JP5300721B2 - 微細構造伝送光ファイバ - Google Patents

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本出願は、２００６年６月３０日に出願された米国の特許仮出願第６０／８１７，７２１号及び２００７年３月２８日に出願された米国の特許仮出願第６０／９２０，４２５号の利益及び優先権を主張する。それらの内容の全体は参照として本明細書に裏付けとして組み込まれている。

本発明は光ファイバに関し、特に、微細構造光ファイバに関する。

ガラス物質から形成された光ファイバは２０年以上の間商業上使用されてきた。かかる光ファイバは情報通信分野において量子的飛躍を示してきたが、代替の光ファイバ設計がなお引き続きなされている。代替の光ファイバの１つの有望なタイプが微細構造光ファイバであり、その微細構造光ファイバはファイバ軸に沿った長手方向にある空孔（hole）又は空胴(void)を含んでいる。空孔は空気又は不活性ガスを一般には含むが、他の材料を含み得る。微細構造ファイバの大部分が、コアの周りにある複数の空孔を有する。空孔はファイバ長に沿って比較的長い距離（例えば、数メートル又はそれ以上）に続いて存在し、典型的には、空孔は光ファイバの全長に沿って広がっている。クラッドのこれら空孔は光ファイバのコアの周りにおいて規則的で、周期的な形態で典型的に配列されている。言い換えれば、光ファイバの断面図が光ファイバの長さに沿ってとられた場合。同じ個々の空孔が、互いに本質的には同じ周期的空孔構造において見出される。かかる微細構造ファイバの例は米国特許番号第６，２４３，５２２号に開示された例を含む。

種々の特性を有するべく微細構造光ファイバが設計され、且つ種々のアプリケーションで使用され得る。例えば、固体のガラスコアと、コアの周りのクラッド領域内に配置された複数の空孔と、を有する微細構造光ファイバが、設計されてきた。空孔の位置及びサイズが微細構造光ファイバを形成するように設計され、その微細構造光ファイバにおいては、分散値は大なる負の値から大なる正の値にまで広がっている。かかるファイバは、例えば、分散を補償する際に有用であり得る。固体コア微細構造光ファイバが広い波長範囲に亘って単一モード化されるように設計され得る。たいていの固体コア微細構造光ファイバは全内反射メカニズムによって光を導波している。空孔の低インデックスは、空孔が設けられたクラッド領域の有効インデックスを低減するように作用する。

微細構造光ファイバは「スタックアンドドロー（ｓｔａｃｋ−ａｎｄ−ｄｒａｗ）」と称される方法によって、典型的には製造される。その方法においては、シリカロッド及び／又はチューブのアレイが最密配置で積み重ねられ、プリフォームが形成される。プリフォームは、従来のタワーセットアップを使用してファイバとして線引きされる。スタックアンドドロー方法にはいくつかの難点がある。その難点としては、（ロッド又はチューブによって画定された）非常に薄い何百ものケインを組み立てことが不適当であること、そして円筒のケインを積み且つ線引きする際に空洞が侵入する可能性があることがあげられる。このような難点により、可溶性と粒子状不純物、不必要な界面構造が導入され且つ出発空孔の再成形又は変形が生じることによって、ファイバの減衰値が劇的に影響され得る。そのうえ、比較的低い生産性と高コストにより、この方法は工業生産には不適切である。

本明細書に開示された微細構造光ファイバは、コア領域及びコア領域を囲むクラッディング領域を含む。クラッディング領域は非周期的に配置された空孔から成る環状空孔含有領域を含む。当該光ファイバは１つ以上の動作波長帯における１つ以上の波長においてシングルモード伝送が可能である。コア領域とクラッド領域によって、望ましくは１５００ｎｍ以上の波長において、いくつかの実施例では１４００ｎｍより大の波長において、他の実施例では１２６０ｎｍより大の波長において、改良された曲げ抵抗が得られ且つ単一モード動作が可能である。望ましくは、光ファイバは１３１０ｎｍの波長において、望ましくは８．０ミクロンより大のモードフィールドを、より望ましくは８．０〜１０．０ミクロンより大のモードフィールドを与える。好適実施例では、本明細書に開示された光ファイバは、単一モード伝送光ファイバである。望ましくは、空孔又は空胴が実質的に設けられ、より好ましくはファイバのクラッド部の領域においては全体的に設けられているので、それらは空洞含有領域内のコアを囲んでいる。空胴は望ましくはコア領域に実質的には存在しない。すなわち、コアは、望ましくは、固体であって空胴がない。いくつかの好適実施例では、空胴は空洞含有領域内に位置し、空洞含有領域は光ファイバのコアから離間されている。例えば、空洞含有領域の比較的薄い（例えば、４０ミクロン未満の半径幅を有し、より好ましくは３０ミクロン未満の半径幅を有する）リングは光ファイバのコアと離間され得るが、光ファイバの外側の周囲にまでは全く広がってない。光ファイバは、光ファイバのコア及び／又はクラッドの屈折率を調整するべく酸化ゲルマニウム又はフッ素を含んでもよいし、含まなくてもよいが、これらのドーパントの使用は避けられ得る。そして、代わりに、空洞のみがコアに対するクラッドの屈折率を調整するのに使用されて、光がファイバのコアにおいて導波され得る。屈折率を調整するドーパントの使用を避けることができるが、望ましくは、酸化ゲルマニウム又はフッ素又は同様の屈折率調整ドーパントのうち少なくとも１つが、光ファイバのクラッド領域内に位置する非周期的に分布する空胴と共に使われる。しかしながら、酸化ゲルマニウム及び／又はフッ素の使用は重要でない、そして、例えば、必要であれば、ファイバにおいては、酸化ゲルマニウムとフッ素の両方が全くなくするか又は実質的になくすることが可能である。

いくつかの実施例では、本明細書に開示された微細構造光ファイバは、長手方向の中心線に関して配置されたコア領域と、前記コア領域を囲み且つ非周期的に配置された空孔を含む環状空孔含有領域を含むクラッディング領域と、を含む。環状空孔含有領域は１２ミクロン未満の最大半径幅を有する、環状空孔含有領域は３０パーセント未満の局部的空洞面積パーセントを有する。非周期的に配置された空孔の平均直径は１５５０ｎｍ未満である。

「非周期的に配置される」又は「非周期的な分布」という用語は、光ファイバの（長手方向の軸に垂直な断面等の）断面をとるときに、非周期的に配置された空孔はランダムに又は非周期的にファイバの部分に亘って配置されると意味付けている。同様の断面をファイバの長さに沿って別の点でとることによって、別の断面の空孔パターンを明らかにされるであろう。すなわち、断面に応じて、空孔パターンも異なるであろう。異なる空孔パターンにおいては、空孔の分布と空孔のサイズに整合性はない。すなわち、空胴又は空孔が非周期的である。すなわち、それらはファイバ構造内において周期的に配置されない。これらの空孔は光ファイバの（すなわち、長手方向に平行な）長さに沿って伸ばされる（伸張される）が、伝送ファイバ典型的な長さに対して全体のファイバの全長に広がっていない。理論によって制限されることを願っていないが、空孔がファイバの長さに沿って数メートル以下の長さに広がり、多くの場合においては、１メートル未満の長さに広がっていると信じられている。

空孔含有領域（空孔含有リング又は中間的環状領域）をコアから離間させることによって、光ファイバの減衰値を１５５０ｎｍにおいて低減させことが幇助される。さらに、空孔含有領域の半径の範囲を制限すると、光ファイバにおけるシングルモード伝送が容易となる。

比較的低いコストの製造処理過程を使用して本明細書に開示されたファイバは製造され得る。これは、フッ素及び／又は酸化ゲルマニウム等の高価なドーパント材料の使用が空孔含有領域において避けられ得るからである。必要であれば、光ファイバのガラス部分内の周期的且つ空間的に配置された空孔を配置するスタックアンドドロー製造処理過程の使用が避けられ得る。あるいは、本明細書に開示された方法は、ファイバのクラッドに空孔又は空胴を付加するのに単に使用され得る。そのファイバは、酸化ゲルマニウム、アルミニウム、イッテルビウム、エルビウム、フッ素又は他の従来のファイバードーパント物質のうち１つ以上でドープされ、又はクラッド内に周期的に空間的に配置された空孔を含み曲げ抵抗が増大される。本明細書に開示のいくつかの実施例では、光ファイバは全く又は実質的にフッ素又はボロンを含んでいない。

付加的な機能と本発明の利点は特許請求の範囲及び添付した図面に従がう詳細な説明において詳しく説明され、部分的にその説明から当業者にとって容易に理解され又は本明細書に記載される発明を実施することによって認識されるであろう。付加的な機能と本発明の利点は特許請求の範囲及び添付した図面に従う詳細な説明を含んでいる。

上記の概要と本発明の実施例に関する以下の詳細な説明の両方が、特許請求の範囲に記載された本発明の特性と特徴を理解する概要又はフレームワークを与えるであろうことが理解されるべきである。添付図面は、本発明の更なる理解を与えるために含まれており、本明細書の一部に組み入れられ且つ本明細書の一部を構成している。図面は本発明の様々な実施例を示しており、本明細書と共に本発明の原理と機能に関して説明するのに役立つものである。

図１は、スートプリフォームを形成するＯＶＤ方法を示している。 図２は、本発明に係る固化成型処理過程の断面図を示している。 図３は、コアケインを形成する再線引き処理過程を示している。 図４は、コアケインに堆積されたスートの固化を示している。 図５は、図４に示した固化成型ステップから形成された完全に固化されたプリフォームを示している。 図６は、本発明の１つの実施例に係る製造されたファイバの断面の写真を示している。 図７は、本発明の方法において使用され得る線引き処理過程及び装置を示している。 図８は、被膜と共に示された本発明に係る製造された光ファイバの断面を概略的に示している。

本明細書に開示された光ファイバは以下に説明するプリフォーム固化成型条件を利用する方法によって製造され得る。そのプリフォーム固化成型条件は、固化ガラスの空所箇所内に閉じ込められたかなりの量のガスを生じせしめるのに有効である。その結果、固化ガラス光ファイバプレホーム内に空胴が形成される。これらの空胴を除去するステップを処理するよりもむしろ、得られたプリフォームは、空胴又は空孔を有する光ファイバを形成するのに使用される。本明細書に使用されるように、空孔の直径は最も長い線分であり、光ファイバを光ファイバの長軸に対して直角平面である垂直断面内で見ると、その端点は空孔を画定するシリカ内面上に設けられている。

「相対屈折率パーセント」はΔ％＝１００ｘ（ｎ_i ²−ｎ_c ²）／２ｎ_i ²として定義される。別の方法で指定されない限り、ｎｉは領域ｉの最大屈折率であり、且つｎ_cは純粋（無ドープの）シリカの屈折率である。「α分布」又は「アルファ分布」という用語は、「％」単位のΔ（ｒ）に関する相対屈折率分布を示す。ｒは半径であり、「α分布」又は「アルファ分布」は以下の数式に従う。

ｒ_oはΔ（ｒ）が最大である点であり、ｒ₁はΔ（ｒ）％がゼロである点であり、ｒはｒ_i＜ｒ＜ｒ_fの範囲内にあり、Δは上記で定義され、ｒ_iはα分布の始点であり、ｒ_fはα分布の終点であり、αは実数の指数である。

実際のファイバーカットオフは、スタンダード２ｍファイバーカットオフ試験、ＦＯＴＰ８０（ＥＩＡ−ＴＩＡ−４５５−８０）によって測定され、「ファイバーカットオフ波長」が得られる。「ファイバーカットオフ波長」は「２ｍファイバーカットオフ」、「測定カットオフ」又は「ファイバーカットオフ」として知られている。

ケーブルカットオフ測定は、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に説明されているスタンダード２２ｍ試験又は「ＦＯＴＰ−１７０」を使用して実行される。

モードフィールド直径（ＭＦＤ：ｍｏｄｅ ｆｉｅｌｄ ｄｉａｍｅｔｅｒ）は、ピーターマンＩＩ手法を使用して測定される。ここで、２ｗ＝ＭＦＤであり、ｗ＝（２∫ｆ²ｒｄｒ／∫［ｄｆ／ｄｒ］²ｒｄｒ）である。積分範囲は０から∞である。別の方法で注意しない限り、（分散、分散スロープ、ベンディング等の）すべての光物性が本明細書において１５５０ｎｍの波長において説明されている。

外部気相成長（ＯＶＤ：ｏｕｔｓｉｄｅ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理過程又は気相軸成長（ＶＡＤ：ｖａｐｏｒ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理過程などの従来のスート蒸着処理過程によって伝送光ファイバを製造する間においては、シリカ及びドープされたシリカ粒子は、火炎中において熱によって生じせしめられ、スートとして堆積される。ＯＶＤの場合では、シリカスートプリフォームは、スートを多く含む火炎を円筒形の対象物に沿って横断させて粒子を円筒形の対象ロッドの外側に堆積させることによって、層状に形成される。かかる多孔性のスートプリフォームは次に乾燥剤（例えば、クロリン）を用いて処理され、水分及び金属不純物が除去される。次に、かかる多孔性のスートプリフォームは１１００℃−１５００℃までの範囲の温度においてガラスの空所箇所に固化され且つ焼結される。界面エネルギーによってなされる粘性流焼結は焼結に関して優位な機構であり、それによりスートの細孔が高密度化され且つ閉じ込められ、その結果、固化ガラスプリフォームが形成される。焼結ステップの最終段階の間においては、開いた細孔が閉じられると、固化成型に使用されたガスが閉じ込められる。ガラス内に閉じ込められたガスの溶解性と透過性が焼結温度において高い場合、固結処理過程中、ガスはガラス中に入り込み且つガラスから出ることが可能となる。代わりに、ファイバ製造処理過程の固化成型段階後においても閉じ込められているガスは、ガスがガラスプリフォームから抜け出るまで、しばらくファイバプレホームを放置することにより、除去されてもよい。その結果、１つ以上の空胴がプレフォーム内において真空の状態にされる。光ファイバがプリフォームから線引きされる線引き操作中においては、これらの空胴は閉じて、無空胴の光ファイバ又は本質的には無空胴の光ファイバが得られる。従来の伝送光ファイバを製造するのに使用される固化成型処理過程においては、光ファイバのコア領域とクラッド領域の両方内に空洞が全くない光ファイバを得ることが、目標である。しばしば、ヘリウムは、従来の光ファイバプレホームの固化成形中において雰囲気として利用されたガスである。ヘリウムはガラス内では非常に透明性が高く、それは固結処理過程の間においてスートプリフォーム及びガラスからきわめて容易に抜け出るので、ヘリウム中での固化ステップの後には、ガラスには細孔又は空胴がない。

本明細書に開示された光ファイバは、プリフォーム固化成型条件によって得られたプリフォームから製造される。そのプリフォーム固化成型条件は、固化ガラスの空所箇所に閉じ込められた多量のガスを生じさせるのに有効である。その結果、固化ガラス光ファイバプレホーム中に非周期的に分布する空胴が形成される。これらの空胴を除去するステップを処理するよりもむしろ、得られたプリフォームは空胴を有する光ファイバを形成するために意図的に使用されている。特に、比較的透過性が低いガス及び／又は比較的速い焼結レートを利用することによって、固化成型処理中に、空孔が固化ガラスに閉じ込められ得る。焼結温度を増大させることによって及び／又は固化加熱炉の焼結域を介してスートプリフォームの供給レートを増大させることによって、焼結レートは増大され得る。ある焼結条件下においては、閉じ込められたガスの面積部分がプリフォームの総面積又は総体積のかなりの部分を占めるガラスを得ることができる。

本明細書に開示された光ファイバにおいては、非周期的に分布した空孔又は空洞は、本明細書に開示された処理過程を使用して得られた光ファイバ内に存在しており、光ファイバのクラッド領域に位置している。係る空胴は屈折率を低減するのに使用され得る。固化成型パラメータを利用することによって、空孔又は空胴の最大直径が光の波長よりも小さく設定される。その光は、ファイバ長に沿って伝送され得る（例えば、電気通信アプリケーションに使用する光ファイバの場合にあっては、１５５０ｎｍ未満の光）。ファイバは特定の波長において情報を伝送するのに効果的に使用され得る。

図１は、本明細書に開示された光ファイバを製造するのに使用され得るスート光ファイバプレホーム２０を製造する方法を示している。図１に示す実施例では、スートプリフォーム２は、回転し且つ搬送するマンドレル又はバイトロッド２４の外部にシリカを含むスート２２を堆積させることによって、形成される。この処理過程は、ＯＶＤ、すなわち外部気相成長として知られている。望ましくは、マンドレル２４は先細りしている。スート２２は、ガス形態のガラス前駆体２８をバーナー２６の炎３０に供給し、酸化させることによって形成される。メタン（ＣＨ₄）などの燃料３２と酸素などの燃焼助燃ガス３４は、バーナー２６に供給され、発火されて、炎３０が形成される。Ｖとラベルされた質量流量制御装置は、適切なドーパント化合物３６、シリカガラス先駆２８、燃料３２、及び燃焼助燃ガス３４の適切量を計量する。望ましくは、全てがガスの形態でバーナー２６に供給される。ガラス形成化合物２８、３６は、炎３０の中で酸化され、実質的に円柱形状のスート領域２３が形成される。特に、必要に応じて、ドーパント化合物３６が含まれ得る。例えば、ゲルマニウム化合物が、屈折率を増大させるトーパントとして（例えば、ファイバのコア内に）含まれてもよい。又は、ふっ素含有化合物が（例えば、ファイバのクラッド領域及び／又は空胴含有領域内において）屈折率を低減させるために含まれてもよい。

図２に示すように、円柱スート領域２３を含むスートプリフォーム２０は固化形成加熱炉２９内で固化され、（後の図３で示す）固化された空所箇所３１が形成される。固化成型の前に、図１に示すマンドレル２４が取り除かれ、空洞の円筒スートブランクプリフォームが形成される。固化成型処理過程中では、スートプリフォーム２０は、例えば、保持機構２１によって加熱炉２９の純粋クウォーツマッフルチューブ２７内において、吊るされる。望ましくは、固化成型ステップの前に、プリフォーム２０は乾燥雰因気に暴露される。例えば、適切な雰因気は、９５０℃と１２５Ｏ℃の間の温度において約９５から９９パーセントのヘリウムと１から５パーセントの塩素ガスを含む。適切な乾燥時間は約０．５から４．０時間まで及ぶ。また、必要であれば、例えば、フッ素を有するドーパントガス又は他の光ファイバードーパントを使用して、スートプリフォームはドープされ得る。例えば、フッ素によってドープするには、ＳｉＦ₄及び／又はＣＦ₄ガスを使うことができる。かかるドーパントガスは、０．２５〜４時間、従来のドープ処理温度、例えば、約９５０℃〜１２５０℃において、使用されてもよい。

望ましくはスート乾燥ステップ後に行われる固化成型ステップ中に、加熱炉の温度は上げられ、プリフォーム２０は、例えば約１３９０℃と１５３５℃の間の適温で固化され、固化されたプリフォームが形成される。あるいは、そして、より好ましくは、勾配焼結処理が利用されて、スートプリフォーム２０が加熱炉２９の高温域を介して引き下げられて、１２２５℃から１５５０℃の間の温度において、より望ましくは約１３９０℃と１５３５℃の間の温度において維持されてもよい。例えば、プリフォームは等温度域内に保たれ、所望の乾燥温度（９５０℃−１２５０℃）で維持された後に、スートプリフォームはあるゾーンを介して引かれてもよい。そのあるゾーンは、ある速度レートの所望の固化成型温度（例えば、１２２５℃から１５５０℃、より望ましくは１３９０℃から１５３５℃）に維持されている。そのある速度レートは、１℃／分より大のレートでプリフォーム２０の温度を増大させるのに十分なレートである。加熱炉の上部域はより低温で維持され、これにより、乾燥ステップ及び不純物除去ステップが容易になされる。下部域は固化成型に必要である高い温度で維持され得る。１つの好適実施例では、スート含有プリフォームは固化高温域を介して第１供給レートで供給され、それに続いて、そのプリフォームは、第２の固化高温域を介して第２供給レートで供給される。第２供給レートは第１供給レートより小である。かかる固化成型技術によって、プリフォームの残存部が焼結する前に焼結するスートプリフォームの外側部分が形成される。これにより、かかる固化成型技術はガスの閉じ込めを容易にし、言い換えると、生成された固化ガラス内に空胴を形成し且つ維持することを容易にしている。例えば、かかるプリフォームは、第１レートで適切な固化成型温度（例えば、約１３９０℃より大）に曝し得る。第１レートは、１５℃／分より大で、より望ましくは１７℃／分より大でプリフォームの温度を増大させるのに十分である。それに続いて、少なくとも第２供給レート／固化成型温度の組合せでプリフォームの温度が増大される。その少なくとも第２供給レート／固化成型温度の組合せは、少なくとも約１２℃／分で、より望ましくは１４℃／分より大でプリフォームを加熱するのに十分である。望ましくは、第１固化成形レートは、第２固化成形レートの加熱レートよりも高く、２℃／分より大、より望ましくは３℃／分より大、最も望ましく約４℃／分より大のレートで、プレフォームの外側の温度を増大させる。必要であれば、第３固化成型ステップが用いられてもよい。その第３固化成型ステップは、より遅いレート（例えば、１０℃／分未満）で加熱する。あるいは、スートプリフォームは、加熱炉高温域を介してスートプリフォームを引くことによって、より多くの空胴を作成するために、さらに速いレートで焼結され得る。その加熱炉高温域の温度は１５５０℃より大であり、より望ましくは１７００℃より大である、さらに望ましくは１９００℃より大である。あるいは、スートプリフォームは、スートに接触するむき出しの炎又はプラズマトーチの使用によって、加熱炉の外部でさらに速いレートで焼結され得る。

固化成型ステップに使用できる好ましい焼結ガスは、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、ＣＦ₄、一酸化炭素、ＳＯ₂、クリプトン、ネオンから成るグループから選択された少なくとも１つのガス及びそれらの混合ガスである。これらのガスの各々は固化成型温度において又は固化成型温度以下においてシリカガラス内で比較的低い透過度を示す。その固化成型温度は方法本発明に係る空胴を形成するのに適切である。望ましくは、これらの空洞を生成するガスは５〜１００の容積パーセントの量において単独で又は混合のいずれか一方で使用される。さらに、約２０−１００の間の容積パーセントがより望ましく、そして約４０−１００の間の容積パーセントが最も望ましい。焼結ガス雰囲気の残留ガスは、例えば、ヘリウム、水素、重水素、若しくは混合ガスなどの適切な希釈ガス又はキャリアガスから成る。概して、焼結ガスに使用される空洞生成ガス（窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、ＣＦ₄、一酸化炭素、ＳＯ₂、クリプトン、ネオン、又はそれらの混合ガス）の容積パーセントが増大するにつれて、より大であり且つより多量の空洞が、得られた固化ガラス内に存在することとなる。より望ましくは、固化成型ステップ中に、空胴形成に使用される焼結ガスは窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、クリプトン、ネオンから成るグループから選択された少なくとも１個のガス及びそれらの混合ガスを含む。これらガスは、ヘリウム等のキャリアガスとともに、かかるガス単独で又は係るガスの混合ガスとして使用され得る。１つの特に好ましい空洞生成ガスは、窒素である。出願人によって、以下のことが見出された。すなわち、空洞生成焼結ガスとして共に又は別々に窒素及び／又はアルゴンを使用すると、窒素及び／又はアルゴンは１０の容量パーセントよりも大の焼結雰囲気で使用される。その窒素及び／又はアルゴンにおいては、さらに、３０より大の容積パーセントがより望ましく、約５０より大の容積パーセントがより望ましく、そして約６５より大きい容積パーセントが最も望ましい。その焼結雰囲気における残留ガスは、ヘリウムなどのキャリアガスである。これらガスは、８５より大の容積パーセントの濃度において上手く使用された。実際、最大１００パーセントの窒素ガス、最大１００パーセントのアルゴンガス、及び最大１００パーセントの酸素が上手く使用された。また、空胴は、スートを低透過性ガス（例えば、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、ＣＦ₄、一酸化炭素、ＳＯ₂）内で焼結させることによって生成され得る。その生成は、分圧下で（例えば、プリフォームが、約４０〜７５０の圧力の焼結雰囲気内に入れられて）行われる。そして、係る場合には、ヘリウム等の透過度が比較的高い希釈性ガスの使用は必要でない。本明細書に開示された空洞生成固化成型技術を使用して、いくつかの実施例においては、０．５パーセントより大の局部的空洞面積パーセントを有する空洞含有領域を含むクラッド領域を含む光ファイバを製造することが可能である。その局部的空洞面積パーセントは、他の実施例においては約１％より大であり、さらに他の実施例においては約５％より大であり、さらに他の実施例においては約１０パーセントより大である。本明細書において使用される局部的空洞領域パーセントとは、（光ファイバが光ファイバの軸に対して垂直な断面積で見られた場合の）空洞含有領域の全面積によって割られた空洞含有領域における空胴の全面積に１００をかけたものである。空洞含有領域は空洞含有領域の内側及び外側の境界によって画定されている。例えば、ファイバの半径方向において最も内側にある空洞の半径方向において最も内側にある端部が、ファイバの軸中心線から４ミクロンの半径位置を有し、且つファイバの半径方向において最も外側にある空洞の半径方向において最も外側にある端部が中心線から６０ミクロンの半径位置を有するならば、空洞含有領域の面積は約１１３０９−５０＝１１２５９平方ミクロンである。この空洞含有領域に含まれる空胴の総断面積が１１００平方ミクロンであるならば、空洞含有領域の空洞面積パーセントは約９．８パーセントである。

上記説明した他の焼結ガスと組み合わせて、固化成型処理過程を使用することが望ましい。その固化成型処理過程は、あるレートと温度においてプリフォームを供給することを含む。そのあるレート及び温度は、意図的に閉じ込められた固化成型ガスのすくなくともいくつかを生ずるのに十分なレート及び温度である。これは、例えば、約１０℃／分より大で、少なくともスートプリフォームの部分を加熱することによって生じ得る。その加熱は、より望ましくは約１２℃／分より大で行われ、さらに望ましくは約１４℃／分より大で行われ得る。本発明で使われた焼結温度は、望ましくは、１１００℃から１６００℃まで及び得る。その焼結温度はより望ましくは約１４００℃から１５５０℃までであり、最も望ましくは１４８０℃から１５５０℃までである。１つの特に好ましい焼結温度が約１４９０℃である。光ファイバのクラッド内に係る空洞含有領域を製造する方法に関連するさらなる情報が、例えば、米国の特許出願第１１／５８３０９８号で見つけられ得る。その明細書の全体が本明細書によって参考として組み入れられている。

図３は本発明において使用されるコアケインを線引きするのに使用され得る処理過程を示す。１つ係る実施例においては、例えば、スートプリフォームが、図１において先に説明したように形成され、その後に、スートプリフォームは、（例えば、１００パーセントのヘリウム雰囲気内で１３００℃より高温の固化成型温度を利用する）従来の固化成型技術を使用して固化成型され、無空洞のコアプリフォームが形成される。例えば、純粋シリカコアファイバを製造するのに使用され得るファイバプリフォームの場合では、コアプリフォームは、屈折率を大きく調整するドーパントを必要とせずに比較的純粋なシリカから成るであろう。あるいは、純粋ゲルマニウムによってドープされたコアファイバに使用され得る光ファイバプレホームの場合では、コアプリフォームは、ゲルマニウムドープされたコア領域と、任意でクラッドの部分（例えば、無ドープのシリカクラッド）と、から成るであろう。固化成型されたコアの得られた空所箇所３１はコアケイン線引き加熱炉３７内に載置され、且つ低減された外径を有する少なくとも１つのロッド形状のコアケインセグメント３３が、そこから線引きされる。プリフォームの空所箇所３１は、例えば、約１７００℃から２０００℃の温度で加熱される。制御装置３８は、テンション機構４０に対する適切な制御信号によって、ケインに印加されるテンションを制御し、テンション機構４０は、本明細書において２つのけん引ホイールとして図示され、適切なスピードでケイン３３を下方に線引きする。このように、例えば、約１ｍｍから１６ｍｍの外径寸法を有するコアケイン３３の長さを引き出すことが、可能である。そして、さらにスートを堆積させるための対象若しくはマンドレル２４として又はチューブ処理過程におけるロッド内のロッドとして、このコアケインは使用され得る。この事を以下にさらに説明する。

１つの好適実施例では、図３に関して先に説明した処理過程が、コアケインの空所箇所を形成するのに使用され得る。そして、コアケインの空所箇所は、さらなるスートを堆積させるために対象又はマンドレルとして使用さ得る。そのさらなるスートは、本明細書に開示された空洞形成技術を使用して固化成型され、且つその結果、光ファイバのクラッドになるであろう。一つの係る実施例においては、例えば、完全に固化成型され且つ無空洞のガラスコアケインが、図１に示すスート堆積ステップにおけるバイトロッド２４として使用され得る。ガラスコアケインは無ドープシリカであってもよく、結果として生成された光ファイバは、コアが実質的に純シリカから成るシリカコアファイバとなるであろう。あるいは、コアケインは１以上のドーピングされた領域から成り得る。その１以上のドーピングされた領域は、光ファイバの光伝送コア領域を共に形成している。スートがガラスコアケイン上に堆積された後に、図４に示すように、外側のスート領域１２０が固化形成加熱炉１２９内で完全に固化成型され得る。望ましくは、この固化成型ステップ中に、図５に示すように、上述した空胴形成固化成型処理過程が実行され、固化成型された光ファイバプリフォーム１５０が形成される。

先に説明したように、空胴を形成する固化成型ステップで使用される好ましいガスは、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、ＣＦ₄、一酸化炭素、ＳＯ₂、クリプトン、ネオンから成るグループから選択された少なくとも１個のガス、及びそれの混合ガスを含む。望ましくは、これら空洞を生成するガスは５〜１００の容積パーセントにおいて単独又は混合のいずれか一方で使用され、さらに、約２０−１００の間の容積パーセントがより望ましく、最も望ましくは約４０〜１００の容積パーセントである。焼結ガス雰囲気の残留ガスは、例えば、ヘリウム、水素、重水素、若しくは混合ガスなどの適切な希釈ガス又はキャリアガスから成る。概して、焼結ガスに使われた空洞形成ガス（窒素、アルゴン、二酸化炭素、Ｋｒ、Ｏ₂、Ｃｌ₂、ＣＦ₄、ＣＯ、ＳＯ₂、Ｎｅ）のパーセントが増大するにつれて、より大であり且つより多量の空洞が、生成された固化ガラス内に存在することとなる。空胴を生成させる１つの特に好ましいガスが、窒素である。窒素は、好ましくは容積にして１０パーセントよりも大の量で使用され、３０より大の容積パーセントがより望ましく、約５０より大の容積パーセントがさらにより望ましく、そして、約６５より大の容積パーセントが最も望ましい。例えば、焼結雰囲気内の残留ガスはヘリウム等のキャリアガスである。また、空胴は、スートを低浸透性ガス（例えば、窒素、アルゴン、二酸化炭素、酸素、塩素、ＣＦ₄，一酸化炭素、ＳＯ₂）内で焼結させることによって生成され得る。その空洞の生成は、（焼結雰囲気が、例えば、約４０〜７５０Ｔｏｒｒの間の圧力にある）部分真空下で行われる。そして、係る場合には、ヘリウム等の透過性が比較的高い希釈性ガスの使用は必要でない。本明細書に開示された空洞生成固化成型技術を使用して、クラッドが、０．５パーセントより大の局部的空洞面積パーセントを有する空洞含有領域を含む光ファイバを製造することができる。その局部的空洞面積パーセントは、より望ましくは約１パーセントより大であり、さらに望ましくは約５パーセントより大であり、最も望ましくは約１０パーセントより大である。最も望ましくは、空孔を有する領域は、クラッドの外側の端部にまで達していないので、開いた空胴又は空孔がファイバの外側にある。

本発明で採用された焼結温度は、望ましくは１１００℃から１５５Ｏ℃までの範囲であり、より望ましくは１３００℃と１５００℃の間であり、そして、最も望ましくは１３５０℃と１５００℃の間である。１つの好ましい焼結温度が約１４９０℃である。固化成型処理過程中に使われたガス雰囲気、固化形成加熱炉内の温度、及びプリフォーム固化成型レートは、以下のように選択される。すなわち、スート固化成型処理過程中に、ガスがプリフォーム内に意図的に閉じ込められるように選択され、固化ガラス内に空孔が形成される。これらのガス含有空胴は、ファイバ線引き処理過程より先に及び／又はファイバ線引き処理過程中に、望ましくは完全には出ガスされていないので、空洞はファイバが線引きされた後のファイバ内に残存する。種々の処理パラメータが制御されて、空胴のサイズが変えられ且つ制御され得る。例えば、固化成形時間又は温度を増大すると、空洞サイズは増大し得る。これは、増大された温度によって、空胴内に閉じ込められたガスが膨張するからである。同様に、空洞のサイズ及び空洞の面積パーセントは線引き条件によって影響され得る。例えば、線引き加熱炉内の高温域がより長くなり且つ／又は線引き速度が早くなると、空孔のサイズ及び面積パーセントが増大する傾向がある。固化成型温度におけるガラス内でより透過度の高いガスを選択すれと、生成される空胴のサイズはより小となるであろう。また、焼結レートは空孔のサイズ及び空孔の量に多大な影響を及ぼす。焼結レートがより早くなると、形成される空胴はその数が増大し且つその大きさが大きくなるであろう。しかしながら、焼結レートが遅すぎると、空洞は形成されないであろう。その理由としては、ガスがガラス中で脱離する時間があるからである。その結果、採用されたプリフォームの供給レート及び／又は固化成型温度は、望ましくは十分高いので、プリフォームの少なくとも一つの部分が約１０℃／分より大のレートで加熱され、その加熱は、より望ましくは約１２℃／分より大のレートで行われ、さらに望ましくは約１４℃／分より大のレートで行われる。概して、低スート濃度の光ファイバプレホームにより、より多くの空胴が形成されるであろう。しかしながら、特定の光ファイバプレホーム内において堆積されたスートの密度が変えられて、より多くの空孔（より高い局部的空洞面積パーセント）が所望の位置に設けられる。例えば、第１高密度スート領域が、固化ガラス（例えば、純シリカ）コアケイン上に直接堆積され得る。それに続いて、第１高密度スート領域の密度よりも低い密度を有する第２領域が堆積され得る。我々は、これにより、より高い空孔面積パーセントが生ぜられて、コア（すなわち、高密度スート領域）の付近で形成されることを見出した。シリカ含有スートは、望ましくは、およそ０．１０ｇ／ｃｃから１．７ｇ／ｃｃのバルク密度を有し、より望ましくはおよそ０．３０ｇ／ｃｃと１．０ｇ／ｃｃの間のバルク密度を有する。また、この効果によって、固化成型された空洞含有プリフォームが形成され得る。その固化成型された空洞含有プリフォームは低空洞領域若しくは無空洞領域及び高空洞含有領域の間を行き来する。そこでは、初期のスート濃度の半径変分が少なくとも１００ミクロンの距離において３パーセントより大である。係るプリフォームが、例えば、クラッド領域を有する光ファイバを製造するのに使用され得る。無空洞ガラスと空洞含有ガラスの領域間を行き来する。係る交互に空洞含有領域及び無空胴領域を有するファイバが、ブラッグ格子として機能する特性を有するであろう。

図５を参照すると、上で説明した技術を使用して、クラッド１５２で囲まれる無空胴のコア領域１５１を含む光ファイバプレホーム１５０は形成され得る。クラッド１５２は複数の空胴を含む。適切なサイズの十分な数の空胴を有するクラッド１５２内に空洞含有領域を形成することによって、クラッド１５２は光学クラッドとして機能するであろう。その光学クラッドは、光ファイバプレホームが光ファイバに線引きされた後に、コア領域１５１に沿って光を導波する。あるいは、空洞含有領域は、光ファイバのベンド性能を向上させるのに使用され得る。必要であれば、プリフォーム１５０を光ファイバに線引きする前に、さらなるスートが、クラッド領域１５２上に堆積され且つ固化成型され得る。所望に応じて、堆積されたさらなるクラッド材料が、空胴を含むように固化成型され得る。

図６に係るプリフォームから線引きされたファイバの実施例を示す。図６のファイバは、クラッド領域によって囲まれたコア領域を含む。そのクラッド領域は空胴を含み、空胴は、シリカコアに沿って光を導波するのに有効となるように位置づけられている。

あるいは、既に形成されたコアケインにスートを堆積させることの代わりに、上で説明した空洞形成処理過程が使用されて、先に図２で説明したように、空洞含有領域を有する固化ガラスのチューブが形成される。そして、そのチューブはコアケインにスリーブを付けるのに使用され得る。

本明細書に開示された実施例のいずれにおいても、結果として生成された最終的な固化成型された光ファイバプリフォーム５０は、図７で図示されているように、線引き加熱炉５２内にプリフォームを載置し、普通の従来の方法及び装置を使用して光ファイバ５４を加熱し且つ線引きする且つことによって光ファイバに線引きされてもよい。ファイバ５４は、次に、冷却チャンバ５５内で冷却されて、最終的な直径が非接触センサ５６によって測定される。１つ以上の被膜が適用されてもよく、被膜装置５８によって硬化されてもよい。線引き中に、ファイバ５４はテンションアセンブリ６０を貫通して、テンションが、プリフォーム５０からファイバ５４を線引きするために適用される。テンションは制御機器６１を介して制御されて、ファイバの直径が所定の設定値となるように維持される。最終的に、被覆されたファイバ５４が、供給ヘッド６２によってファイバーストレージスプール６４に巻き上げられる。

あるいはまた、空洞含有固化成型チューブを再び線引きする為に、図３に関して説明した同じ処理過程がコアケインを形成するのに使用され得る。チューブ内に含有される空胴のサイズを変更するのに係る再線引き処理過程が使用され得る。例えば、空洞含有プレフォームが再び線引きされるときに生ずる直径の低減がより大きくなると、プリフォーム中の空洞サイズはより小さいであろう。

本明細書に開示された空洞生成固化成型技術を使用して、第１屈折率を有するコア領域と、コアの屈折率より低い第２屈折率を有するクラッド領域と、を含む光ファイバが得られる。ファイバを通して伝送される光は、コア内に概ね閉じ込められているので、前記空胴は光ファイバのクラッド領域内に位置し、その結果、光ファイバのクラッド領域を形成し、空胴の空洞面積パーセントは実質的にゼロでない。

本明細書に記載された技術を使用して、以下のファイバが製造され得る。すなわち、いかなる空胴の最大サイズが、光の出力率が８０パーセントより大である領域において、伝送される光の波長より小である。最大サイズとは、光ファイバがファイバの長手方向とは直角である垂直断において見られてときのいかなる特定の空胴の最大直径を意味している。例えば、以下のファイバが製造される。すなわち、すべての空胴の最大サイズが、光の出力率が８０パーセントより大である領域において、さらに望ましくは光の出力率が９０パーセントより大であることの領域において、５ミクロン未満であり、より望ましくは２ミクロン未満であり、さらに望ましくは１ミクロン未満であり、そして、最も望ましくは０．５ミクロン未満である。

本明細書に記載された技術を使用して、空洞含有領域を有する以下のファイバが製造され得る。空洞含有領域が、いくつかの実施例においては、０．５パーセントより大の局部的空洞面積パーセントを示し、その局部的空洞面積パーセントは他の実施例においては１パーセントより大であり、さらに他の実施例においては１０パーセントより大である。

所望であれば、ゲルマニウムやフッ素などの屈折率調節ドーパントが個別又は一緒に使用され、クラッド部の屈折率又は純シリカの屈折率に関してさらにコア屈折率を調整され得る。例えば、一つの係る実施例においては、ゲルマニウムコアケインが開始ロッドとして使用され、その上に、望ましくは、上で説明したようにＯＶＤ法を使用して、さらなるスートクラッド物質が堆積される。そして、スートクラッド領域は上で説明したように固化成型されて、酸化ゲルマニウムドープされたシリカコア領域の周りに空洞含有クラッド領域が形成される、屈折率調節ドーパントにかかわる別の代替の実施例では、シリカコアケインはスートクラッド領域のための開始ロッドとして使われる。しかしながら、空洞を生成する固化型成ステップの間において、空胴を生成するドーパントガスに加えて、フッ素ドーパント源（例えば、ＳｉＦ４ガス）が与えられて、フッ素と同時に空洞含有領域がドープされる。このように、フッ素ドープされた空洞含有領域がシリカコア領域の周りにおいて形成され得る。フッ素ドープされた空洞含有領域の利点としては、ファイバ内の様々な領域の間において、粘性の整合性が改善される。

本明細書に開示された空洞生成固化成型技術を使用して、クラッド領域を有する光ファイバを製造することが可能であるそのクラッド領域は、いくつかの実施例においては、０．５パーセントより大の局部的空洞面積パーセントを示し、その局部的空洞面積パーセントは、他の実施例においては約１％より大であり、さらに他の実施例においては約５％より大であり、さらに他の実施例においては約１０パーセントより大である。本明細書に開示された技術を使用して屈折率を調整するドーパントの使用を避けてもよいが、望ましくは、ゲルマニウム若しくはフッ素又は屈折率調整する同様のドーパントのうち少なくとも１つが、空孔含有領域外で共に使われる。その場合、非周期的に分布する空胴が光ファイバのクラッド領域内に位置付けられている。上で説明した方法によって、相対的に大又は小なる量の空胴が光ファイバの半径方向の分布における様々な位置において設けられ得る。例えば、本明細書に開示された方法を使用して空胴のより高い局部的空洞面積パーセントが、ファイバ内（例えば、ファイバのコア又は光ファイバの外側のクラッド領域における）の他の領域と比べて、光ファイバのコアに隣接する領域において、設けられ得る。同様に、空洞含有領域における平均空孔サイズと空孔サイズ分布は、光ファイバの半径方向及び軸方向の両方向において制御され得る。その結果、空孔の均一な非周期的配列が、ファイバのある領域に設けられ、この領域における平均空孔サイズがファイバの長さに沿って一貫して維持される。ファイバの直径はいかなる特定値にも制限されないが、望ましくは、ファイバの外径は約１２０〜１３０ミクロンであり、より望ましくは約１２５ミクロンである。

かかる光ファイバは、（８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ及び／又は１５５０ｎｍのウィンドウで通常作動する）長距離貨物、地下鉄、アクセス、構内、及びデータセンターを含む通信ネットワーク、並びに建物内のデータ通信アプリケーション及び制御エリアネットワーク、及びモバイル（自動、ブッシェル、列車、飛行機）アプリケーションにおいて使用され得る。係る電気通信網は送信機と受信機を典型的には含み、その送信機と受信機は、光学的に光ファイバに接続されている。その結果、さまざまなアプリケーションに対しては、望ましくは、形成されるべき空孔は光ファイバのクラッドにおいて最大空孔サイズが１５５０ｎｍ未満であり、より望ましくは７７５ｎｍ未満であり、最も望ましくは約３９０ｎｍ未満である。本明細書に開示された方法を使用することで製造されたファイバは、平均直径を１０００ｎｍの標準偏差内となるようになし、より望ましくは７５０ｎｍの標準偏差内に、最も望ましくは５００ｎｍの標準偏差内になるように成すことができる。いくつかの実施例では、本明細書に開示されたファイバは、５０００個未満の空孔を有し、いくつかの実施例では１０００未満の空孔を有する。そして、いくつかの実施例では、空孔の総数は所定の光ファイバ垂直断面において５００個未満のである。

例えば、本明細書に開示されたファイバは、先行技術のファイバと比べて優れた曲げ抵抗が得られ、同時に優れたモードフィールド直径を示す。優れたとは、本明細書に開示された方法を使用して、以下のファイバを製造することが可能である。いくつかの実施例においては、１５５０ｎｍにおいてシングルモード化されており、他の実施例においては１４００ｎｍにおいてもシングルモード化されており、さらに他の実施例においては１２６０ｎｍにおいてもシングルモード化されている。また、当該ファイバにおいては、２０ｍｍの直径の曲げに対して、１５５０ｎｍにおいて１回転あたり０．５ｄＢ未満の減衰値が増大され得る。当該ファイバは、それと同時に、１５５０ｎｍにおいて、１０ミクロンより大のモードフィールド直径、より望ましくは１１ミクロンより大のモードフィールド直径を示す。かかる優れた曲げ性能によって、これらファイバは、一般家庭ファイバ、アクセスファイバー、家庭内ファイバーアプリケーション、及びファイバージャンパに対する魅力的な候補となる。（これらは、各端部が光システム又は光デバイスに接続するコネクタを有する典型的には光ファイバの短いセクション（１−２０メートル）である。）。例えば、送信機、受信機を含む光ファイバ情報通信システムにおいて本明細書に開示されたファイバは使用され得る。ファイバは光学的に前記送信機及び受信機に接続されている。望ましくは、かかるアプリケーション（すなわち、ファイバが伝送ファイバとして情報通信システムにおいて動作する場合）では、ファイバにはエルビウム等のいかなる能動素子がない。

本明細書に開示された空洞生成固化成型技術を使用して、クラッド領域を有する光ファイバを製造することが可能である。そのクラッド領域は、いくつかの実施例においては０．０５パーセントより大の総空洞面積パーセント（すなわち、光ファイバの総横断面積によって割られた空胴の総横断面積×１００）を示し、他の実施例においては約０．１パーセントより大の空洞面積パーセントを示し、さらに他の実施例においては約０．５パーセントより大の空洞面積パーセントを示す。約１より大の総空洞面積パーセント、約５より大の総空洞面積パーセント、及び１０パーセントより大の総空洞面積パーセントを有するファイバが製造される。しかしながら、いくつかの実施例では、１未満の総空洞面積パーセント及び０．７未満の総空洞面積パーセントによって非常に改善された曲げ性能が得られる。かかる空洞含有クラッド領域はコアに対して屈折率を低減するのに使用され得る。その結果、光ファイバのコアに沿って光を導波するクラッド領域が形成される。以下で説明するように適切なスート固化成型条件を選択することによって、さまざまな有用な光ファイバ設計が得られる。例えば、伝送されるべき光（例えば、いくつかの情報通信システムに対しては１５５０ｎｍ未満）の波長より小さくなるようにクラッドにおける空洞の最大サイズを選択することによって、及び望ましくはファイバに沿って伝送されるべき光の波長の半分未満となるようにクラッドにおける空洞の最大サイズを選択することによって、高価なドーパントを使用することなく、低減衰ファイバが得られる。その結果、さまざまなアプリケーションのために、望ましくは、形成されるべき空孔は、空孔の９５％よりより大のもの及び望ましくは空孔のすべてが光ファイバのクラッド内において平均空孔サイズを示し、その平均空孔サイズは、１５５０ｎｍ未満であり、より望ましくは７７５ｎｍ未満であり、最も望ましくは約３９０ｎｍ未満である。同様に、ファイバにおける空孔の最大直径が７０００ｎｍ未満であることが望ましく、より望ましくは空孔の最大直径が２０００ｎｍ未満であり、より望ましくは空孔の最大直径が１５５０ｎｍ未満であり、最も望ましくは７７５ｎｍ未満であり、それらすべての直径が本明細書に開示された方法を使用することで達成可能である。いくつかの実施例では、本明細書に開示されたファイバは、５０００個未満の空孔を有し、いくつかの実施例では１０００個未満の空孔を有し、他の実施例では空孔の総数は所定の光ファイバ垂直断面において５００個未満のである。もちろん、最も好ましいファイバはこれらの特性の組合せを示すだろう。したがって、例えば、光ファイバの１つの特定の好適実施例は光ファイバ中に２００個未満の空孔を示し、その空孔は１５５０ｎｍ未満の最大直径と７７５ｎｍ未満の平均直径と有する。より大きく且つより多数の空孔を使用することによって有用で且つ曲げ抵抗光ファイバが達成され得る。支援で空孔の空孔数、平均直径、最大直径、及び総空洞面積パーセントのすべてが、約８００Ｘの倍率における走査型電子顕微鏡及びＩｍａｇｅＰｒｏ等のイメージ解析ソフトウェアによって計算され得る。イメージ解析ソフトウェアは、Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ， Ｉｎｃ． ｏｆ Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｐｒｉｎｇ， Ｍａｒｙｌａｎｄ， ＵＳＡから、利用可能である。

本明細書に開示された光ファイバは、酸化ゲルマニウム又はフッ素を含むことができ。光ファイバのコア及び／又はクラッドの屈折率が調整されるが、これらドーパントの使用は中間的環状領域内で避けられ、代わりに、光がファイバのコアに導波される手法を調整するのに空孔（いかなるガス又は空孔内に配置されるガスと共に）が使用され得る。空孔含有領域は無ドープ（純粋）のシリカから成り得て、その結果、空孔含有領域においていかなるドーパントの使用も完全に避けられて、屈折率が低減され得る。あるいは、空孔含有領域は例えば、複数の空孔があるフッ素ドープされたシリカ等のドープされたシリカを含んでもよい。

１セットの実施例では、コア領域はドープされたシリカを含み、純シリカ、例えば、酸化ゲルマニウムがドープされたシリカに対して正の屈折率を与える。望ましくは、コア領域には空孔はない。図８に示すように、いくつかの実施例では、コア領域１７０は純シリカの％単位のΔ₁に対して正の最大屈折率を有する単一のコアセグメントを含む、単一のコアセグメントは中心線から半径Ｒｌまで延在する。１セットの実施例では、０．３０％＜Δ_l＜０．４０％、及び３．０μｍ＜Ｒ_l＜５．０μｍである。いくつかの実施例では、シングルコアセグメントはアルファ形状の屈折率分布を有し、アルファは６以上であり、いくつかの実施例ではアルファは８以上である。いくつかの実施例では、内側環状無空孔領域１８２はコア領域から半径までＲ２を延在し、内側環状無空孔領域は、Ｒ₂−Ｒ₁の半径幅Ｗ₁₂を有し、Ｗ_l2は１μｍより大である。望ましくは半径Ｒ₂は５μｍより大であり、より望ましくは半径Ｒ₂は６μｍより大である。中間的環状空孔含有領域１８４は半径方向に外側にＲ２から半径Ｒ₃まで延在し且つＲ₃−Ｒ₂と等しい半径幅Ｗ₂₃を有する。外側の環状領域１８６は半径方向に外側にＲ₃から半径Ｒ₄まで延在する。半径Ｒ₄は光ファイバのシリカ部分の最も外側の半径である。Ｒ₄，ファイバのガラス部品の最も外側の直径又は最も外側の周囲において始まる１つ以上の被膜が、光ファイバのシリカ部分の外表面に適用され得る。望ましくは、コア領域１７０とクラッド領域１８０はシリカを含む。望ましくは、コア領域１７０は１つ以上のドーパントによってドープされたシリカである。望ましくは、望ましくは、コア領域１７０には空孔はない。空孔含有領域１８４は内半径Ｒ２を有し、内半径Ｒ₂は２０μｍより大でない。いくつかの実施例では、Ｒ₂は２０μｍより大ではなく且つ少なくとも１０μｍである。他の実施例では、Ｒ₂は１８μｍより大ではなく且つ少なくとも１０μｍである。他の実施例では、Ｒ₂は１４μｍより大ではなく且つ少なくとも１０μｍである。空孔含有領域１８４は少なくとも０．５μｍである半径幅Ｗ₂₃を有する。いくつかの実施例では、Ｗ₂₃は２０μｍより大ではなく且つ少なくとも０．５μｍである。他の実施例では、Ｗ₂₃は１２μｍより大ではなく且つ少なくとも２μｍである。他の実施例では、Ｗ₂₃は１０μｍより大ではなく且つ少なくとも２μｍである。

クラッド領域１８０は望ましくは少なくとも４０μｍである半径Ｒ₄にまで達する。いくつかの実施例では、Ｒ₄は約４０μｍである。他の実施例では、Ｒ₄は少なくとも６０μｍである。他の実施例では、Ｒ₄は約６２．５μｍである。いくつかの実施例では、外側環状領域１８０の半径幅は少なくとも２０μｍである。他の実施例では、外側無空孔領域１８６の半径幅は少なくとも３０μｍである。さらに他の実施例では、外側無空孔領域１８６の半径幅は少なくとも４０μｍである。いくつかの実施例では、コア領域１７０は酸化ゲルマニウムドープされたシリカを含む。他の実施例では、コア領域１７０はフッ素ドープされたシリカを含む。

望ましくは、コア領域は中心線から半径方向に外面的に延在する中心コアセグメントを含む。

１セットの実施例では、コア領域１７０は純シリカに対して正の相対屈折率Δ_lをする単一のコアセグメントを含む。単一のコアセグメントの屈折率分布は、ステップ形状、又は丸みのあるステップ形状又は他の形状をとり得る。いくつかのこれらの実施例では、シングルコアセグメントはアルファ形状の屈折率分布を有し、望ましくは、アルファは少なくとも８である。望ましくは、単一のコアセグメントは半径Ｒ₁に達する。その半径Ｒ１は少なくとも３．８μｍである。いくつかの実施例では、Ｒ₁は４．５μｍより大ではなく且つ少なくとも４．０μｍである。いくつかの実施例では、コア領域は半径Ｒ₁に達し、空孔含有領域は内半径Ｒ₂を有し、比Ｒ₁／Ｒ₂は２．５〜４．５である。

コア領域１７０は複数のコアセグメントを含み得る、したがって、コア領域は本明細書に開示された実施例において少なくとも１つのコアセグメントを含む。

いくつかの実施例では、コア領域１７０の屈折率分布は１５５０ｎｍにおいて光学信号のシングルモード化された伝送を提供し、さらに望ましくは１３００と１３２４ｎｍの間のゼロ分散が波長を提供し、さらに望ましくは１３１０ｎｍにおいて８．６μｍより大のモードフィールド直径を提供する。

いくつかの実施例では、Δ₁は０．４０％より大でない。他の実施例では、Δ₁は０．３８％より大でない。

いくつかの実施例では、空孔含有領域は約２５〜２００個の空孔を含む。

いくつかの実施例では、前記空孔含有領域中の空孔の最大直径は７７５ｎｍ未満である。

望ましくは、本明細書にさらに開示された光ファイバは、クラッド領域を囲み且つクラッド領域に直接隣接した被膜を有する。いくつかの実施例では、光ファイバはクラッド領域を囲んでいてクラッド領域に直接隣接する単一の被覆層を含む。

いくつかの実施例では、少なくとも空孔のいくつかがアルゴン、窒素、一酸化炭素、炭酸ガス、クロリン、酸素、ＣＦ₄，Ｃ₂Ｆ₆，ＳＯ₂，Ｋｒ、Ｎｅから成るグループから選択された少なくとも１個のガス、及びそれの混合物を含んでいる。

本発明の１つの態様においては、本明細書に開示された光伝送システムは、微細構造光ファイバと、前記光ファイバに光学的に連結された光源と、前記光ファイバに光学的に連結された受信機と、を含む。前記光源は伝送波長における光に含まれる光学信号を生成し、前記光ファイバは前記光学信号を前記光源から前記受信機まで伝送する。当該光ファイバは第１の屈折率を有する屈折率分布を有するコア領域と、コア領域を囲み且つコア領域のものより低い第２屈折率を有するクラッド領域と、を含み、ファイバを介して伝送された光が概ねコア領域内で閉じ込められる。前記クラッド領域はコア領域を囲む中間的環状空孔含有領域と、環状空孔含有領域を囲み且つ環状空孔含有領域に直接隣接する外側環状無空孔領域と、を含む。空孔含有領域には伝送波長より小の最大（断面）の直径を有する空孔が含まれる。望ましくは空孔は伝送波長より大きい平均直径を有していない。

本発明を、以下の実施例によってさらに説明する。別の方法で注意されない場合、以下のそれぞれの実施例においては、ファイバが線引きされる際に、ファイバは、従来の被膜技術（すなわち、従来のアクリラート（ａｃｒｙｌａｔｅ）ベースの１次及び２次被膜）を使用することで被覆された。

４６００グラムのＳｉＯ₂（０．４２ｇ／ｃｃ密度）スートがＯＶＤを介して堆積された。その堆積は、完全に固化成型された１メートル長×１０ｍｍ直径のステップインデックス（０．３５パーセントのデルタ、０．３３のコア／被覆内外径比）ＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コア−ＳｉＯ₂被覆コアケイン上において行われた。その結果、固化成型された領域を含むプリフォームが得られた。固化成型された領域は固化成型されたシリカクラッド領域によって囲まれ、シリカクラッド領域はスートシリカ領域によって順番に囲まれた。そして、このアセンブリのスートクラッドは以下の通り焼結した。アセンブリは、最初に、２時間１０００℃でヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において乾燥された。それに続いて、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して３℃／分の温度上昇に対応する）１５００℃で設定された高温域を介して１００％の酸素（体積で）雰囲気において６ｍｍ／分で引き下げられた。これは、酸素シードされたオーバークラッドの空所箇所にスートを焼結させる目的のためである。空所箇所は１０００℃に設定されたアルゴンでパージされた支持オーブン内に２４時間載置され、空所箇所からのヘリウムが出ガスされた。

光ファイバプレホームは、２０００℃に設定された長さ８の高温域を有する加熱炉内において１８メートル／秒のレートで１２５ミクロン径のファイバとして線引きされた。図６に得られた光ファイバを示す。ファイバの端面のＳＥＭ分析は約４ミクロンの半径を有するＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コアを示した。そのＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コアは、クラッド領域付近の１２ミクロンの外側半径を有する無空洞領域によって囲まれている。そのクラッド領域付近の１２ミクロンの外側半径を有する無空洞領域は、１８ミクロンの外側半径を有する空洞含有クラッド領域（約６ミクロンのリング厚）によって、囲まれている。その１８ミクロンの外側半径を有する空洞含有クラッド領域は、無空胴の純シリカの外側クラッドによって、囲まれており、その無空胴の純シリカの外側クラッドは、１２５ミクロン（光ファイバの中心から測定されたすべての半径方向サイズ）の外径を有する。空洞含有リング領域は４．２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Ｏ₂）を含んでいた。その領域では、空孔の平均直径は０．５３ミクロンであり、空孔の最小直径は０．１８ミクロンであり、空孔の最大直径は１．４ミクロンであった。その結果、ファイバ断面において総数が約８５の空孔が得られた。比較的遅い引下げレート及び焼結レートが原因で、空孔は領域に隣接して位置していた。その領域は、ＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コアＳｉＯ₂クラッドコアケインが固化成型中に存在し且つファイバ断面に亘って１２ミクロンのファイバ中心線から約１８ミクロンの半径距離にまで延在する領域に対応している。総ファイバ空洞面積パーセントは約０．２１パーセントであった（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）。このファイバの光物性は１３１０と１５５０ｎｍにおいてそれぞれ０．３４と０．２１ｄＢ／ｋｍであり、約１２３０ｎｍのファイバーカットオフであった。その結果、１２３０ｎｍを超えた波長においてファイバがシングルモード化された。このファイバの一部分が、１０ｍｍ直径のマンドレルに回して曲げ性能のために測定され、ファイバは１５５０ｎｍにおいて約０．７ｄＢ／ｔｕｒｎの減衰値の増加を示した。従って、これらの結果は、１０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれた場合は５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満も減衰値の増大、１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満もの減衰値の増大が達成されたことを示している。ファイバのこの同じ部分が２０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれて曲げ性能のために測定され、ファイバは１５５０ｎｍにおいて約０．０８ｄＢｄＢ／ｔｕｒｎの減衰値の増加を示した。従って、これらの結果は、２０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれた場合においては、１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大及び０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大が達成されたことを示している。

２００グラムのＳｉＯ₂（０．４２ｇ／ｃｃ密度）スートがＯＶＤを介して堆積された。その堆積は、完全に固化成型された１メートル長ｘ１０．６ｍｍ直径のステップインデックス（０．３５パーセントのデルタ、０．３３のコア／被覆内外径比）ＧｅＯ₂−ＳｉＯ２コア−ＳｉＯ₂被覆コアケイン上において行われた。その結果、固化成型された領域を含むプリフォームが得られた。その固化成型された領域は固化成型されたシリカクラッド領域によって囲まれ、そのシリカクラッド領域はスートシリカ領域によって順番に囲まれた。そして、このアセンブリのスートクラッドは以下の通り焼結した。アセンブリは、最初に、２時間１０００℃でヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において乾燥された。それに続いて、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して約１００℃／分の温度上昇に対応する）２００ｍｍ／分において、１４９０℃に設定された高温域を介して１００％の酸素焼結雰囲気中で６ｍｍ／分で引き下げられた。プリフォームアセンブリは、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して約５０℃／分の温度上昇に対応する）１００ｍｍ／分で高温域を介して再び引き下げられた（すなわち２度）。プリフォームアセンブリは、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して約２５℃／分の温度上昇に対応する）５０ｍｍ／分で高温域を介して再び引き下げられた（すなわち３度）。プリフォームアセンブリは、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して約１２．５℃／分の温度上昇に対応する）２５ｍｍ／分で高温域を介して再び引き下げられた（すなわち４度）。そして、プリフォームアセンブリは、最終的に６ｍｍ／分（約３℃／分の加熱レート）で酸素シードされたオーバークラッドの空所箇所にスートを焼結させるために焼結された。より高い供給レートの第１のシリーズが、光ファイバプレホームの外部につや出しするために使われた。これにより、プリフォーム内にガスを閉じ込めることが容易となる。空所箇所は１０００℃に設定されたアルゴンでパージされた支持オーブン内に２４時間載置された。そして、このプリフォームは、４７００グラムの追加ＳｉＯ₂（０．５３ｇ／ｃｃ密度）スートがＯＶＤを介して堆積された旋盤に戻された。そして、このアセンブリの（オーバークラッドと称される）クラッドのスートは以下の通り焼結された。アセンブリは、最初に、２時間１０００℃でヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において乾燥された。それに続き、アセンブリは、６ｍｍ／分で１００％のヘリウム雰囲気中で１５００℃に設定された高温域を介して、引き下げられた。この目的は、酸化ゲルマニウム含有無空洞コア、シリカ無空洞内部クラッドシリカ酸素シードリング、及び無空洞オーバークラッド空所箇所に対して、スートを焼結させるためである。空所箇所は２４時間、１０００℃に設定され且つアルゴンでパージされた支持オーブンに載置され、ヘリウムが空所箇所から出ガスされた。光ファイバプレホームは、２０００℃に設定された８の長さの高温域を有する加熱炉内で、約２０メートル／秒で約１２５ミクロン径ファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ分析は約４ミクロンの半径を有するＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コアを示した。そのＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コアは、１２ミクロンの外側半径を有する無空洞近接クラッド領域によって囲まれ、その無空洞近接クラッド領域は１６ミクロンの外側の半径の空洞含有クラッド領域（約４ミクロンのリングの厚さ）によって囲まれ、その１６ミクロンの外側の半径空洞含有クラッド領域は、無空胴の純シリカの外側クラッドによって囲まれている。無空胴の純シリカの外側クラッドは、１２５ミクロン（光ファイバの中心から測定されたすべての半径方向サイズ）の外径を有する。空洞含有リング領域は２．０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Ｏ₂）を含んだ。その領域では空孔の平均直径は０．３ミクロンであり、空孔の最小直径は０．０５ミクロンであり、空孔の最大直径は０．７２ミクロンであり、その結果、ファイバ断面において総数が約８０の空孔が得られた。総ファイバ空洞面積パーセント（光ファイバの総横断面積によって割られた空胴の総横断面積×１００）は約０．０６パーセントであった。このファイバの光物性は１３１０と１５５０ｎｍにおいてそれぞれ０．３５と０．１９ｄＢ／ｋｍであり、ファイバーカットオフは約１３５７ｎｍであった。その結果、１３５７ｎｍを超えた波長においてファイバをシングルモード化することができた。このファイバの一部分が、１０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれて曲げ性能のために測定され、ファイバは１５５０ｎｍにおいて約０．２ｄＢ／ｔｕｒｎの減衰値の増加を示した。従って、かかる結果は、１０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれた場合、１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満もの減衰値の増加、望ましくは０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増加が達成されたことを示している。ファイバのこの同じ部分が２０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれて曲げ性能のために測定され、ファイバは１５５０ｎｍにおいて約０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎの減衰値の増加を示した。従って、かかる結果は２０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれた場合において、１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、望ましくは０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、さらに望ましくは０．０５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大が達成されたことを示している。ファイバのこの同じ部分が８ｍｍ直径のマンドレルに巻かれて曲げ性能のために測定され、ファイバは１５５０ｎｍにおいて約２ｄＢ／ｔｕｒｎの減衰値の増加を示した。従って、かかる結果は、８ｍｍ直径のマンドレルに巻かれた場合において、１０ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、より望ましくは５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、さらに望ましくは３ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大が達成されたことを示している。

２９０グラムのＳｉＯ₂（０．４７ｇ／ｃｃ密度）スートがＯＶＤを介して堆積された。その堆積は、完全に固化成型された１メートル長ｘ１０．４ｍｍ直径のステップインデックス（０．３５パーセントのデルタ、０．３３のコア／被覆内外径比）ＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コア−ＳｉＯ₂被覆コアケイン上において行われた。その結果、固化成型されたコア領域を含むプリフォームが得られ、その固化成型されたコア領域は固化成型されたシリカクラッド領域によって囲まれ、その固化成型されたシリカクラッド領域はスートシリカ領域によって順番に囲まれた。そして、このアセンブリのスートクラッドは以下の通り焼結された。アセンブリは、最初に、２時間１０００℃でヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中で乾燥された。それに続いて、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して１００℃／分の温度上昇に対応する）２００ｍｍ／分において、１４９０℃に設定された１００％の酸素焼結雰囲気内の高温域を介して引き下げられた。プリフォームアセンブリは、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して約５０℃／分の温度上昇に対応する）１００ｍｍ／分で高温域を介して再び引き下げられた（すなわち２度）。プリフォームアセンブリは、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して約２５℃／分の温度上昇に対応する）５０ｍｍ／分で高温域を介して再び引き下げられた（すなわち３度）。プリフォームアセンブリは、（引下げ処理過程中にスートプリフォームの外側に対して約１２．５℃／分の温度上昇に対応する）２５ｍｍ／分で高温域を介して再び引き下げられた（すなわち４度）。そして、プリフォームアセンブリは、最終的に６ｍｍ／分（約３℃／分の加熱レート）で酸素シードされたオーバークラッドの空所箇所にスートを焼結させるために焼結された。

より高い供給レートの第１のシリーズが、光ファイバプレホームの外部につや出しするために使われた。これにより、プリフォーム内にガスを閉じ込めることが容易となる。
空所箇所は１０００℃に設定されたアルゴンでパージされた支持オーブン内に２４時間載置された。そして、このプリフォームは、３６００グラムの追加ＳｉＯ₂（０．４２ｇ／ｃｃ密度）スートがＯＶＤを介して堆積された旋盤に戻された。そして、このアセンブリの（オーバークラッドと称される）クラッドのスートは以下の通り焼結された。
アセンブリは、最初に、２時間１０００℃でヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において乾燥された。それに続き、アセンブリは、６ｍｍ／分で１００％のヘリウム雰囲気中で１５００℃に設定された高温域を介して、引き下げられた。この目的は、酸化ゲルマニウム含有無空洞コア、シリカ無空洞内部クラッドシリカ酸素シードリング、及び無空洞オーバークラッド空所箇所に対して、スートを焼結させるためである。空所箇所は２４時間、１０００℃に設定され且つアルゴンでパージされた支持オーブンに載置され、ヘリウムが空所箇所から出ガスされた。光ファイバプレホームは、２０００℃に設定された８の長さの高温域を有する加熱炉内で、２０メートル／秒で約１２５ミクロン径ファイバに線引きされた。ファイバの端面のＳＥＭ分析は約４ミクロンの半径を有するＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コアを示した。そのＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂コアは、１２ミクロンの外側半径を有する無空洞近接クラッド領域によって囲まれ、その無空洞近接クラッド領域は１８ミクロンの外側の半径の空洞含有クラッド領域（約４ミクロンのリングの厚さ）によって囲まれ、その１８ミクロンの外側の半径空洞含有クラッド領域は、無空胴の純シリカの外側クラッドによって囲まれている。無空胴の純シリカの外側クラッドは、１２５ミクロン（光ファイバの中心から測定されたすべての半径方向サイズ）の外径を有する。空洞含有リング領域は２．７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Ｏ₂）を含んだ。その領域では空孔の平均直径は０．３６ミクロンであり、空孔の最小直径は０．０５ミクロンであり、空孔の最大直径は０．８ミクロンであり、その結果、ファイバ断面において総数が約１０５の空孔が得られた。総ファイバ空洞面積パーセント（光ファイバの総横断面積によって割られた空胴の総横断面積×１００）は約０．１１パーセントであった。このファイバの光物性は１３１０と１５５０ｎｍにおいてそれぞれ０．３３と０．１９ｄＢ／ｋｍであり、ファイバーカットオフは約１２５０ｎｍであった。その結果、１２５０ｎｍを超えた波長においてファイバをシングルモード化することができた。このファイバの一部分が、１０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれて曲げ性能のために測定され、ファイバは１５５０ｎｍにおいて約０．２ｄＢ／ｔｕｒｎの減衰値の増加を示した。従って、この結果は、５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、望ましくは１０ｍｍ直径のマンドレル巻かれた場合０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大が達成されたことを示している。ファイバのこの同じ部分が２０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれて曲げ性能のために測定され、ファイバは１５５０ｎｍにおいて約０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎの減衰値の増加を示した。従って、この結果は、２０ｍｍ直径のマンドレルに巻かれた場合、１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、望ましくは０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、さらに望ましくは０．０５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大が達成されたことを示している。ファイバのこの同じ部分が８ｍｍ直径のマンドレルに巻かれて曲げ性能のために測定され、ファイバは１５５０ｎｍにおいて約２ｄＢ／ｔｕｒｎの減衰値の増加を示した。従って、この結果は、８ｍｍ直径のマンドレルに巻かれた場合、１０ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、より望ましくは５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大、さらに望ましくは３ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の減衰値の増大が達成されたことを示している。

以下に示す実施例４−９は上記実施例２及び３（すなわち、ＯＶＤ堆積工程ステップ）で開示されたものと同様の方法に従って製造された。すべての場合において、コア１７０は酸化ゲルマニウムドープされたシリカであり、空孔含有領域１８４においては、コア直径の外側からの距離が使用されている。無ドープの内側環状無空孔領域１８２はコア１７０と環状空孔含有領域１８４との間において使用された。純粋な無ドープシリカから作られた外側環状領域１８６は、空孔含有領域１８４上に堆積された。これらの実施例のいずれにおいても、フッ素はファイバーコア又はクラッド内で使われなかった。実施例４、５、及び６は、１００パーセントの窒素ガス（酸素の代わりに）内で焼結され、その結果、その窒素は、得られたファイバの空洞含有環状領域１８４内に含まれる非周期的に設けられた空洞内に存在した。実施例７、８、及び９は１００パーセントのアルゴンガス（酸素の代わりに）内で焼結され、その結果、そのアルゴンは、得られたファイバの空洞含有環状領域１８４内に含まれる非周期的に設けられた空洞内に存在した。また、各実施例ファイバのコアクラッド比について詳しく説明する。コアクラッド比は、空孔含有領域１８４の内径によって割られた酸化ゲルマニウムドープされたコア領域１７０の外径の比である。コアクラッド領域は堆積された無ドープシリカの量によって調整され且つコアと空孔含有領域１８４との間における内側環状無空孔領域１８２内で固化される。実施例４〜９各々においては、局部的面積パーセント空孔は、１パーセントより大であり且つ１０パーセント未満であった。総ファイバ空洞面積パーセントは、．０５パーセントより大であり且つ．２５パーセント未満であった。平均空孔直径は、０．１より大である且つ１ミクロン未満であった。（断面でみられた）空孔の総数は１０より大であり且つ２００より小であった。以下で表に示されるように、本明細書に開示されたファイバ設計を使用して曲げ抵抗が極めて高く、そしてあらゆる点でＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２対応であるファイバが可能である。特に、以下を有するファイバの製造が可能である。かかる光ファイバは、１３１０ｎｍにおいて．３４ｄＢ／ｋｍ未満の減衰、１５５０ｎｍにおいて．２１ｄＢ／ｋｍ未満の減衰、より望ましくは１５５０ｎｍにおいて．２０ｄＢ／ｋｍの減衰、１２６０ｎｍ未満のケーブル（２２ｍテスト）カットオフ波長、より望ましくは１２００ｎｍ未満のケーブル（２２ｍテスト）カットオフ波長、７．８ミクロンより大のモードフィールド直径、より望ましくは８．０ミクロンより大のモードフィールド直径、最も望ましくは１３１０ｎｍにおいて８．２ミクロンより大のモードフィールド直径、１５５０ｎｍにおいて９ミクロンより大のモードフィールド直径、より望ましくは１５５０ｎｍにおいて９．５ミクロンより大のモードフィールド直径、最も望ましくは１５５０ｎｍにおいて１０ミクロンより大のモードフィールド直径、１３００ｎｍと１３２４ｎｍの間のゼロ分散波長、及び１５５０ｎｍにおいて約１５〜１９ｐｓ／ｎｍｋｍの分散を有する。かかるファイバは、５．０ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１０ｍｍ曲げ損失、より望ましくは２．０ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１０ｍｍ曲げ損失、さらに望ましくは１．０ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１０ｍｍ曲げ損失、最も望ましくは０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１０ｍｍ曲げ損失、０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍ曲げ損失、望ましくは０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍ曲げ損失、より望ましくは０．０５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍ曲げ損失、及び最も望ましくは０．０３ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍ曲げ損失を達成する。実際、以下の表に示されるように、０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎより低く且つ０．０１未満の２０ｍｍ曲げ損失が達成可能である。

１セットの実施例では、光に含まれる光学信号を伝送する微細構造光ファイバが、本明細書に開示されている。当該光ファイバは、長手方向のほぼ中心線に沿って配置され且つ第１屈折率の屈折率分布を有するコア領域と、前記コア領域を囲み且つ非周期的に配置された空孔から成る環状空孔含有領域を含むクラッディング領域と、を含む。光ファイバは１５００ｎｍ未満のファイバーカットオフ、いくつかのこれらの実施例では１４００ｎｍ未満のファイバーカットオフ、いくつかのこれらの実施例では１３１０ｎｍ未満のファイバーカットオフを有する。

いくつかの実施例では、光ファイバは１３００ｎｍ未満のケーブルカットオフ、より望ましくは１２６０未満のケーブルカットオフ、最も望ましくは１２００ｎｍ未満のケーブルカットオフを有する。

いくつかの実施例では、非周期的に配置された空孔の最大直径は、２０００ｎｍ未満である。

いくつかの実施例では、前記非周期的に配置された空孔の平均直径は、２０００ｎｍ未満である。

いくつかの実施例では、光ファイバは、１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失、より望ましくは０．０５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失、さらにより望ましくは０．０２ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

いくつかの実施例では、光ファイバは、５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失、及びより望ましくは０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

いくつかの実施例では、光ファイバは、５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失、及びより望ましくは０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

実施例の１つの下位集合では、光ファイバは、１４００ｎｍ未満のファイバーカットオフと、１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失、及びより望ましくは０．０５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

実施例の別の下位集合では、光ファイバは１４００ｎｍ未満のファイバーカットオフと、５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失、及びより望ましくは０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

実施例のさらに別の下位集合では、光ファイバは、１４００ｎｍ未満のファイバーカットオフと、５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失、より望ましくは０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

実施例の別の下位集合では、光ファイバは、１３１０ｎｍ未満のファイバーカットオフ、１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失、より望ましくは０．０５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失、及びさらにより望ましくは０．０３ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の２０ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

実施例の別の下位集合では、光ファイバは１３１０ｎｍ未満のファイバーカットオフ、５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失、及びより望ましくは０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の１２ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

実施例の別の下位集合では、光ファイバは、１３１０ｎｍ未満のファイバーカットオフを有し、５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失、望ましくは１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失、及びより望ましくは０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満の８ｍｍマクロ曲げ誘起損失を有する。

いくつかの実施例では、環状空孔含有領域は１２ミクロン未満の最大半径幅、望ましくは１０ミクロン未満の最大半径幅、及びより望ましくは２ミクロンより大であり且つ１０ミクロン未満の最大半径幅を有する。

いくつかの実施例では、環状空孔含有領域は３０パーセント未満の局部的空洞面積パーセント、他の実施例では２０パーセント未満の局部的空洞面積パーセント、他の実施例では１０パーセント未満の局部的空洞面積パーセント、及びさらに他の実施例では５パーセント未満の局部的空洞面積パーセントを有する。

いくつかの実施例では、非周期的に配置された空孔は、２０００ｎｍ未満の平均直径、他の実施例では１５５０ｎｍ未満の平均直径、他の実施例では１５００ｎｍ未満の平均直径、さらに他の実施例では８５０ｎｍ未満の平均直径、さらに他の実施例では７５０ｎｍ未満の平均直径、他の実施例では３６０ｎｍ未満の平均直径、及びさらに他の実施例では２５０ｎｍ未満の平均直径を有する。

実施例の１つの下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、１５５０ｎｍ未満である。そして、環状空孔含有領域は１２ミクロン未満の最大半径幅と３０％未満の局部的空洞面積パーセントを有する。

実施例の別の下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、１５５０ｎｍ未満である。そして、環状空孔含有領域は２〜１２ミクロンの最大半径幅と３０％未満の局部的空洞面積パーセントを有する。

実施例のさらに別の下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、１５５０ｎｍ未満である。そして、環状空孔含有領域は約２〜５ミクロンの最大半径幅と約１５％未満の局部的空洞面積パーセントを有する。

実施例の別の下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、１５５０ｎｍ未満である。そして、環状空孔含有領域は約２〜１０ミクロンの最大半径幅と約５％未満の局部的空洞面積パーセントを有する。

実施例のさらに別の下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、１５５０ｎｍ未満である。そして、環状空孔含有領域は約２〜８ミクロンの最大半径幅と約１０％未満の局部的空洞面積パーセントを有し、局部的空洞面積パーセントはより望ましくは約８％未満である。

実施例の別の下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、７５０ｎｍ未満であり、環状空孔含有領域は約２〜６ミクロンの最大半径幅と約５％未満の局部的空洞面積パーセントを有する。

実施例のさらに別の下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、７５０ｎｍ未満であり、環状空孔含有領域は約２〜１０ミクロンの最大半径幅と約３％未満の局部的空洞面積パーセントを具有する。

実施例の別の下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、３６０ｎｍ未満であり、環状空孔含有領域は約２〜６ミクロンの最大半径幅と約３％未満の局部的空洞面積パーセントを有する。

実施例のさらに別の下位集合では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、１５５０ｎｍ未満である。環状空孔含有領域は局部的空洞面積パーセントＡ及び約２〜１２ミクロンの最大半径幅Ｗを有する。ここで、Ａ＜３９．４−−５．３６＊Ｗである。Ｗはミクロン単位である。

いくつかの実施例では、環状空孔含有領域は０．０５％より大の局部的空洞面積パーセントを有する。

もう１セットの実施例で光に含まれる光学信号を伝送する微細構造光ファイバが、本明細書に開示されている。当該光ファイバは、長手方向の中心線に関して配置されたコア領域及びコア領域を囲むクラッド領域を含み、クラッド領域は非周期的に配置された空孔からなる環状空孔含有領域を含む。環状空孔含有領域は１２ミクロン未満の最大半径幅を有する。環状空孔含有領域は３０パーセント未満の局部的空洞面積パーセントを有する。非周期的に配置された空孔の平均直径は、１５５０ｎｍ未満である。

いくつかの実施例では、環状空孔含有領域は０．５ミクロンより大であり且つ１２ミクロン未満の最大半径幅を有し、他の実施例では、最大半径幅は２ミクロンより大であり且つ１２ミクロン未満である。

いくつかの実施例では、環状空孔含有領域は０．０５パーセントより大であり且つ３０パーセント未満の局地的な空洞領域パーセントを有する。

いくつかの実施例では、非周期的に配置された空孔の平均直径は、１ｎｍより大であり且つ１５５０ｎｍ未満である。

いくつかの実施例では、非周期的に配置された空孔の最大直径は、２０００ｎｍ未満である。

いくつかの実施例では、コア領域は０．４０％未満の最大相対屈折率を含む、他の実施例では最大相対屈折率は０．３０％と０．４０％の間にある。

いくつかの実施例では、コア領域は５ミクロン未満のコア半径にまで半径方向に外面的に達しており、他の実施例ではコア半径は３．０μｍと５．０μｍの間にある。

いくつかの実施例では、クラッド領域は少なくとも４０μｍの、少なくとも６０μｍの最も外側のガラス半径にまで達する。

いくつかの実施例では、前記光ファイバのファイバーカットオフは１５００ｎｍ未満であり、他の実施例では１４００ｎｍ未満であり、さらに他の実施例では１３１０ｎｍ未満である。

これらの実施例の下位集合においては、クラッド領域は、コア領域と環状空孔含有領域の間に配置された内側環状無空孔領域と、環状空孔含有領域を囲み且つ直接隣接する外側環状無空孔領域と、をさらに含む。いくつかの実施例では、内側環状無空孔領域の半径幅は１μｍより大であり、望ましくは５μｍより大であり、より望ましくは６μｍより大である。いくつかの実施例では、空孔含有領域は内半径を有し、その内半径は少なくとも１０μｍであり且つ２０μｍより大でなく、他の実施例では少なくとも１０μｍであり且つ２０μｍより大でなく、さらに他の実施例では少なくとも１０μｍ且つ１８μｍより大でなく、また他の実施例では、１４μｍより大ではなく且つ少なくとも１０μｍである。いくつかの実施例では、外側無空孔環状領域の半径幅は少なくとも２０μｍであり、他の実施例では少なくとも３０μｍであり、さらに他の実施例では少なくとも４０μｍである。

当業者には、本発明の趣旨と範囲から逸脱しないで様々な修正と変分を本発明に対してなすことができるのは、明らかであるだろう。したがって、本発明が特許請求の範囲及びこれの均等物の範囲内にある限り、本発明は本発明の修正及び変更の範囲にも及ぶであろう。

Claims (6)

1. 光に含まれる光学信号を伝送する微細構造光ファイバであって、前記光ファイバは、
   長手方向のほぼ中心線に沿って配置されたコア領域と、
   前記コア領域を囲み且つ非周期的に配置された空孔を含む環状空孔含有領域を有するクラッド領域と、を含み、
   前記環状空孔含有領域は１２ミクロン未満の最大半径幅を有し、
   前記環状空孔含有領域の局部的空洞面積パーセントは３０パーセント未満であり、
   前記非周期的に配置された空孔の平均直径は１５５０ｎｍ未満であることを特徴とする光ファイバ。
2. 前記環状空孔含有領域は０．５ミクロンより大であり且つ１２ミクロン未満の最大半径幅を有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
3. 前記環状空孔含有領域は０．０５パーセントより大であり且つ３０パーセント未満の局部的空洞面積パーセントを有することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
4. 前記非周期的に配置された空孔の平均直径は、１ｎｍより大であり且つ１５５０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
5. 前記非周期的に配置された空孔の最大直径は２０００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
6. 前記クラッド領域は、前記コア領域と前記環状空孔含有領域の間に配置され且つ前記コア領域を囲む内側環状無空孔領域を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の光ファイバ。

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