JP6554875B2 - 光ファイバケーブル - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバケーブルに関するものである。

伝送区間に敷設された光ファイバを用いた光通信システムにおいては、大容量の情報を伝送できることが望ましい。一般に、光通信システムに用いられる光波長帯は、Ｃバンド：１５３０〜１５６５ｎｍおよびＬバンド：１５６５〜１６１０ｎｍに限られているので、大容量の情報を伝送するためには、周波数あたりの伝送容量を示す周波数利用効率（Spectral efficiency：ＳＥ）［ｂ／ｓ／Ｈｚ］が高いことが望まれる。

また、複数本の光ファイバを収納して一体的に被覆した光ファイバケーブルは、例えば地中に埋設された管路の中に敷設される。管路内のスペースも限られるため、より断面積の小さい光ファイバケーブルで、より大容量の情報を伝送できることが望まれる。光ファイバケーブルの単位断面積あたりのＳＥを、空間・周波数利用効率（Spatial ＳＥ：ＳＳＥ）［ｂ／ｓ／Ｈｚ／ｍｍ^２］として表す。

特許文献１には、光ケーブルへの高密度実装を考慮しつつ光信号対雑音比（Optical Signal to Noise Ratio：ＯＳＮＲ）を改善する光ファイバが開示されている。また、特許文献２には、光ファイバの単位断面積あたりの周波数利用効率を向上させた光ファイバが開示されている。

特開２０１４−０６７０２０号公報 国際公開第２０１３／１２９２３４号

R.Essiambre,et al,"Capacity Limits of Optical Fiber Networks",Journal of Lightwave Technology, Vol.28, No.4, pp.662-701(Feb.2010) M.Hirano,et al,"Analytical OSNR Formulation Validated with 100G-WDM Experiments and Optimal Subsea Fiber Proposal",OFC/NFOEC Technical Digest,OTu2B.6(2013)

特許文献１に記載の光ファイバでは、Ａｅｆｆが１００μｍ^２以下に制限されている。また、光ファイバケーブルの空間・周波数利用効率については考慮されていない。特許文献２に記載の光ファイバは、マルチコア光ファイバであり、単一コアファイバではない。また、光ファイバケーブルについては検討されていない。

本発明は、光ファイバケーブルの単位断面積あたりの周波数利用効率を向上させる光ファイバケーブルを提供することを課題とする。

本発明の一形態に係る光ファイバケーブルは、断面積がＡｃ［ｍｍ^２］であってＮ本の光ファイバを収容したテープスロット型光ファイバケーブルであって、複数のスロットを有し、各スロットの断面積を該スロット内に収容される光ファイバの心数で割った値が、０．１２ｍｍ^２／心〜０．１６ｍｍ^２／心であり、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバの伝送損失α_ｄＢ［ｄＢ／ｋｍ］、モードフィールド径（ＭＦＤ）Ｗ［μｍ］、実効断面積Ａｅｆｆ［μｍ^２］、実効長Ｌｅｆｆ［ｋｍ］、及び波長分散Ｄ［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］が以下の式（１）を満たし、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバの伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であり、実効断面積が１００μｍ ^２ を超え１２５μｍ ^２ 以下である。

本発明によれば、光ファイバケーブルの単位断面積あたりの周波数利用効率を向上させる光ファイバケーブルを提供することができる。

本実施形態に係る光ファイバケーブルの断面構造を示す図である。 本実施形態に係る光ファイバケーブルの断面構造を示す図である。 本実施形態に係る光ファイバケーブルの断面構造を示す図である。 スロットの断面構造を示す図である。 同種接続損失とＭＦＤとの関係を示す図である。 本実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。 本実施形態に係る光ファイバのコアの形状について示す図である。 比較例及び実施例に係る光ファイバの構造と波長１５５０ｎｍにおける光学特性をまとめた図表である。 実施例に係る光ファイバを光ファイバケーブルに収容したときのＳＳＥについてまとめた図表である。 波長１５５０ｎｍにおける光ファイバのＡｅｆｆと光ファイバケーブルのＳＳＥとの関係を示す図である。 波長１５５０ｎｍにおける光ファイバのＡｅｆｆと光ファイバケーブルのＳＳＥとの関係を示す図である。 実施例に係る光ファイバケーブルのスロットのサイズ等についてまとめた図表である。

本発明の一形態に係る光ファイバケーブルは、断面積がＡｃ［ｍｍ^２］であってＮ本の光ファイバを収容したテープスロット型光ファイバケーブルであって、複数のスロットを有し、各スロットの断面積を該スロット内に収容される光ファイバの心数で割った値が、０．１２ｍｍ^２／心〜０．１６ｍｍ^２／心であり、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバの伝送損失α_ｄＢ［ｄＢ／ｋｍ］、モードフィールド径（ＭＦＤ）Ｗ［μｍ］、実効断面積Ａｅｆｆ［μｍ^２］、実効長Ｌｅｆｆ［ｋｍ］、及び波長分散Ｄ［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］が上記式（１）を満たし、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバの伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であり、実効断面積が１００μｍ ^２ を超え１２５μｍ ^２ 以下である。

この光ファイバケーブルでは、標準的なシングルモードファイバ（標準ＳＭＦ）を収容した従来のテープスロット型光ファイバケーブルに対して、同じ心数に対する光ファイバケーブルのＳＳＥを３０％以上向上させることができる。

波長１５５０ｎｍにおける光ファイバの伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であり、Ａｅｆｆが１００μｍ^２以上１２５μｍ^２以下であってもよい。この場合、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させると共に、伝送損失を抑えることができる。

波長１５５０ｎｍにおける光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）が１１．０μｍ以上１２．５μｍ以下であってもよい。この場合、軸ずれがあっても同種ファイバ同士の接続損失を低く抑えることができると共に、中継器のピグテールとして用いられる標準ＳＭＦとの接続損失を低く抑えることができる。

波長１５５０ｎｍにおける光ファイバの波長分散が１９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であってもよい。この場合、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させることができる。

光ファイバのカットオフ波長が１４００〜１６００ｎｍであってもよい。この場合、シングルモード伝送が可能な範囲で光ファイバケーブルのカットオフ波長を長くすることにより、曲げロス（曲げ損失）を低く抑えて、ケーブル化後の伝送損失を低く維持することができる。

光ファイバは、コアと、クラッドと、を備え、クラッドに対するコアの比屈折率差が０．３０〜０．３５％であり、コアの直径が１０〜１３μｍであってもよい。この場合、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させることができる。

光ファイバは、コアと、内クラッドと、外クラッドと、を備え、外クラッドの屈折率は、コアの屈折率よりも小さく、且つ内クラッドの屈折率よりも大きく、内クラッドに対する外クラッドの比屈折率差が０．０５〜０．１０％であり、内クラッドに対するコアの比屈折率差が０．３０〜０．３５％であり、コアの直径が１０〜１３μｍであってもよい。この場合、Ａｅｆｆを拡大しても曲げロスを比較的低く抑えることができると共に、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させることができる。

純シリカに対するコアの比屈折率差が−０．１〜＋０．１％であってもよい。この場合、光信号のパワーの大部分が通るコアに、実質的に不純物を添加しないことにより、光ファイバの伝送損失を下げることができる。

上記光ファイバケーブルは、テープスロット型ケーブルであって、１スロットの断面積を１スロット内に収容される光ファイバの心数で割った値が、０．１２〜０．１６ｍｍ^２／心であってもよい。この場合、光ファイバと光ファイバケーブルとの伝送損失の差を従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合と同等以下に抑えたまま、ケーブル断面積を小さくすることができる。この結果、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させることができる。

上記光ファイバケーブルは、テープスロット型ケーブルであって、スロットの断面積を１スロット内に収納される光ファイバの心数で割った値が０．１２〜０．１６ｍｍ^２／心であり、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバの伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下、及びＡｅｆｆが１００μｍ^２以上１２５μｍ^２以下であってもよい。この場合、光ファイバと光ファイバケーブルとの伝送損失の差を従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合と同等以下に抑えたまま、ケーブル断面積を小さくすることができる。この結果、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させることができる。また、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させると共に、伝送損失を抑えることができる。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照して、本実施形態に係る光ファイバケーブルについて詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１〜図４を参照して、本実施形態に係る光ファイバケーブルについて説明する。図１〜図３は、本実施形態に係る光ファイバケーブルの断面構造を示す図である。光ファイバケーブル１０の構造は、敷設する場所及び環境に応じて適切に選ばれる。また、光ファイバの本数である心数（ファイバ心数）は、必要とされる総伝送容量及び管路のスペースによって決定される。ここでは、図１に４０心の例、図２に１００心の例、図３に３００心の例が示される。また、図４は、スロットの断面構造を示す図である。

図１〜図４に示されるように、光ファイバケーブル１０は、いわゆるテープスロット型光ファイバケーブルである。光ファイバケーブル１０は、スロッテッドコア１と、スロット２と、テンションメンバ３と、外被４と、止水テープ５と、テープ心線２０と、を備えている。

スロッテッドコア１は、略円筒形状を有するプラスチック等の樹脂製ロッドである。

スロット２は、テープ心線２０を収容するための溝である。スロット２は、光ファイバケーブル１０の軸方向に沿って、スロッテッドコア１の外周面に複数設けられている。スロット２は、４０心及び１００心の場合は５本、３００心の場合は１５本設けられている。スロット２の底部の幅はｘ１、スロット２の上部の幅はｘ２、スロット２の深さはｙである。なお、図４では、ｘ１＝ｘ２であるが、必ずしも一致しない。

テンションメンバ３は、スロッテッドコア１の中央部に埋設され、スロッテッドコア１と一体的に設けられている。テンションメンバ３は、例えば、ＦＲＰ（強化繊維プラスチック）からなっている。ＦＲＰは、例えば、束ねた抗張力繊維にマトリックス樹脂を含浸させ、そのマトリックス樹脂を熱硬化させることにより形成される。

止水テープ５は、スロッテッドコア１の外周面にスロット２を覆うように巻き付けられ、抑え巻きテープとして機能している。止水テープ５は、テープ心線２０がスロット２の外に飛び出すのを抑制している。また、止水テープ５は、吸水性材料からなり、光ファイバケーブル１０の長手方向へ水が走水するのを防止している。

外被４は、光ファイバケーブル１０の最外周部に設けられている。外被４は、例えば、高強度プラスチックによって形成されている。具体的には、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー等の高強度プラスチックを用いることができる。外被４は、例えば、止水テープ５で被覆したスロッテッドコア１の外周に、高強度プラスチックが押出し成形されることによって形成される。

テープ心線２０は、複数の光ファイバ３０が並列配置され一体化されたものである。本実施形態では、４本の光ファイバ３０が一体化された４心テープ心線としてテープ化されている。テープ心線２０は、例えば、４０心の場合は２枚重ね、１００心及び３００心の場合は５枚重ねで各スロット２に収容されている。

光ファイバケーブル１０では、スロット２の断面積（ｘ１＋ｘ２）×ｙ／２を１スロット内のファイバ心数Ｎ_ｓｌｏｔで割った値Ａ_ｓｌｏｔ＝（ｘ１＋ｘ２）×ｙ／（２×Ｎ_ｓｌｏｔ）が０．１２〜０．１６ｍｍ^２／心に設定されている。

続いて、ＳＳＥの定義、従来の光ファイバケーブルのＳＳＥについて説明した後、本実施形態に係る光ファイバケーブル１０のＳＳＥ及び光ファイバ３０について説明する。

＜ＳＳＥの定義＞
光ファイバ一本あたり（コア一本あたり）のＳＥの限界は、シャノン限界から求めることができ、以下の式（２）で示される。

ここで、ＳＮＲは、信号対雑音比（Signal to Noise Ratio）である。ＳＮＲとＯＳＮＲとの関係は以下の式（３）で表されることが、上記非特許文献１に示されている。

ここで、ｐ＝１は偏波多重無しの場合、ｐ＝２は偏波多重ありの場合である。以下ではｐ＝２とする。Ｒ_ｓはシンボルレート、Ｂ_ｒｅｆはＯＳＮＲの参照帯域であり、一般に１２．５ＧＨｚ（０．１ｎｍ）である。

デジタルコヒーレント受信方式を用いた光通信システムにおいて、ＯＳＮＲの極大値ＯＳＮＲ_ｍａｘは以下の式（４）〜式（８）式で表されることが、上記非特許文献２に示されている。

ここで、γは光ファイバの非線形係数［１／Ｗ／ｋｍ］、Ｄは波長分散［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］、αは伝送損失［１／ｋｍ］、ｎ_２は非線形屈折率［ｍ^２／Ｗ］、Ａｅｆｆは実効断面積［μｍ^２］である。標準ＳＭＦの場合、波長１５５０ｎｍにおいて、γ＝１．２／Ｗ／ｋｍ、Ｄ＝１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、α＝０．０４７／ｋｍ（０．１８５ｄＢ／ｋｍ）、ｎ_２＝２．３５×１０^−２０ｍ^２／Ｗ、Ａｅｆｆ＝８０μｍ^２である。また、Ｌ_ｅｆｆは実効長［ｋｍ］、Ｌはスパン長（中継器間隔）［ｋｍ］、Ｎ_ｓはスパン数、ＮＦは中継器（Erbium Doped Fiber Amplifier、ＥＤＦＡ、Ｅｒ添加光ファイバ増幅器）の雑音指数、ｈはプランク定数６．６３×１０^−３４［Ｊｓ］、νは光信号の周波数［ＴＨｚ］、Ｃは光速３×１０^８［ｍ／ｓ］、Ｂ_ｔはＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing、波長分割多重）信号帯域［ＧＨｚ］を示す。Ａ_ｓｐは、スパン両端での光ファイバと中継器との接続損失を示しており、光ファイバと標準ＳＭＦとのＭＦＤから求めることができる。波長１５５０ｎｍにおける標準ＳＭＦのＭＦＤが１０．２μｍとすると、ＭＦＤがＷ［μｍ］である光ファイバにおけるＡ_ｓｐは、略［２０×Ｗ／（Ｗ^２＋１０４）］^２と表すことができる。

ここでは簡単のため、伝送用光ファイバと中継器のみからなる伝送路において、ナイキストＷＤＭ信号を伝送する場合を想定しているが、通常のＷＤＭ伝送でも略成立する。上記式（２）〜式（４）より、光ファイバ一本あたりのＳＥの限界は、以下の式（９）で表される。

さらに、ファイバ心数Ｎ本、断面積Ａｃ［ｍｍ^２］の光ファイバケーブルの場合、ＳＳＥの限界は、以下の式（１０）で表される。

信号光周波数ν＝１９４ＴＨｚ、雑音指数ＮＦ＝６ｄＢ、スパン長Ｌ＝１００ｋｍ、スパン数Ｎ_ｓ＝１５、ＷＤＭ信号帯域Ｂ_ｔ＝１０ＴＨｚと仮定し、純シリカコアファイバのｎ_２＝２．２ｘ１０^−２０［ｍ^２／Ｗ］を想定すると、ＳＳＥは以下の式（１１）により書き直すことができる。

＜従来の光ファイバケーブルのＳＳＥ＞
従来の一般的なテープスロット型光ファイバケーブルのケーブル径は、４０心の場合は１２ｍｍ程度であり、１００心の場合は１７ｍｍ程度であり、３００心の場合は２３ｍｍ程度である。また、従来の光ファイバケーブルに収容される光ファイバとしては、標準ＳＭＦが用いられている。

光ファイバケーブルの伝送損失は、光ファイバがケーブル化される際に曲げロスやマイクロベンドロスが全く加わらなければ、光ファイバ状態の伝送損失と同じになる。しかし、一部の光ファイバ心では、ケーブルに収納される際の曲げロスやマイクロベンドロスによって伝送損失が増加する可能性がある。または、逆に、光ファイバ状態で小径のボビンに巻かれていた時の曲げロスやマイクロベンドロスが解放されて伝送損失が低減する可能性もある。従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した後の伝送損失と、標準ＳＭＦのファイバ状態での伝送損失との差は、平均で０．００ｄＢ／ｋｍ、最大で＋０．０１８ｄＢ／ｋｍであった。これより、光ファイバの伝送損失（ファイバ伝送損失、ファイバロス）に０．０２ｄＢ／ｋｍを加えた値を、略標準的な光ファイバケーブルの伝送損失（ケーブル伝送損失）とすると、ファイバ伝送損失をα_ｄＢ［ｄＢ／ｋｍ］として、上記式（１１）は以下の式（１２）に書き直すことができる。

上記式（１２）より、従来の一般的なテープスロット型光ファイバケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合のＳＳＥは、４０心で１．５ｂ／ｓ／Ｈｚ／ｍｍ^２、１００心で１．９ｂ／ｓ／Ｈｚ／ｍｍ^２、３００心で３．２ｂ／ｓ／Ｈｚ／ｍｍ^２である。

＜光ファイバケーブル１０のＳＳＥ＞
これに対して、光ファイバケーブル１０のケーブル径は、４０心の場合は１１ｍｍ程度であり、１００心の場合は１３ｍｍ程度であり、２００心の場合は１７ｍｍ程度であり、３００心の場合は１９ｍｍ程度である。

光ファイバケーブル１０は、以下の式（１３）を満たす。なお、式（１３）の左辺は、上記式（１２）の右辺と同じである。

ここで、α_ｄＢは、上述のように光ファイバ３０の伝送損失［ｄＢ／ｋｍ］である。上記式（１３）より、同じ心数に対するＳＳＥを、標準ＳＭＦを収納した従来のテープスロット型光ファイバケーブルに対して３０％以上向上させることができる。さらに望ましくは、以下の式（１４）を満たす。なお、式（１４）の左辺は、上記式（１２）の右辺と同じである。

これにより、同じ心数に対するＳＳＥを、標準ＳＭＦを収納した従来のテープスロット型光ファイバケーブルに対して５０％以上向上させることができる。さらに望ましくは、以下の式（１５）を満たす。なお、式（１５）の左辺は、上記式（１２）の右辺と同じである。

これにより、同じ心数に対するＳＳＥを、標準ＳＭＦを収納した従来のテープスロット型光ファイバケーブルに対して７５％以上向上させることができる。

＜光ファイバ３０＞
本実施形態に係る光ファイバケーブル１０に収容される光ファイバ３０は、下記二つの理由から単一コアファイバであることが望ましい。

マルチコアファイバの場合、マルチコアファイバ同士を低損失で同種接続することは容易ではない。融着機を用いて接続する場合、例えば０．２〜０．４μｍ程度の軸ずれが発生することがある。マルチコアファイバは一本のファイバの中に複数のコアが収納されているため、その全てのコアの軸を精度良く合わせることは容易ではない。一般に、敷設される光ファイバケーブルの単長は１〜５ｋｍ程度である。したがって、スパン長１００ｋｍの伝送路では同種接続の数は１スパンあたり２０〜１００ヶ所に上る。このため、接続損失によって、トータルのスパン損失は大きく増大してしまう。また、スパンの両端でマルチコアファイバと機器とを接続する際には、各コアを分岐するためのデバイスが必要となり、その挿入損失も加算されるため、トータルの損失が増大してしまう。

光ファイバ３０は、波長１５５０ｎｍにおいて以下（１）〜（５）の特徴を有することが望ましい。

（１）伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であることが望ましい。伝送損失が低いほど、ＳＳＥを向上させることができる。伝送損失が０．１７ｄＢ／ｋｍ以下であることがより望ましい。

（２）Ａｅｆｆが１００μｍ^２以上１２５μｍ^２以下であることが望ましい。Ａｅｆｆが大きいほどγが小さくなるので、ＳＳＥを向上させることができる。一方で、Ａｅｆｆが大きすぎるとコアへの伝搬光の閉じ込め効果が弱くなるため、光ファイバケーブル１０に収納した際に曲げロス及びマイクロベンドロスによって、標準ＳＭＦ以上にケーブル伝送損失が増大してしまう。

（３）ＭＦＤが１１．０〜１２．５μｍであることがより望ましい。融着機を用いて同種の光ファイバ３０同士を接続する場合、例えば０．２〜０．４μｍの軸ずれが発生することがある。図５は、同種接続損失とＭＦＤとの関係を示す図である。横軸は波長１５５０ｎｍにおけるＭＦＤであり、縦軸は同種の光ファイバ３０同士を接続した際の接続損失である。同図に示されるとおり、ＭＦＤが大きい方が、軸ずれがあっても接続損失を低く抑えることができる。一方、ＭＦＤが大きすぎると、中継器のピグテールとして用いられている標準ＳＭＦとの接続損失が増大してしまう。

（４）分散が１９〜２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることがより望ましい。分散が大きいほど、ＳＳＥを向上させることができる。

（５）ファイバカットオフ波長が１４００〜１６００ｎｍであることがより望ましい。カットオフ波長が長い方が曲げロスを低く抑えることができ、ケーブル化後の伝送損失を低く維持することができる。ただしカットオフ波長が長すぎるとシングルモード伝送ができなくなる。

図６は、本実施形態に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。具体的には、同図（ａ）は、本実施形態に係る光ファイバの一例の屈折率分布を示す図であり、同図（ｂ）は、本実施形態に係る光ファイバの他の例の屈折率分布を示す図である。

同図（ａ）に示されるように、光ファイバ３０の一例は、屈折率ｎ１で直径２ａ［μｍ］のコアと、屈折率ｎ２のクラッドと、を備えている。ここで、純シリカの屈折率ｎ０に対するコアの比屈折率差をΔ０［％］＝１００×（ｎ１−ｎ０）／ｎ１、クラッドに対するコアの比屈折率差をΔ１［％］＝１００×（ｎ１−ｎ２）／ｎ１とすると、Δ１は、０．３０〜０．３５％、２ａ＝１０〜１３μｍであることが好ましい。また、Δ０は、−０．１〜＋０．１％であることがより好ましい。光信号のパワーの大部分が通るコアに、実質的に不純物を添加しないことが、ファイバ伝送損失を下げるために有効である。

同図（ｂ）に示されるように、光ファイバ３０の他の例は、屈折率ｎ１で直径２ａ［μｍ］のコアと、屈折率ｎ２で直径２ｂ［μｍ］の内クラッドと、屈折率ｎ３の外クラッドと、を備え、ｎ１＞ｎ３＞ｎ２であるディプレストクラッド型屈折率分布を有している。光ファイバ３０は、ディプレストクラッド型屈折率分布を有することにより、Ａｅｆｆを拡大しても曲げロスを比較的低く抑えることができるため、好ましい。

ここで、純シリカの屈折率ｎ０に対するコアの比屈折率差をΔ０［％］＝１００×（ｎ１−ｎ０）／ｎ１、内クラッドに対するコアの比屈折率差をΔ１［％］＝１００×（ｎ１−ｎ２）／ｎ１、内クラッドに対する外クラッドの比屈折率差をΔ２［％］＝１００×（ｎ３−ｎ２）／ｎ３とすると、Δ１＝０．３０〜０．３５％、Δ２＝０．０５〜０．１０％、２ａ＝１０〜１３μｍ、２ｂ＝４０〜５５μｍであることが好ましい。また、Δ０は、−０．１〜＋０．１％であることがより好ましい。光信号のパワーの大部分が通るコアに、実質的に不純物を添加しないことが、ファイバ伝送損失を下げるために有効である。

図７は、本実施形態に係る光ファイバのコアの形状について示す図である。同図に示されるとおり、光ファイバ３０のコアの形状は、種々の変形が可能である。この場合、コアの屈折率の平均値をｎ１と見なす。

以上説明したように、本実施形態に係る光ファイバケーブル１０は、複数の光ファイバ３０を収容し、上記式（１）を満たすので、標準ＳＭＦを収容した従来のテープスロット型光ファイバケーブルに対して、同じ心数に対する光ファイバケーブル１０のＳＳＥを３０％以上向上させることができる。また、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバ３０の伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であり、Ａｅｆｆが１００μｍ^２以上１２５μｍ^２以下であるため、ＳＳＥを向上させると共に、伝送損失を抑えることができる。

また、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバのＭＦＤが１１．０μｍ以上１２．５μｍ以下であるため、軸ずれがあっても同種ファイバ同士の接続損失を低く抑えることができると共に、中継器のピグテールとして用いられるＳＭＦとの接続損失を低く抑えることができる。また、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバ３０の波長分散が１９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるため、ＳＳＥを向上させることができる。また、光ファイバ３０のカットオフ波長が１４００〜１６００ｎｍであるため、シングルモード伝送が可能な範囲で光ファイバケーブルのカットオフ波長を長くすることにより、曲げロスを低く抑えて、ケーブル化後の伝送損失を低く維持することができる。

また、光ファイバケーブル１０の一例では、光ファイバ３０は、コアと、クラッドと、を備え、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１が０．３０〜０．３５％であり、コアの直径２ａが１０〜１３μｍである。これにより、光ファイバケーブル１０のＳＳＥを向上させることができる。

また、光ファイバケーブル１０の他の例では、光ファイバ３０は、コアと、内クラッドと、外クラッドと、を備え、外クラッドの屈折率ｎ３は、コアの屈折率ｎ１よりも小さく、且つ内クラッドの屈折率ｎ２よりも大きく、内クラッドに対する外クラッドの比屈折率差Δ２が０．０５〜０．１０％であり、内クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１が０．３０〜０．３５％であり、コアの直径２ａが１０〜１３μｍである。これにより、Ａｅｆｆを拡大しても曲げロスを比較的低く抑えることができると共に、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させることができる。

また、純シリカに対するコアの比屈折率差Δ０が−０．１〜＋０．１％であり、光信号のパワーの大部分が通るコアに、実質的に不純物を添加しないことにより、光ファイバ３０の伝送損失を下げることができる。

また、光ファイバケーブル１０は、テープスロット型ケーブルであって、１スロット２の断面積を１スロット２内に収容されるファイバ心数Ｎ_ｓｌｏｔで割った値Ａ_ｓｌｏｔが、０．１２〜０．１６ｍｍ^２／心である。スロット２の断面積（ｘ１＋ｘ２）×ｙ／２を小さくすれば、ケーブル断面積を小さくできるので、光ファイバケーブル１０のＳＳＥの向上に有利である。しかしながら、スロット２の断面積を小さくし過ぎると、テープ心線２０とのクリアランスが小さくなる。これにより、テープ心線２０がスロット２の内壁に接触し、光ファイバ３０に応力による曲げロスおよびマイクロベンドロスが生じる。この結果、従来型ケーブル以上に損失が増大し、ＳＳＥが悪化する。特に、本実施形態に係る光ファイバ３０のように、標準ＳＭＦよりもＡｅｆｆが大きい光ファイバでは、コアへの伝搬光の閉じ込めが弱くなり、曲げロスおよびマイクロベンドロスが生じ易い。本実施形態では、Ａ_ｓｌｏｔが、所定の範囲に規定されているので、上述した光ファイバ３０を収納しても、光ファイバ３０と光ファイバケーブル１０との伝送損失の差を従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合と同等以下に抑えたまま、ケーブル断面積を小さくすることができる。この結果、光ファイバケーブル１０のＳＳＥを向上させることができる。

また、光ファイバケーブル１０は、テープスロット型ケーブルであって、１スロット２の断面積を１スロット２内に収容されるファイバ心数Ｎ_ｓｌｏｔで割った値Ａ_ｓｌｏｔが、０．１２〜０．１６ｍｍ^２／心であり、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバ３０の伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下、及びＡｅｆｆが１００μｍ^２以上１２５μｍ^２以下である。この場合、上述のように、Ａ_ｓｌｏｔが、所定の範囲に規定されているので、上述した光ファイバ３０を収納しても、光ファイバ３０と光ファイバケーブル１０との伝送損失の差を従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合と同等以下に抑えたまま、ケーブル断面積を小さくすることができる。この結果、光ファイバケーブルのＳＳＥを向上させることができる。また、ＳＳＥを向上させると共に、伝送損失を抑えることができる。

次に、本実施形態に係る光ファイバの具体的な実施例を比較例と対比しつつ説明する。実施例１に係る光ファイバは、図６（ａ）に示されるような屈折率分布を有する光ファイバとした。実施例２〜実施例５に係る光ファイバは、図６（ｂ）に示されるようなディプレストクラッド型屈折率分布を有する光ファイバとした。比較例に係る光ファイバは、標準ＳＭＦとした。

図８は、比較例及び実施例に係る光ファイバの構造と波長１５５０ｎｍにおける光学特性をまとめた図表である。図９は、実施例に係る光ファイバを光ファイバケーブルに収容したときのＳＳＥについてまとめた図表である。実施例に係る光ファイバを本発明の光ファイバケーブルに収容した時のケーブル伝送損失と、図８に示される伝送損失との差は、最大でも０．０２ｄＢ／ｋｍ以下であり、従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合と同程度であった。したがって、従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合と同様に、ファイバ伝送損失に０．０２ｄＢ／ｋｍを加えた値を略標準的なケーブル伝送損失として上記式（１１）からＳＳＥを求めた。図９には、求めたＳＳＥが上記式（１３）〜（１５）を満足する場合は「Ｙ」、満足しない場合は「Ｎ」を示した。

図１０及び図１１は、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバのＡｅｆｆと光ファイバケーブルのＳＳＥとの関係を示す図である。図１０（ａ）は４０心の場合、図１０（ｂ）は１００心の場合、図１１（ａ）は２００心の場合、及び、図１１（ｂ）は３００心の場合である。各図には、ファイバ伝送損失が０．１８０、０．１７０、及び、０．１６０ｄＢ／ｋｍのそれぞれの場合について、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバのＡｅｆｆと光ファイバケーブルのＳＳＥとの関係が示されている。また、各図には、上記式（１３）〜（１５）の右辺の値が示されている。

Ａｅｆｆが７０μｍ^２以上１２５μｍ^２以下の範囲において、ケーブルとファイバとの伝送損失との差は最大でも０．０２ｄＢ／ｋｍ以下であり、従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合と同様に、ファイバ伝送損失に０．０２ｄＢ／ｋｍを加えた値を略標準的なケーブル伝送損失としている。図１０及び図１１より、Ａｅｆｆが１００μｍ^２以上、ファイバ伝送損失が０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下であれば、上記式（１３）を満たすことができる。

図１２は、実施例に係る光ファイバケーブルのスロットのサイズ等についてまとめた図表である。図１２に示されるように、本実施例に係る光ファイバケーブルでは、Ａ_ｓｌｏｔが０．１２〜０．１６ｍｍ^２／心に設定されている。これにより、光ファイバを収納しても、光ファイバと光ファイバケーブルとの伝送損失の差を従来の一般的なテープスロット型ケーブルに標準ＳＭＦを収納した場合と同等以下に抑えたまま、ケーブル断面積を小さくすることができた。

１…スロッテッドコア、２…スロット、３…テンションメンバ、４…外被、１０…光ファイバケーブル、２０…テープ心線、３０…光ファイバ、２ａ…コアの直径、Δ０〜Δ２…比屈折率差。

Claims (7)

1. 断面積がＡｃ［ｍｍ^２］であってＮ本の光ファイバを収容したテープスロット型光ファイバケーブルであって、
   複数のスロットを有し、各スロットの断面積を該スロット内に収容される光ファイバの心数で割った値が、０．１２ｍｍ^２／心〜０．１６ｍｍ^２／心であり、
   波長１５５０ｎｍにおける前記光ファイバの伝送損失α_ｄＢ［ｄＢ／ｋｍ］、モードフィールド径Ｗ［μｍ］、実効断面積Ａｅｆｆ［μｍ^２］、実効長Ｌ_ｅｆｆ［ｋｍ］、及び波長分散Ｄ［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］が式（１）を満たし、
   波長１５５０ｎｍにおける前記光ファイバの前記伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であり、前記実効断面積が１００μｍ ^２ を超え１２５μｍ ^２ 以下である、光ファイバケーブル。
   

   
2. 波長１５５０ｎｍにおける前記光ファイバの前記モードフィールド径が１１．０μｍ以上１２．５μｍ以下である、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
3. 波長１５５０ｎｍにおける前記光ファイバの前記波長分散が１９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
4. 前記光ファイバのカットオフ波長が１４００〜１６００ｎｍである、請求項１に記載の光ファイバケーブル。
5. 前記光ファイバは、コアと、クラッドと、を備え、
   前記クラッドに対する前記コアの比屈折率差が０．３０〜０．３５％であり、
   前記コアの直径が１０〜１３μｍである、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバケーブル。
6. 前記光ファイバは、コアと、内クラッドと、外クラッドと、を備え、
   前記外クラッドの屈折率は、前記コアの屈折率よりも小さく、且つ前記内クラッドの屈折率よりも大きく、
   前記内クラッドに対する前記外クラッドの比屈折率差が０．０５〜０．１０％であり、
   前記内クラッドに対する前記コアの比屈折率差が０．３０〜０．３５％であり、
   前記コアの直径が１０〜１３μｍである、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバケーブル。
7. 純シリカに対する前記コアの比屈折率差が−０．１〜＋０．１％である、
   請求項５または６に記載の光ファイバケーブル。

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