力Ｔ_ｆが得られる。ここで、所定の粘度η_ｆ、所定のファイバ径ｄ_ｆにおいて所定のファイバ線引速度Ｖ_ｂを達成するために必要な張力Ｔ_ｆは、光ファイバ１０中の空孔面積率ｆ_ｆの増加に伴って減少する。ここで、空孔面積率ｆ_ｆ以外は既知となるから、この関係から空孔面積率ｆ_ｆを求めることが可能である。
【００６８】
これらいずれの実施形態においても、空孔面積率をファイバ軸方向に変化させた微細構造光ファイバを容易に形成することができる。また、従来の製造方法のように多数のチューブあるいはロッドを所定の配置で組み合わせる作業が必要なくなるため、省力化が図れるとともに作業の再現性を向上させ、安定した品質の製品を製造することができる。さらに、プリフォームに組み合わせたチューブ及び／又はロッド間の間隙がないため、汚染物質の除去や線引時の圧力制御を効果的に行うことができる。
【００６９】
これらの実施形態は、空孔面積率をファイバ軸方向に変化させた微細構造光ファイバを製造する場合のみに限らず、一様な空孔を有する微細構造光ファイバを製造する場合にも好適である。空孔面積率をフィードバック制御することで、空孔の均一性の精度を従来より向上させることが可能である。
【００７０】
また、プリフォームの空孔の表面を清浄化する清浄化工程において、フッ酸による清浄化に加えて以下の工程の少なくとも一つを行うことも可能である。(1)ＳＦ_６ガスエッチングによって空孔１３の内面を平滑化する工程、(2)空孔１３内の気体排出と空孔１３内への清浄な不活性ガス充填とを繰り返して空孔１３内の汚染物質を除去する工程。さらに、空孔１３内に塩素ガスを充填して線引することで製造される光ファイバ１０の空孔３の表面及び内部における汚染物質の量を低減して伝送損失をさらに低減することが可能である。
【００７１】
なお、これらの実施形態は、プリフォーム５０の空孔１３内に気体以外の副媒質を充填した場合にも同様に好適に用いることができる。この場合、予め空孔１３内に副媒質を充填したプリフォーム５０を製造しておいて、図９あるいは図１０に示される線引装置により線引を行うこととし、副媒質領域の面積率を調整するには、線引炉６０の炉内温度あるいはプリフォームの加熱時間を調整すればよい。また、副媒質が液体である場合には副媒質内の圧力を調整する手法を用いてもよい。副媒質領域の面積率を求める手法については、空孔面積率を求める手法について述べたことがあてはまるのでその詳細は省略する。
【００７２】
次に、第三の実施形態の光ファイバ製造方法について説明する。この第三の実施形態においては、プリフォームの製造工程、より詳細には空孔の形成工程に特徴を有する。
【００７３】
図１１は、この第三の実施形態で用いられる穿孔器具４０ｃを示す図である。この穿孔器具４０ｃは、プリフォーム５０を構成するシリカグラスの軟化点より融点の高いカーボンからなる棒状の突起部４１ｃを３本以上（図においては６本）有している。
【００７４】
図１２は、本実施形態における空孔の形成工程（穿孔工程）を説明する図である。シリカガラスを主構成部材とする母材５０ａを固定手段４５により固定し、ヒーター４８によって母材５０ａをその軟化点より高く、カーボンの融点よりは低い温度まで加熱する。加熱によって母材５０ａを構成するシリカガラスの粘度が低下した後、穿孔器具４０ｃの突起部４１ｃを母材５０ａの上端面に接触させ、突起部４１ｃの軸を母材５０ａの中心軸と平行に維持した状態で所定の速度で母材５０ａの中心軸に沿って移動させ、突起部４１ｃの先端を母材５０ａの下端か貫通させる。その後で、突起部４１ｃを逆方向に移動させて、母材５０ａから引き抜くことで、母材５０ａに軸方向に沿って延びる６本の空孔１３を形成し、空孔１３を有するプリフォーム５０を製造する。
【００７５】
母材５０ａの温度がその軟化点より高いままだと、母材５０ａの粘性が低下しいるため、空孔１３が変形してしまうので、穿孔器具４０ｃの突起部４１ｃを引き抜く前、あるいは引き抜いた直後に、ヒーター４８による加熱を抑制して母材５０ａの温度をその軟化点より低い温度まで冷却することで、空孔１３の変形を抑制することが好ましい。
【００７６】
この穿孔工程においては、穿孔器具４０ｃにおける突起部４１ｃの配置を変更することで、プリフォーム５０内の空孔１３の配置を容易に変更することが可能であり、特に、空孔１３の数、種類が多い場合や配置が複雑な場合でも同種のプリフォーム５０を再現性良く多数製造することが可能であり、線引後に得られる光ファイバの歩留まりも向上する。
【００７７】
こうして形成されたプリフォームを用いて、図９、図１０に示されるような製造装置により線引することで光ファイバを得ることができ、第一、第二の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７８】
続いて説明する参考形態は、いずれも第一〜第三の実施形態により製造された光ファイバをさらに加工して軸方向に屈折率分布が変化する光ファイバを製造する方法に関する。
【００７９】
まず、第１の参考形態は、第一〜第三の実施形態で製造した光ファイバ１０ｄの空孔３ｄに副媒質５を充填し、その屈折率を軸方向で変化させることで軸方向に屈折率分布が変化する光ファイバを製造する方法である。
【００８０】
図１３はこの実施形態における副媒質形成工程を示し、図１４は屈折率調整工程を示す。図１３に示されるように軸方向に延びる空孔３ｄを有する光ファイバ１０ｄの一端を、貯槽９０内に貯留されている液体５中に浸す。この液体５は、各種の放射線（紫外線、可視光、赤外線を含む電磁波、電子線、α線等）を照射することによって相変化や分子構造変化を起こして屈折率が変わる材料を選択することができる。吸引手段９１を用いて、光ファイバ９０のもう一方の端の付近における気圧を下げることにより、空孔３ｄ内をこの液体５によって満たすことができる。その後、光ファイバの両端を封止する。以上の工程により、ファイバ軸方向に伸びる副媒質（液体５）からなる微細構造領域を有する光ファイバを形成する。図では示されていないが、光ファイバ１０ｄはドラム等に巻かれていても良い。
【００８１】
続く、屈折率調整工程では、図１４に示されるように、こうして副媒質として液体５が充填された光ファイバ１０ｄは、供給ドラム１０Ｙから巻取ドラム１０Ｘへと所定の速度で供給される。そして、その間の位置Ｗにおいて光ファイバ１０ｄの側面から放射線照射手段９２によりこの液体５が感応性を有する（照射により屈折率が変化する）放射線を照射することで液体５、つまり副媒質の屈折率を所望の値に変える。紫外線照射の後で、被覆手段９３によって光ファイバ１０ｄを適宜被覆することで光ファイバ１０ｄの強度向上を図ることができる。こうして形成された被覆光ファイバ１０ｅは巻取ドラム１０Ｘに巻き取られる。
【００８２】
本参考形態の光ファイバ製造方法では、従来の分散マネジメントファイバと異なり、幅広い放射線感応性材料を副媒質として採用することができるので、副媒質の小領域の屈折率がファイバ軸方向に大きく変化する光ファイバを製造することが可能となる。また、屈折率変化の形成は、プリフォームではなくファイバにおいて行われるため、副媒質の小領域の屈折率がファイバ軸方向に急峻に変化する光ファイバを製造することができる。
【００８３】
第２の参考形態は、線引により製造された光ファイバ１０ｅの空孔３ｅを選択的に閉鎖する方法に関する。図１５はこの閉鎖加工工程を説明する図である。この閉鎖加工工程は、図９、図１０に示される線引装置において牽引装置８１の直前あるいは直後に行われることが好ましい（図では直前で加工を行う例を示している）。牽引装置８１よりプリフォーム側には、ヒーター８５が配置されており、コントローラ６５の指示により選択的に光ファイバ１０ｅの加熱を行う。光ファイバ１０ｅには、第一〜第三の実施形態の製造方法によって所定の空孔３ｅが設けられているが、ヒーター８５で選択的に加熱した箇所では、光ファイバ１０ｅの主媒質であるシリカガラスが融解され、その結果、その部分における空孔３ｅが閉鎖されることで、図１に示される区間Ｂを形成することができる。
【００８４】
本参考形態では、線引工程と空孔閉鎖加工工程が分離されているため、空孔断面積のファイバ軸方向における変化を形成するために線引環境を線引中に変化させる必要が無い。そのため、製造が容易である。また、空孔断面積のファイバ軸方向における変化の形成は、プリフォームではなくファイバにおいて行われるため、空孔断面積がファイバ軸方向に急峻に変化する光ファイバを製造することができる。
【００８５】
【産業上の利用可能性】
本発明に係る光ファイバおよびその製造方法は、波長多重伝送に適した分散マネジメントファイバとその製造方法に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る微細構造光ファイバを示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】それぞれ図２、図３の位置における屈折率プロファイルを説明する図である。
【図５】本発明に係る微細構造光ファイバの好適な実施形態における波長分散特性Dの数値シミュレーション結果を示す図である。
【図６】本発明に係る微細構造光ファイバの好適な実施形態における平均波長分散D _avg の数値シミュレーション結果を示す図である。
【図７】本発明に係る微細構造光ファイバの製造方法で用いられるプリフォームの断面図である。
【図８】図７に示されるプリフォームの穿孔工程を説明する図である。
【図９】本発明に係る微細構造光ファイバの製造方法の第一の実施形態の線引方法を説明する図である。
【図１０】本発明に係る微細構造光ファイバの製造方法の第二の実施形態の線引方法を説明する図である。
【図１１】本発明に係る微細構造光ファイバの製造方法の第三の実施形態で用いられる穿孔器具を説明する図である。
【図１２】この穿孔器具によるプリフォームの穿孔方法を説明する図である。
【図１３】第１の参考形態における副媒質形成方法を説明する図である。
【図１４】図１３における屈折率調整方法を説明する図である。
【図１５】第２の参考形態における空孔閉鎖工程を説明する図である。

Claims

少なくとも所定波長において波長分散が所定の正の値ｘ以上でかつ波長分散スロープが負の第１種区間と、少なくとも同一波長において波長分散が−ｘ以下かつ波長分散スロープが正の第２種区間とを有し、各区間はコアと、前記コアを包囲し、その平均屈折率がコアの平均屈折率よりも低いクラッドとを有しており、少なくとも一方の区間のコア及びクラッドの少なくとも一方には光ファイバを構成する主媒質とは異なる屈折率を有する副媒質からなる複数の領域が所定の横断面内に間隔をおいて配置されており、前記副媒質からなる領域の断面積および屈折率の少なくとも一方を軸方向で変化させている光ファイバであって、
前記副媒質からなる領域の断面積および屈折率の少なくとも一方が前記光ファイバの軸方向に連続的に変化するとともに、他方は前記光ファイバの軸方向に一定もしくは連続的に変化する所定以上の長さの遷移区間を前記第１種区間と前記第２種区間の間に有している光ファイバ。
所定波長における波長分散が前記第１種区間では、1ps/nm/kmより大きく、前記第２種区間では-1ps/nm/kmより小さく、かつ、波長分散の絶対値が1ps/nm/kmを下回るファイバ区間の長さが全長の1/10未満である請求項１記載の光ファイバ。
前記副媒質からなる領域を含まない区間が軸方向に間隔をおいて配置されている請求項１記載の光ファイバ。
前記副媒質からなる領域の断面積および屈折率の少なくとも一方が前記光ファイバの軸方向に所定の周期で変化するとともに、他方は一定もしくは同じ周期で前記光ファイバの軸方向に変化している請求項１記載の光ファイバ。
前記所定の周期は１ｍを上回る請求項４記載の光ファイバ。
前記光ファイバの主媒質は石英ガラスであり、前記副媒質は空気である請求項１記載の光ファイバ。
副媒質として複数の空孔が軸方向に延在する請求項１記載の光ファイバを製造する方法であって、
断面積が軸方向に一定の複数の空孔を有しているプリフォームを用意する工程と、
このプリフォームから光ファイバを線引する工程であって、線引後の光ファイバの空孔面積率を測定する副工程と、プリフォームの前記空孔内の圧力を調整する副工程と、測定した空孔面積率を前記圧力調整副工程にフィードバックする副工程とを含む工程と、を備える製造方法。
前記空孔面積率を測定する副工程は、
線引中にプリフォームを供給する速度、ファイバを線引する速度、ファイバ径を測定する工程と、
これらの測定値と、線引き前に測定しておいたプリフォーム径、プリフォームの空孔面積率を用いて線引後の光ファイバの空孔面積率を計算する工程とを備える請求項７記載の製造方法。
前記空孔面積率を測定する副工程は、
線引中にファイバを線引する速度、ファイバ径、線引張力、線引炉内の温度を測定する工程と、
これらの測定値から線引後の光ファイバの空孔面積率を計算する工程とを備えている請求項７記載の製造方法。
一体構造のプリフォームを作成し、
上記プリフォームの軸方向に沿って３個以上の空孔を穿ち、
前記プリフォームの空孔表面を清浄化する前処理工程をさらに備えており、
前記線引工程は、空孔内への汚染物質の侵入を防止する副工程を含む請求項７記載の製造方法。
前記穿孔工程は、
ガラス軟化点より高温下で穿孔器具を前記プリフォームに挿入する工程と、
ガラス温度を低下させる直前ないし直後に前記穿孔器具をプリフォームから引き抜く工程と、を備えている請求項１０記載の製造方法。
請求項１記載の光ファイバを製造する方法であって、
軸方向に断面積が一定の複数の副媒質からなる領域を有しているプリフォームを用意する工程と、
前記プリフォームを線引きする工程であって、前記プリフォームを加熱する線引炉の炉内温度およびプリフォームが線引炉を通過するのに要する時間の少なくとも一方を変えることによって加熱条件を調整する副工程を含む工程を備えている製造方法。
前記線引工程は、線引後の光ファイバの副媒質領域の面積率を測定する副工程と、測定した線引後の光ファイバの副媒質領域の面積率を前記調整手段にフィードバックする副工程をさらに備える請求項１２記載の製造方法。
前記副媒質領域の面積率を測定する副工程は、
線引中にプリフォームを供給する速度、ファイバを線引する速度、ファイバ径を測定する工程と、
これらの測定値と線引前に測定しておいたプリフォームの径とプリフォーム中の副媒質領域の面積率を用いて、線引後の光ファイバにおける副媒質の面積率を計算する工程とを備える請求項１３記載の製造方法。
前記副媒質領域の面積率を測定する副工程は、
線引中にファイバを線引する速度、ファイバ径、線引張力、線引炉内の温度を測定する工程と、
これらの測定値から線引後の光ファイバの副媒質領域の面積率を計算する工程とを備えている請求項１３記載の製造方法。
一体構造のプリフォームを作成し、
上記プリフォームの軸方向に沿って３個以上の空孔を穿ち、
穿たれた空孔表面を清浄化する前処理工程をさらに備えており、
前記線引工程は、空孔内への汚染物質の侵入を防止する副工程を含む請求項１２記載の製造方法。
前記穿孔工程は、
ガラス軟化点より高温下で穿孔器具を前記プリフォームに挿入する工程と、
ガラス温度を低下させる直前ないし直後に前記穿孔器具をプリフォームから引き抜く工程と、を備えている請求項１６記載の製造方法。