JP6833735B2 - 大きい有効面積及び低い曲げ損失を有する光ファイバ - Google Patents

大きい有効面積及び低い曲げ損失を有する光ファイバ Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１５年６月３０日出願の米国仮特許出願第６２／１８６，７６８号及び２０１６年４月１日出願の米国仮特許出願第６２／３１６，７６７号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
本明細書は、大きい有効面積及び低い減衰を有する光ファイバに関する。より詳細には、本明細書は、高いコアドーピング濃度、高いコアドーピング均一性、及び低いコア応力を示す光ファイバに関する。
低減衰の光ファイバは、長距離にわたる信号伝送を含む多くの用途にとって望ましい。導波を達成するためには、光ファイバには、適当なコア−クラッド屈折率の差分を有する、高屈折率のコアと低屈折率のクラッドとが必要である。ほとんどの光ファイバは、コアのシリカ内にアップドーパント（屈折率を高めるドーパント）としてゲルマニア（ＧｅＯ２）を取り込み、クラッドにはドープされていないシリカを使用する。しかしながら、ゲルマニアの濃度の変動により、レイリー散乱に起因する高い減衰を生じ、低損失用途におけるゲルマニアをドープされたファイバの使用は制限されてしまう。
別の取り組みは、ドープされていないシリカコアを有するファイバを設計すること、及び、シリカクラッド中にダウンドーパントを含有させて、効果的な導波に必要とされるコア−クラッド屈折率の差分を達成することである。シリカについての最も一般的なダウンドーパントはフッ素である。この取り組みには２つの欠点がある。第一に、ドープされていないシリカは、高い溶融粘度を有しており、実用的な速度で融液を冷却する際に、高い仮想温度を有するコアを生じる。この高い仮想温度は、コアシリカガラスの緩和されていない構造状態を示すものであり、レイリー散乱を通じてファイバの減衰を増加させる。第二に、シリカクラッドにフッ素をドーピングすることによって、クラッドの溶融粘度が低下する。しかしながら、ドープされていないシリカコアを用いた有効な導波に必要とされるコア−クラッドの差分を達成するためには、クラッド中のフッ素ドーピング濃度を高くすることが必要である。高いフッ素濃度を達成することは可能であるが、必要濃度でのドーパントとしてのフッ素の取り込みは、クラッドの溶融粘度の著しい低下につながる。結果的に、延伸の間に、コアとクラッド領域との間に大きい粘度不整合が発達する。この大きい粘度不整合により、冷却の間にコアに著しい応力が生じ、コアの屈折率を低下させる、応力光学効果の原因となり、したがって、閉じ込めが低減することによりファイバの導波特性が損なわれる。コア応力及び応力光学効果の低減には、応力を緩和させ、かつ、ファイバの構造を平衡化させるのに十分に遅い速度でのファイバの延伸が必要とされる。しかしながら、この必要とされる速度は、実用的な製造には遅すぎる。
高速で製造することができる、低い減衰を有するファイバが依然として必要とされている。
光導波ファイバが本明細書に開示される。該ファイバは、低い減衰、大きい有効面積、及び低い曲げ損失を特徴とする。
光ファイバはコア及びクラッドを含む。コアはアップドープされたシリカガラスであり、クラッドは、内側クラッド領域及び外側クラッド領域を含む。内側クラッド領域はダウンドープされたシリカガラス又はドープされていないシリカガラスである。外側クラッド領域はシリカガラスであり、ドープされていなくても、アップドープされていても、又はダウンドープされていてもよい。
一実施形態において、コアは塩素をドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域はフッ素をドープされたシリカガラスであり、外側クラッド領域はドープされていないシリカガラスである。別の実施形態では、コアは塩素をドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域はフッ素をドープされたシリカガラスであり、外側クラッド領域は塩素をドープされたシリカガラスである。さらに別の実施形態では、コアは塩素をドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域はフッ素をドープされたシリカガラスであり、外側クラッド領域は、内側クラッド領域よりも低い濃度のフッ素をドープされたシリカガラスである。また別の実施形態では、コアは塩素をドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域はドープされていないシリカガラスであり、外側クラッド領域は塩素をドープされたシリカガラスである。
一実施形態において、塩素をドープされたシリカガラスコアは、Ｇｅを含まない。別の実施形態では、塩素をドープされたシリカガラスコアは、Ｋを含まない。さらに別の実施形態では、塩素をドープされたシリカガラスコアは、Ｇｅ及びＫを含まない。
コアにおけるＣｌのドーピング濃度は、１．１質量％〜３．０質量％の範囲、又は１．５質量％〜３質量％の範囲、又は１．５質量％〜２．７５質量％の範囲、又は１．５質量％〜２．５質量％の範囲、又は１．７５質量％〜３．０質量％の範囲、又は１．７５質量％〜２．７５質量％の範囲、又は１．７５質量％〜２．５質量％の範囲、又は１．５質量％超、又は１．７５質量％超、又は２．０質量％超、又は２．２５質量％超でありうる。内側クラッド領域におけるＦのドーピング濃度は、０．１０質量％〜０．５０質量％の範囲、又は０．１５質量％〜０．４５質量％の範囲、又は０．２０質量％〜０．４０質量％の範囲、又は少なくとも０．１０質量％、又は少なくとも０．１５質量％、又は少なくとも０．２０質量％でありうる。好ましい実施形態では、コアにおける塩素の濃度は１．５質量％を超える。
シリカガラスコアにおけるＣｌのドーピング濃度は、２．０質量％〜３．０質量％の範囲とすることができ、かつ、内側クラッド領域はドープされていないシリカガラスとすることができ、あるいは、シリカガラスコアにおけるＣｌのドーピング濃度は、２．２質量％〜２．８質量％の範囲とすることができ、かつ、内側クラッド領域はドープされていないシリカガラスとすることができ、あるいは、シリカガラスコアにおけるＣｌのドーピング濃度は、２．３質量％〜２．７質量％の範囲とすることができ、かつ、内側クラッド領域は、ドープされていないシリカガラスとすることができる。
一実施形態において、外側クラッド領域は、Ｃｌをドープされたシリカガラスであり、Ｃｌ濃度は、０．１０質量％〜０．６０質量％の範囲、又は０．２０質量％〜０．５０質量％の範囲内にある。別の実施形態では、外側クラッド領域はＦをドープされたシリカガラスであり、Ｆ濃度は、０．０５質量％〜０．３０質量％の範囲、又は０．１０質量％〜０．２５質量％の範囲内にある。
コアの相対屈折率Δ１は、０．０８％〜０．３０％の範囲、又は０．１０％〜０．２５％の範囲、又は０．１２％〜０．２０％の範囲、又は０．１４％〜０．１８％の範囲でありうる。コアの半径ｒ１は、５．０μｍ〜９．０μｍの範囲、又は６．０μｍ〜１０．０μｍの範囲、又は６．０μｍ〜９．０μｍの範囲、又は６．０μｍ〜８．０μｍの範囲、又は６．５μｍ〜７．５μｍの範囲、又は７．０μｍ〜１０．０μｍの範囲でありうる。
内側クラッド領域の相対屈折率Δ２は、０％〜−０．２５％の範囲、又は−０．０５％〜−０．２０％の範囲、又は−０．１０％〜−０．２０％の範囲でありうる。内側クラッド領域の半径ｒ２は、１５μｍ〜４０μｍの範囲、又は１５μｍ〜３８μｍの範囲、又は２０μｍ〜３８μｍの範囲、又は２０μｍ〜３５μｍの範囲、又は２０μｍ〜３０μｍの範囲、又は２２μｍ〜３８μｍの範囲、又は２２μｍ〜３５μｍの範囲、又は２４μｍ〜３８μｍの範囲、又は２４μｍ〜３５μｍの範囲でありうる。
外側クラッド領域の相対屈折率Δ３は、−０．２０％〜０．１０％の範囲、又は−０．１５％〜０．１０％の範囲、又は−０．１０％〜０．０５％の範囲、又は−０．０５％〜０．０５％の範囲でありうる。外側クラッド領域の半径ｒ３は、少なくとも５５μｍ、又は少なくとも６０μｍ、又は５５μｍ〜７０μｍの範囲、又は６０μｍ〜６５μｍの範囲、又は約６２．５μｍでありうる。
相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％、又は少なくとも０．２０％、又は少なくとも０．２５％、又は少なくとも０．３０％でありうる。相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０５％、又は少なくとも０．０６％、又は少なくとも０．０８％、又は少なくとも０．１０％、又は少なくとも０．１２％、又は少なくとも０．１５％、又は少なくとも０．２０％でありうる。
１５５０ｎｍの波長におけるファイバのモードフィールド径は、少なくとも１０．０μｍ、又は少なくとも１１．０μｍ、又は少なくとも１１．５μｍ、又は少なくとも１２．０μｍ、又は少なくとも１２．５μｍ、又は少なくとも１３．０μｍ、又は少なくとも１３．５μｍ、又は少なくとも１４．０μｍ、又は１０．０μｍ〜１５．０μｍの範囲、又は１１．０μｍ〜１４．０μｍの範囲でありうる。
１５５０ｎｍの波長における本ファイバの有効面積は、少なくとも１００μｍ２、又は少なくとも１１０μｍ２、又は少なくとも１２０μｍ２、又は少なくとも１３０μｍ２、又は少なくとも１４０μｍ２、又は少なくとも１５０μｍ２、又は１００μｍ２〜１８０μｍ２の範囲、又は１１０μｍ２〜１６５μｍ２の範囲、又は１２０μｍ２〜１５５μｍ２の範囲でありうる。
２０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、４．０ｄＢ／ターン未満、又は３．５ｄＢ／ターン未満、又は３．０ｄＢ／ターン未満、又は２．５ｄＢ／ターン未満、又は２．０ｄＢ／ターン未満、又は１．５ｄＢ／ターン未満、又は１．０ｄＢ／ターン未満でありうる。
３０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、１．５ｄＢ／ターン未満、又は１．０ｄＢ／ターン未満、又は０．８ｄＢ／ターン未満、又は０．６ｄＢ／ターン未満、又は０．４ｄＢ／ターン未満、又は０．３ｄＢ／ターン未満、又は０．２ｄＢ／ターン未満でありうる。
４０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、０．６ｄＢ／ターン未満、又は０．４ｄＢ／ターン未満、又は０．２ｄＢ／ターン未満、又は０．１ｄＢ／ターン未満、又は０．０５ｄＢ／ターン未満、又は０．０２５ｄＢ／ターン未満、又は０．０１ｄＢ／ターン未満でありうる。
５０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、０．２５ｄＢ／ターン未満、又は０．１０ｄＢ／ターン未満、又は０．０５ｄＢ／ターン未満、又は０．０２ｄＢ／ターン未満、又は０．０１ｄＢ／ターン未満、又は０．００５ｄＢ／ターン未満、又は０．００２ｄＢ／ターン未満でありうる。
６０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、５ｄＢ／１００ターン未満、又は３ｄＢ／１００ターン未満、又は２ｄＢ／１００ターン未満、又は１ｄＢ／１００ターン未満、又は１００ターンあたり０．５ｄＢ未満、又は１００ターンあたり０．２ｄＢ未満、又は１００ターンあたり０．１ｄＢ未満でありうる。
１５５０ｎｍにおける本ファイバの減衰は、０．１８ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１７５ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１７ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１６５ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１６ｄＢ／ｋｍ未満でありうる。
本ファイバのケーブルカットオフ波長は、１５５０ｎｍ未満、又は１５００ｎｍ未満、又は１４５０ｎｍ未満、又は１４００ｎｍ未満でありうる。
本開示は、
１．５質量％を超える塩素濃度を有する、Ｃｌをドープされたシリカガラスを含むコア領域であって、６．０μｍ〜１０．０μｍの範囲の外半径ｒ１及び相対屈折率Δ１を有する、コア領域；
前記コア領域を取り囲む内側クラッド領域であって、２２μｍ〜３８μｍの範囲の外半径ｒ２及び相対屈折率Δ２を有する、内側クラッド領域；及び
前記内側クラッド領域を取り囲む外側クラッド領域であって、前記相対屈折率Δ２を少なくとも０．０６％超過する相対屈折率Δ３を有する、外側クラッド領域
を備えた、光ファイバであって、
１５５０ｎｍ未満のケーブルカットオフ、少なくとも１００μｍ２の１５５０ｎｍにおける有効面積、及び２０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定して、３．５ｄＢ／ターン未満の１５５０ｎｍにおける曲げ損失を有する、
光ファイバに及ぶ。
本開示は、
有機ケイ素化合物からスートを形成する工程、
前記スートにＣｌをドープする工程、及び
前記ドープされたスートを焼結する工程であって、この焼結された被ドープスートが、少なくとも０．８質量％のＣｌ濃度を有している、工程
を含む、光ファイバの製造方法に及ぶ。
さらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、一部には、その説明から当業者に容易に明らかとなり、あるいは、本明細書及び特許請求の範囲、並びに添付の図面に記載される実施形態を実践することによって認識されよう。
前述の概要及び後述する詳細な説明はいずれも、単なる典型例であって、特許請求の範囲の本質及び特性を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。
添付の図面は、さらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、本明細書の選択された態様の例示であり、本明細書とともに、本明細書に採用された方法、生成物、及び組成物の原理及び動作を説明する役目を果たす。図面に示される特徴は、本明細書の選択された実施形態の例示であり、必ずしも適切な縮尺で描かれていない。
本明細書は、該明細書の主題を特に指摘し明確に主張する特許請求の範囲で締めくくられているが、本明細書は、添付の図面と組み合わせた場合に、以下の記載から、よりよく理解されると考えられる。
図面に記載される実施形態は、例示的性質のものであり、詳細な説明又は特許請求の範囲を限定することは意図されていない。同一又は同様の特徴についての言及には、可能な場合は常に図面全体にわたり同じ参照番号が用いられる。
コア、内側クラッド領域、外側クラッド領域、一次コーティング、及び二次コーティングを有するファイバの断面の概略図 光ファイバのガラス部分の概略的な屈折率プロファイル ＯＶＤ法によるスートプリフォームの堆積の概略図 スートプリフォームをドーピング及び圧密化するための装置を示す図 相対屈折率プロファイルを示すグラフ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ 図５と同じ
これより、本明細書の例示的な実施形態について詳細に説明する。
本明細書は、低い減衰、低い曲げ損失、及び高い有効面積を示す光ファイバを提供する。光ファイバは、コア及び、該コアを取り囲むクラッドを備えている。クラッドは、内側クラッド領域及び外側クラッド領域を含む。
これより、本明細書で用いられる、選択された用語について説明する：
「半径位置」又は半径座標「ｒ」とは、ファイバの中心線（ｒ＝０）に対する半径位置を指す。長さ寸法「μｍ」は、本明細書では、ミクロン又はμｍと表されうる。μｍに基づく面積寸法は、本明細書ではミクロン２又はμｍ２と表されうる。
「屈折率プロファイル」とは、屈折率又は相対屈折率とファイバの半径との関係である。隣接するコア及び／又はクラッド領域の間に段差境界を有するような本明細書に示される相対屈折率プロファイルでは、処理条件の通常の変動により、隣接する領域の界面における、はっきりとした段差境界の獲得が妨げられる場合がある。屈折率プロファイルの境界は本明細書では屈折率における段差変化として示されうるが、実際の境界は、曲線的であるか、あるいは、そうでなくても完全なステップ関数の特性からは逸脱する可能性があることが理解されるべきである。相対屈折率の値は、コア領域内及び／又はいずれかのクラッド領域内の半径位置によって変動しうることがさらに理解される。相対屈折率がファイバの特定の領域（コア領域及び／又はいずれかのクラッド領域）における半径位置によって変動する場合、それは、その実際の又は近似的な関数依存性に関して、若しくは、その領域に適用可能な平均値に関して、表されうる。特に指定しない限り、領域（コア領域及び／又はいずれかのクラッド領域）の相対屈折率が単一の値として表される場合、その領域における屈折率が一定であるか、ほぼ一定であり、かつ、単一の値に対応しているか、あるいは、その単一の値がその領域の半径位置に対する一定ではない相対屈折率依存性の平均値を表していることが理解される。設計によるものであっても、通常の製造ばらつきの結果であっても、半径位置における相対屈折率の依存性は、傾斜、曲線、又はそうでなくとも一定ではない可能性がある。
光ファイバの「相対屈折率」又は「相対屈折率パーセント」は、以下のように定められる：
Figure 0006833735
式中、ｎ（ｒ）は、特に指定しない限り、ファイバの中心線からの半径方向距離ｒにおけるファイバの屈折率であり、ｎｃは１．４４４であり、これは、１５５０ｎｍの波長におけるドープされていないシリカガラスの屈折率である。本明細書で用いられる場合、相対屈折率は、Δ（又は「デルタ」）若しくはΔ％（又は「デルタ％」）で表され、その値は、特に指定しない限り、「％」単位で与えられる。相対屈折率はまた、Δ（ｒ）又はΔ（ｒ）％と表される場合がある。
ファイバの１つの領域の平均相対屈折率は、以下から決定される：
Figure 0006833735
式中、ｒ内側は領域の内半径であり、ｒ外側は領域の外半径であり、Δ（ｒ）は領域の相対屈折率である。
用語「α−プロファイル」（「アルファプロファイル」とも称される）とは、以下の関数形式を有する相対屈折率プロファイルΔ（ｒ）を指す：
Figure 0006833735
式中、ｒｏは、Δ（ｒ）が最大になる点であり、ｒ１は、Δ（ｒ）が０になる点であり、ｒは、ｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲内にあり、ここで、ｒｉはα−プロファイルの初期点であり、ｒｆはα−プロファイルの終点であり、αは実数である。幾つかの実施形態では、本明細書に示される例は、１≦α≦１００のコアアルファを有しうる。幾つかの実施形態では、本明細書に示される例は、１≦α≦１０のコアアルファを有しうる。幾つかの実施形態では、本明細書に示される例は、１０≦α≦１００のコアアルファを有しうる。幾つかの実施形態では、本明細書に示される例は、１０≦α≦３０のコアアルファを有しうる。
光ファイバの「有効面積」は、以下のように定められる：
Figure 0006833735
式中、ｆ（ｒ）は、誘導される光信号の電界の横成分であり、ｒは、ファイバにおける半径位置である。「有効面積」又は「Ａｅｆｆ」は、光信号の波長に応じて決まり、本明細書では、１５５０ｎｍの波長のことを指すと理解される。は、本明細書では「有効面積」又は「Ａｅｆｆ」のことを指すときに、特定の波長が表示される。
光ファイバの「モードフィールド径」又は「ＭＦＤ」は、以下のように定められる：
Figure 0006833735
式中、ｆ（ｒ）は、誘導される光信号の電界分布の横成分であり、ｒは、ファイバにおける半径位置である。「モードフィールド径」又は「ＭＦＤ」は、光信号の波長に応じて決まり、本明細書では、１５５０ｎｍの波長のことを指すと理解される。
「トレンチ体積」は、以下のように定められる：
Figure 0006833735
ここで、ｒトレンチ，内側は、屈折率プロファイルのトレンチ領域の内半径であり、ｒトレンチ，外側は、屈折率プロファイルのトレンチ領域の外半径であり、Δトレンチ（ｒ）は、屈折率プロファイルのトレンチ領域の相対屈折率であり、ｒは、ファイバにおける半径位置である。トレンチ体積は絶対値かつ正の量であり、本明細書では％Δミクロン２、％Δ−ミクロン２、％Δ−μｍ２、又は％Δμｍ２を単位として表され、したがって、これらの単位は、本明細書では同じ意味で用いられうる。
光ファイバの、特記しない限り本明細書において「分散」と称される、「波長分散」とは、材料分散、導波路分散、及び多モード分散の合計である。単一モード導波路ファイバの事例では、多モード分散は０である。２モード領域（two-mode regime）の分散値は、多モード分散を０であると仮定する。ゼロ分散波長（λ０）は、分散値が０の波長である。分散スロープは、波長に対する分散の変化率である。分散及び分散スロープは、本明細書では１５５０ｎｍの波長において報告され、ｎｍ／ｐｓ／ｋｍを単位として表される。
光ファイバのカットオフ波長は、光ファイバが１つの伝搬モードのみを支持する最小波長である。カットオフ波長未満の波長では、マルチモード伝送が生じる場合があり、分散のさらなる発生源が発生して、ファイバの情報伝達能力を制限することがある。カットオフ波長は、本明細書では、ファイバカットオフ波長又はケーブルカットオフ波長として報告される。ファイバカットオフ波長は、２メートルのファイバ長に基づいており、ケーブルカットオフ波長は、２２メートルのケーブルファイバ長に基づいている。２２メートルのケーブルカットオフ波長は、ケーブル環境における、より高レベルの曲げ及び機械的圧力に起因して、典型的には、２メートル未満のカットオフ波長である。
光ファイバの曲げ耐性は、所定の試験条件下で、曲げにより誘起される減衰によって測定することができる。本明細書では、マンドレルラップ試験によって曲げ損失を決定した。マンドレルラップ試験では、ファイバは、特定の直径を有するマンドレルに巻き付けられ、１５５０ｎｍにおける巻き付けられた構成のファイバの減衰が決定される。曲げ損失は、巻き付けられていない（真っすぐな）構成のファイバの減衰に対する、巻き付けられた構成のファイバの減衰における増加として報告される。曲げ損失は、本明細書では、ｄＢ／ターンを単位として報告され、１ターンは、マンドレルの外周の周りのファイバの１回の巻き付けに対応する。２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、及び６０ｍｍのマンドレル直径についての曲げ損失を決定した。
マイクロ曲げを測定するためのワイヤメッシュで覆われたドラム試験では、直径４００ｍｍのアルミニウムドラムにワイヤメッシュを巻き付ける。メッシュは、引き伸ばされることなく、しっかりと巻き付けられる。ワイヤメッシュは、 穴、窪み、又は損傷のない、無傷のものでなければならない。本明細書の測定に用いられるワイヤメッシュ材料は、耐腐食タイプ３０４ステンレス鋼の織金網でできており、次の特性を有していた：１リニアインチ（約２．５４ｃｍ）あたりのメッシュ：１６５×１６５、ワイヤ直径：０．００１９インチ（約４８．２６μｍ）、開口幅：０．００４１インチ（約１０４．１４μｍ）、及び開口面積％：４４．０。導波路ファイバの所定の長さ（７５０ｍ）を、８０（±１）グラムの張力を印加しつつ、０．０５０ｃｍの巻き取りピッチでワイヤメッシュドラム上に１ｍ／秒で巻き付ける。ファイバの所定の長さの末端は、張力を維持するようにテープで留められ、ファイバの交差は存在しない。光ファイバの減衰は、選択された波長（典型的には１２００〜１７００ｎｍの範囲内、例えば、１３１０ｎｍ又は１５５０ｎｍ又は１６２５ｎｍ）で測定される。基準減衰が、滑らかなドラム（すなわち、ワイヤメッシュを有しないドラム）上に巻き付けられた光ファイバについて測定される。滑らかなドラム上で行われた測定に対する、ワイヤメッシュを有するドラム上で行われた測定におけるファイバ減衰の増加（ｄＢ／ｋｍ単位）が、選択された波長におけるファイバのワイヤメッシュで覆われたドラムの減衰として報告される。
本ファイバは、コアと、該コアを取り囲むクラッドとを備えている。ファイバはまた、クラッド領域を取り囲む一次コーティング、及び、該一次コーティングを取り囲む二次コーティングも備えていてもよい。クラッドは、コアに直接、隣接しうる。一次コーティングは、クラッドに直接、隣接しうる。二次コーティングは、一次コーティングに直接、隣接しうる。クラッド領域は、内側クラッド領域及び外側クラッド領域を含みうる。外側クラッド領域は、内側クラッド領域に直接、隣接しうる。内側クラッド領域は、コアに直接、隣接しうる。一次コーティングは、外側クラッド領域に直接、隣接しうる。本明細書で用いられる場合、「〜に直接、隣接」とは、直接的に物理的に接触していることを意味し、直接的物理的接触とは、触れ合っている関係のことを指す。代替的な実施形態では、介在する層又は領域は、コアとクラッドとの間、又はクラッドと一次コーティングとの間、又は一次コーティングと二次コーティングとの間、又は内側クラッド領域とコアとの間、又は外側クラッド領域と内側クラッド領域との間、又は一次コーティングと外側クラッド領域との間に存在しうる。１つ以上の介在する領域又は層によって分離されているファイバ内の要素は、本明細書では「隣接」と表され、互いに直接、物理的に接触していない。
コア領域の屈折率プロファイルは、ファイバの大きい有効面積を維持しつつ、減衰損失を最小限に抑えるように設計されうる。一次及び二次コーティングは、コア及びクラッドの機械的完全性を保護し、かつ、ファイバ内に誘導される光信号の特性における外的機械的擾乱の影響を最小限に抑えるように選択されうる。一次及び二次コーティングは、曲げ及び他の摂動力に起因する損失が最小限に抑えられることを確実にしうる。クラッド領域の屈折率プロファイルもまた、曲げ損失の低減に寄与するように設計されうる。
本明細書で使用される場合には常に、半径ｒ１及び相対屈折率Δ１（ｒ）はコアのことを称し、半径ｒ２及び相対屈折率Δ２（ｒ）は内側クラッド領域のことを称し、半径ｒ３及び相対屈折率Δ３（ｒ）は外側クラッド領域のことを称している。コアはファイバの中心部分を形成し、実質的に円筒形の形状をしていることが理解されている。その周囲の内側クラッド領域及びそれを取り囲む外側クラッド領域は、実質的に環状の形状であることもさらに理解されている。環状の領域は、内半径及び外半径に関して特徴付けることができる。半径位置ｒ１、ｒ２、及びｒ３は、本明細書では、それぞれ、コア、内側クラッド領域、及び外側クラッド領域の最も外側の半径を指す。２つの領域が互いに直接、隣接している場合、２つの領域の内側の外半径は、２つの領域の外側の内半径と一致する。一実施形態において、例えば、ファイバは、外側クラッド領域に取り囲まれ、それに直接、隣接している内側クラッド領域を含む。このような実施形態では、半径ｒ２は、内側クラッド領域の外半径及び外側クラッド領域の内半径に対応する。
ある特定の実施形態では、相対屈折率プロファイルは、コアと内側クラッド領域との間のオフセット領域を含みうる。半径ｒ４及び相対屈折率Δ４（ｒ）は、オフセット領域を指す。半径ｒ４は、オフセット領域の最も外側の半径を指す。オフセット領域が相対屈折率プロファイル内に存在する場合、ｒ１は、コアの外半径及びオフセット領域の内半径に対応する一方、ｒ４は、オフセット領域の外半径及び内側クラッド領域の内半径に対応する。
以下にさらに記載されるように、コア、内側クラッド領域、及び外側クラッド領域の相対屈折率は異なっていてもよい。領域の各々は、シリカガラス又はシリカ系ガラスから形成されうる。シリカ系ガラスは、１つ以上の元素をドープした、又は、１つ以上の元素で改質されたシリカガラスである。屈折率の変動は、当業者に知られている手法を使用して、目標とする屈折率又は屈折率プロファイルをもたらすことが知られているレベルでのアップドーパント又はダウンドーパントの取り込みによって達成されうる。アップドーパントは、ドープされていないガラス組成物と比較して、ガラスの屈折率を増加させるドーパントである。ダウンドーパントは、ドープされていないガラス組成物と比較して、ガラスの屈折率を低下させるドーパントである。一実施形態において、ドープされていないガラスは、純粋なシリカガラスである。ドープされていないガラスが純粋なシリカガラスである場合、アップドーパントとして、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｇｅ、Ａｌ、Ｐ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、及びＴａが挙げられ、ダウンドーパントとしては、Ｆ及びＢが挙げられる。一定の屈折率の領域は、ドーピングされていないか、又は均一な濃度でドーピングされることによって形成されうる。可変屈折率の領域は、ドーパントの均一でない空間分布によって形成されうる。
本開示に従った多くのコーティングされたファイバの最初の概略的な断面図が、図１に示されている。ファイバ１１は、コア１２、クラッド１３、一次コーティング１６、及び二次コーティング１７を備えている。クラッド１３は、内側クラッド領域１４及び外側クラッド領域１５を備えている。
光ファイバのガラス部分（コア及びクラッド領域）についての代表的な屈折率プロファイルが、図２に提示されている。図２は、外半径ｒ１及び相対屈折率Δ１を有するコア（１）と、半径位置ｒ１から半径位置ｒ２まで延在し、かつ、相対屈折率Δ２を有する内側クラッド領域（２）と、半径位置ｒ２から半径位置ｒ３まで延在し、かつ、相対屈折率Δ３を有する外側クラッド領域（３）とを有するファイバについての相対屈折率プロファイルを示している。コア領域（１）は、プロファイルにおいて最も高い相対屈折率を有する。コア領域（１）は、中心線（「中心線ディップ（centerline dip）」として当技術分野で知られている）又はその近くに低屈折率領域を含みうる（図示せず）。図２に示される実施形態では、外側クラッド領域３は、コア１に直接隣接した内側クラッド領域２に直接、隣接している。
相対屈折率Δ１、Δ２、及びΔ３の相対的順序付けは、以下の条件を満たし、
Δ１＞Δ３＞Δ２
ここで、Δ１は０より大きく、Δ２及びΔ３の各々は、０に等しくても、０未満でも、０より大きくてもよい。オフセット領域が相対屈折率プロファイルに存在する場合、相対屈折率Δ１、Δ４、及びΔ２は、以下の条件を満たし、
Δ１＞Δ４＞Δ２
ここで、Δ１は０より大きく、Δ４及びΔ２は各々、０であっても、０未満でも、０より大きくてもよい。
一態様において、本ファイバは、低い減衰及び高い有効面積（Ａｅｆｆ）を提供する。低減衰は、一部にはドーパントの空間均一性を通じて達成され、レイリー散乱を最小限に抑える。高Ａｅｆｆファイバは、一部には、コアの相対屈折率Δ１を以下に記載される範囲に制御することによって達成される。しかしながら、当技術分野で知られているように、高いＡｅｆｆを有するファイバは、曲げの影響を受けやすく、曲げ損失を原因として、低いＡｅｆｆを有するファイバよりも高い減衰を示す。この高Ａｅｆｆファイバについて予想される曲げ損失の増加を打ち消すために、本ファイバの相対屈折率プロファイルは、モート（moat）体積が大きい内側クラッド領域を含むように設計される。
高いＡｅｆｆ、低い減衰、低い曲げ損失及び低い応力光学効果を有するファイバを達成することがさらに好ましい。応力光学効果とは、ファイバ延伸プロセスの間にコアに生じる応力を指す。応力は、コアの相対屈折率を低減するように作用し、したがってコアとクラッドとの間の相対屈折率の差分を低減するように作用する。効率的な閉じ込め及び導波のために、コアとクラッドとの間の相対屈折率の適当な差分が必要とされることから、応力光学効果を最小限に抑えることが望ましい。
コアにおける応力光学効果は、２つの主な要因：（１）コアとクラッドの粘度における差異から生じるコア応力、及び、（２）コアとクラッドの熱膨張係数における差異から生じるコア応力によって決定される。複数の領域を有するクラッドを備えたファイバについては、コアに直接隣接するクラッドが、最も関連性が高い。本明細書の目的のため、コアと、内側クラッド領域及び外側クラッド領域を有するクラッドとを有するファイバについての応力光学効果について説明する。したがって、論述は、直接隣接した内側クラッド領域を有するコアに関する応力光学効果に焦点が当てられている。
ファイバ延伸プロセスは、コア及びクラッド（内側クラッド領域及び外側クラッド領域を含む）を有するファイバプリフォームを軟化点又はその近くの温度まで加熱する工程、及びファイバを延伸する工程を必然的に伴う。延伸温度において、コアと内側クラッド領域の粘度は、組成の差異に起因して異なっている。粘度の差異により、コア及び内側クラッド領域の界面に応力が生じる。応力は、ファイバが冷却され、延伸の間に凝固するにつれて、コアに伝達され、保持される。コアと内側クラッド領域との間の粘度不整合から生じるコア応力は、応力光学効果に対する１つの寄与である。
応力光学効果に対する第２の寄与は、コア及び内側クラッド領域の熱膨張係数の差異に由来する。ファイバが軟化点から冷却され、延伸の間に凝固するにつれて、熱膨張係数の差異によって、内側クラッド領域に対するコアの体積変化に差異が生じる。高い熱膨張係数を有する材料は、低い熱膨張係数を有する材料よりも、冷却される際に、より大きい体積の収縮を被る。軟化点では、コア及び内側クラッド領域は、構造緩和及び応力の消散を可能にするのに十分に粘性であり、熱膨張係数の差異は重要ではない。しかしながら、ファイバが冷却されて、延伸の間に凝固したファイバを形成するにつれて、コア及び内側クラッド領域の熱膨張係数の差異によって生じる差分収縮により、コア内に応力を発達させる界面応力が生成する。
組成に応じて、応力光学に対する２つの主な応力寄与は、コア内の応力の状態に、多少なりとも効果を有しうる。幾つかの事例では、２つの効果は、コア内の応力レベルを増加させるように累積的に作用可能であるが、他の事例では、２つの効果は、互いに部分的にオフセットするか又は反対に作用して、各効果の応力よりも小さい正味のコア応力を独立してもたらすことができる。
本ファイバのコア及び内側クラッド領域の組成は、コア内の応力レベルを最小限に抑えるように選択されている。特に、コア及び内側クラッド領域のためのドーパント、ドーピング濃度、及び相対屈折率プロファイルは、高い有効面積及び／又は低い曲げ損失を同時にもたらしつつ、応力光学効果を最小限に抑えるように選択されている。
一実施形態において、コアは、Ｃｌ（塩素）をドープされたシリカガラスである。別の実施形態では、内側クラッド領域は、ドープされていないシリカガラスであるか、又はＦ（フッ素）をドープされたシリカガラスである。さらに別の実施形態では、外側クラッド領域は、ドープされていないシリカガラスであるか、又はＦ又はＣｌをドープされたシリカガラスである。さらなる実施形態では、コアは、Ｃｌをドープされたシリカガラスであり、Ｇｅ及びＫを含まない。
一実施形態において、コアは、Ｃｌをドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域は、Ｆをドープされたシリカガラスであり、外側クラッド領域は、ドープされていないシリカガラスである。別の実施形態では、コアは、Ｃｌをドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域は、Ｆをドープされたシリカガラスであり、外側クラッド領域は、Ｃｌをドープされたシリカガラスである。さらに別の実施形態では、コアは、Ｃｌをドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域は、Ｆをドープされたシリカガラスであり、外側クラッド領域は、内側クラッド領域よりも低い濃度のＦをドープされたシリカガラスである。また別の実施形態では、コアは、Ｃｌをドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域は、ドープされていないシリカガラスであり、外側クラッド領域は、コアよりも低い濃度のＣｌをドープされたシリカガラスである。前述の実施形態の各々において、コアは、Ｇｅ及びＫを含まなくてもよい。
コア用のシリカガラスにおけるアップドーパントとしてのＣｌの使用は、Ｇｅの使用にとって好ましい。Ｇｅは、シリカガラス中に均一に取り込むことが困難であり、濃度変動の影響を受けやすく、レイリー散乱を通じて減衰を増加させる働きをする。Ｃｌは、シリカガラス中のドーパントとして均一な濃度で取り込むことができ、レイリー散乱の低減及び減衰の低下につながる。
Ｃｌをドープされたシリカガラスは、ドープされていないシリカガラスよりも低い粘度を有し、かつ、ドープされたシリカガラスクラッド材料の粘度に、より密接に一致して、コアと内側クラッド領域との間の粘度における差分から生じるコア応力に対する寄与を低下させることから、Ｃｌをドープされたシリカガラスは、ドープされていないシリカガラスよりもファイバコア材料として好ましい。ファイバによる有効な導波には、コア及び内側クラッド領域の相対屈折率における適当な差分が必要とされる。シリカガラスがファイバのベースガラスである場合、コア及び内側クラッド領域の相対屈折率における差分は、コアにアップドーピングし、クラッドにダウンドーピングすることによって達成することができる。シリカガラスにとって可能なダウンドーパントの中では、その濃度分布を制御することができ、比較的均一なＦドーピングを達成することができることから、Ｆが好ましい。Ｃｌドーピングの場合のように、シリカガラスにＦをドーピングすることにより、軟化点における粘度の低下が生じる。
コア応力における熱膨張の影響に関して、Ｃｌをドープされたシリカガラスは、ドープされていないシリカガラスよりも高い熱膨張係数を有し、Ｆをドープされたシリカガラスは、ドープされていないシリカガラスと同様の、Ｃｌをドープされたシリカガラスのものよりも低い熱膨張係数を有する。
Ｃｌ及びＦのドーピング濃度は、それぞれ、コア及び内側クラッド領域の粘度及び熱膨張係数を制御するように変動させることができる。本ドーピングスキームの一実施形態では、熱膨張及び粘度の効果を、この２つの効果によって生成した応力が、互いに少なくとも部分的にオフセットされて、コアにおける正味の応力を低下させるような方法で制御することによって、応力光学効果を最小限に抑えつつ、コアとクラッドとの間の適当な屈折率の差分を確実にするように、コア及び内側クラッド領域に、それぞれ、十分な濃度のＣｌ及びＦがドープされる。一方では、コアのＣｌドーピング濃度が高くなると、コアの熱膨張係数が増加する。結果的に、内側クラッド領域内の所与のＦドーピング濃度については、コア応力に対する熱膨張の寄与が増加する。他方では、コア内の所与のＣｌドーピング濃度について、内側クラッド領域のＦドーピング濃度が増加するにつれて、内側クラッド領域の粘度はコアと比較して低下し、コア応力に対する粘度不整合の寄与が増加する。しかしながら、コアの粘度に対する内側クラッド領域の粘度は、Ｆドーピングが増加するにつれて、低下することから、粘度不整合から生じる応力効果により、内側クラッド領域と比較してコアにおける大きい熱膨張係数に関連する応力効果が弱まる。コア応力に対して２つの寄与のバランスをとることによって、低いコア応力を達成することができ、応力光学効果を最小限に抑えることができる。本明細書に開示される、コアにおけるＣｌ及び内側クラッド領域におけるＦのドーピング濃度は、２つの寄与がバランスをとることを促すように選択されている。コアにおけるＣｌのドーピング濃度及びコア半径ｒ１もまた、大きい有効面積（Ａｅｆｆ）を確実にするように制御されている。
コアにおけるＣｌのドーピング濃度は、少なくとも０．５質量％、又は少なくとも０．８質量％、又は少なくとも１．０質量％、又は少なくとも１．２５質量％、又は少なくとも１．５質量％、又は少なくとも１．７５質量％、又は少なくとも２．０質量％、又は少なくとも２．２５質量％、又は０．５質量％〜３．０質量％の範囲、又は１．０質量％〜２．７５質量％の範囲、又は１．５質量％〜２．５質量％の範囲でありうる。内側クラッド領域におけるＦのドーピング濃度は、０．１０質量％〜０．５０質量％の範囲、又は０．１５質量％〜０．４５質量％の範囲、又は０．２０質量％〜０．４０質量％の範囲でありうる。コアにおけるＣｌのドーピング濃度は０．５質量％〜３．０質量％の範囲とすることができ、内側クラッド領域におけるＦのドーピング濃度は０．１０質量％〜０．５０質量％の範囲とすることができる。コアにおけるＣｌのドーピング濃度は１．０質量％〜２．７５質量％の範囲とすることができ、内側クラッド領域におけるＦのドーピング濃度は０．１５質量％〜０．４５質量％の範囲とすることができる。コアにおけるＣｌのドーピング濃度は１．５質量％〜２．５質量％の範囲とすることができ、内側クラッド領域におけるＦのドーピング濃度は０．２０質量％〜０．４０質量％の範囲とすることができる。前述の実施形態の各々において、コアは、Ｇｅ及びＫを含まなくてもよい。
他の実施形態では、コアは、Ｃｌをドープされたシリカガラスであり、内側クラッド領域は、ドープされていないシリカガラスである。これらの実施形態では、応力光学効果は、コア応力に対する熱膨張及び粘度における不整合の寄与を弱めることを通じて最小限に抑えられる。Ｃｌをドープされたコアは、ドープされていないシリカの内側クラッド領域よりも高い熱膨張係数及び低い粘度を有する。結果的に、熱膨張から生じるコア応力は、粘度の差分から生じるコア応力をオフセット又は部分的にオフセットして、正味のコア応力を低減し、応力光学効果の低下をもたらす。
シリカガラスコアにおけるＣｌのドーピング濃度は２．０質量％〜３．０質量％の範囲とすることができ、かつ、内側クラッド領域はドープされていないシリカガラスとすることができ、あるいは、シリカガラスコアにおけるＣｌのドーピング濃度は２．２質量％〜２．８質量％の範囲とすることができ、かつ、内側クラッド領域はドープされていないシリカガラスとすることができ、あるいは、シリカガラスコアにおけるＣｌのドーピング濃度は２．３質量％〜２．７質量％の範囲とすることができ、かつ、内側クラッド領域は、ドープされていないシリカガラスとすることができる。前述の実施形態の各々において、コアは、Ｇｅ及びＫを含まなくてもよい。
外側クラッド領域は、ドープされていないシリカガラス、アップドープされたシリカガラス、又はダウンドープされたシリカガラスでありうる。一実施形態において、外側クラッド領域は、Ｃｌをドープされたシリカガラスであり、Ｃｌ濃度は０．１０質量％〜０．６０質量％の範囲、又は０．２０質量％〜０．５０質量％の範囲内にある。別の実施形態では、外側クラッド領域は、Ｆをドープされたシリカガラスであり、Ｆ濃度は、０．０５質量％〜０．３０質量％の範囲、又は０．１０質量％〜０．２５質量％の範囲内にある。
コア、内側クラッド領域、及び外側クラッド領域の組成は、高い有効面積（Ａｅｆｆ）及び低い曲げ損失を有するファイバと合致する相対屈折率プロファイルをもたらすように制御されうる。
有効面積は、一部には、コアの相対屈折率Δ１、コアの半径ｒ１、及び／又は、コアと内側クラッド領域との間の相対屈折率の差Δ１−Δ２によって制御される。曲げ損失は、一部には、内側クラッド領域の相対屈折率Δ２、内側クラッド領域の半径ｒ２、半径の差ｒ２−ｒ１、内側クラッド領域のトレンチ体積、コアと内側クラッド領域との間の相対屈折率の差Δ１−Δ２、及び／又は、内側クラッド領域と外側クラッド領域との間の相対屈折率の差Δ３−Δ２によって制御される。
コアの相対屈折率Δ１は、０．０８％〜０．３０％の範囲、又は０．１０％〜０．２５％の範囲、又は０．１２％〜０．２０％の範囲、又は０．１４％〜０．１８％の範囲でありうる。コアの半径ｒ１は、５．０μｍ〜９．０μｍの範囲、又は６．０μｍ〜１０．０μｍの範囲、又は６．０μｍ〜９．０μｍの範囲、又は６．０μｍ〜８．０μｍの範囲、又は６．５μｍ〜７．５μｍの範囲、又は７．０μｍ〜１０．０μｍの範囲でありうる。
内側クラッド領域の相対屈折率Δ２は、０％〜−０．２５％の範囲、又は−０．０５％〜−０．２０％の範囲、又は−０．１０％〜−０．２０％の範囲でありうる。内側クラッド領域の半径ｒ２は、１５μｍ〜４０μｍの範囲、又は１５μｍ〜３８μｍの範囲、又は２０μｍ〜３８μｍの範囲、又は２０μｍ〜３５μｍの範囲、又は２０μｍ〜３０μｍの範囲、又は２２μｍ〜３８μｍの範囲、又は２２μｍ〜３５μｍの範囲、又は２４μｍ〜３８μｍの範囲、又は２４μｍ〜３５μｍの範囲でありうる。
内側クラッド領域のトレンチ体積は、２０％Δμｍ２超、又は３０％Δμｍ２超、又は４０％Δμｍ２超、又は６０％Δμｍ２超、又は８０％Δμｍ２超、又は１００％Δμｍ２超、又は２０％Δμｍ２〜２００％Δμｍ２の範囲、又は３０％Δμｍ２〜１７０％Δμｍ２の範囲、又は４０％Δμｍ２〜１４０％Δμｍ２の範囲でありうる。
外側クラッド領域の相対屈折率Δ３は、−０．２０％〜０．１０％の範囲、又は−０．１５％〜０．１０％の範囲、又は−０．１０％〜０．０５％の範囲、又は−０．０５％〜０．０５％の範囲でありうる。外側クラッド領域の半径ｒ３は、少なくとも５５μｍ、又は少なくとも６０μｍ、又は５５μｍ〜７０μｍの範囲、又は６０μｍ〜６５μｍの範囲、又は約６２．５μｍでありうる。
相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％、又は少なくとも０．２０％、又は少なくとも０．２５％、又は少なくとも０．３０％でありうる。相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０５％、又は少なくとも０．０６％、又は少なくとも０．０８％、又は少なくとも０．１０％、又は少なくとも０．１２％、又は少なくとも０．１５％、又は少なくとも０．２０％でありうる。
相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０５％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０６％とすることができ。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０８％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．１０％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．１２％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができる。
相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０５％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０６％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０８％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．１０％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．１２％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができる。
相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０５％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０６％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．０８％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．１０％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．１２％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．１５％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．２０％とすることができる。相対屈折率の差Δ１−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができ、かつ、相対屈折率の差Δ３−Δ２は、少なくとも０．２５％とすることができる。
本明細書に記載されるドーピングスキーム及び相対屈折率プロファイルを有する光ファイバは、高いモードフィールド径、大きい有効面積、低い減衰、及び低い曲げ損失を特徴とする。
１５５０ｎｍの波長におけるファイバのモードフィールド径は、少なくとも１０．０μｍ、又は少なくとも１１．０μｍ、又は少なくとも１１．５μｍ、又は少なくとも１２．０μｍ、少なくとも１２．５μｍ、又は少なくとも１３．０μｍ、又は少なくとも１３．５μｍ、又は少なくとも１４．０μｍ、又は１０．０μｍ〜１５．０μｍの範囲、又は１１．０μｍ〜１４．０μｍの範囲でありうる。
１５５０ｎｍの波長における本ファイバの有効面積は、少なくとも１００μｍ２、又は少なくとも１１０μｍ２、又は少なくとも１２０μｍ２、又は少なくとも１３０μｍ２、又は少なくとも１４０μｍ２、又は少なくとも１５０μｍ２、又は１００μｍ２〜１８０μｍ２の範囲、又は１１０μｍ２〜１６５μｍ２の範囲、又は１２０μｍ２〜１５５μｍ２の範囲でありうる。
２０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、４．０ｄＢ／ターン未満、又は３．５ｄＢ／ターン未満、又は３．０ｄＢ／ターン未満、又は２．５ｄＢ／ターン未満、又は２．０ｄＢ／ターン未満、又は１．５ｄＢ／ターン未満、又は１．０ｄＢ／ターン未満、又は０．２ｄＢ／ターン〜４．０ｄＢ／ターン、又は０．３ｄＢ／ターン〜３．５ｄＢ／ターン、又は０．４ｄＢ／ターン〜３．０ｄＢ／ターン、又は０．５ｄＢ／ターン〜２．５ｄＢ／ターンでありうる。
３０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、１．５ｄＢ／ターン未満、又は１．０ｄＢ／ターン未満、又は０．８ｄＢ／ターン未満、又は０．６ｄＢ／ターン未満、又は０．４ｄＢ／ターン未満、又は０．３ｄＢ／ターン未満、又は０．２ｄＢ／ターン未満、又は０．０５ｄＢ／ターン〜１．５ｄＢ／ターン、又は０．１ｄＢ／ターン〜１．５ｄＢ／ターン、又は０．１５ｄＢ／ターン〜１．０ｄＢ／ターン、又は０．２ｄＢ／ターン及び０．８ｄＢ／ターンでありうる。
４０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、０．６ｄＢ／ターン未満、又は０．４ｄＢ／ターン未満、又は０．２ｄＢ／ターン未満、又は０．１ｄＢ／ターン未満、又は０．０５ｄＢ／ターン未満、又は０．０２５ｄＢ／ターン未満、又は０．０１ｄＢ／ターン未満、又は０．００５ｄＢ／ターン〜０．６ｄＢ／ターン、又は０．００５ｄＢ／ターン〜０．５ｄＢ／ターン、又は０．０１ｄＢ／ターン〜０．５ｄＢ／ターン、又は０．０１ｄＢ／ターン〜０．４ｄＢ／ターンでありうる。
５０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、０．２５ｄＢ／ターン（１００ターンあたり２５ｄＢ）未満、又は０．１０ｄＢ／ターン（１０ｄＢ／１００ターン）未満、又は０．０５ｄＢ／ターン（５．０ｄＢ／１００ターン）未満、又は０．０２０ｄＢ／ターン（１００ターンあたり２．０ｄＢ）未満、又は０．０１０ｄＢ／ターン（１００ターンあたり１．０ｄＢ）未満、又は０．００５ｄＢ／ターン（１００ターンあたり０．５ｄＢ）未満、又は０．００２ｄＢ／ターン（１００ターンあたり０．２ｄＢ）未満、又は０．００１ｄＢ／ターン（１００ターンあたり０．１ｄＢ）未満、又は０．０００５ｄＢ／ターン〜０．２５ｄＢ／ターン、又は０．００１ｄＢ／ターン〜０．２０ｄＢ／ターン、又は０．００１ｄＢ／ターン〜０．１５ｄＢ／ターン、又は０．００２ｄＢ／ターン〜０．１５ｄＢ／ターンでありうる。
６０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、０．１５ｄＢ／ターン未満、又は０．１０ｄＢ／ターン未満、又は０．０５ｄＢ／ターン未満、又は０．０２ｄＢ／ターン未満、又は０．０１ｄＢ／ターン未満、又は０．００５ｄＢ／ターン未満、又は０．００２ｄＢ／ターン未満、又は０．００１ｄＢ／ターン〜０．１５ｄＢ／ターン、又は０．００１ｄＢ／ターン〜０．１０ｄＢ／ターン、又は０．００２ｄＢ／ターン〜０．１５ｄＢ／ターン、又は０．００２ｄＢ／ターン〜０．１０ｄＢ／ターンでありうる。
ワイヤメッシュで覆ったドラムのマイクロ曲げ試験によって決定される１５５０ｎｍにおける本ファイバの曲げ損失は、２．０ｄＢ／ｋｍ未満、又は１．０ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．５ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．２５ｄＢ／ターン〜２．０ｄＢ／ターン、又は０．２５ｄＢ／ターン〜１．０ｄＢ／ターン、又は０．５ｄＢ／ターン〜２．０ｄＢ／ターン、又は０．５ｄＢ／ターン〜１．５ｄＢ／ターンである。
１５５０ｎｍにおける本ファイバの減衰は、０．２０ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１９ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１８ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１７ｄＢ／ｋｍ未満、又は０．１６ｄＢ／ｋｍ未満でありうる。
本ファイバのケーブルカットオフ波長は、１６００ｎｍ未満、又は１５５０ｎｍ未満、又は１５００ｎｍ未満、又は１４５０ｎｍ未満、又は１４００ｎｍ未満でありうる。
１５５０ｎｍにおける本ファイバの分散は、２６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、又は２４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、又は２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下でありうる。
本ファイバのコア及びクラッドは、当技術分野でよく知られている方法によって、一段階の操作又は多段階の操作で生産されうる。適切な方法としては、火炎燃焼法、火炎酸化法、火炎加水分解法、ＯＶＤ（外部蒸着）、ＩＶＤ（内部蒸着）、ＶＡＤ（軸蒸着）、二重るつぼ法、ロッドインチューブ法、ケーンインスート（cane-in-soot）法、及びドープ堆積シリカ法（doped deposited silica processes）が挙げられる。さまざまなＣＶＤ法が知られており、本発明の光ファイバに用いられるコア、内側クラッド領域、及び外側クラッド領域の生産に適している。それらには、外部ＣＶＤ法、軸蒸着法、改良ＣＶＤ（ＭＣＶＤ）、内部蒸着、及びプラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）が含まれる。
シリカに適した前駆体としては、ＳｉＣｌ４及び有機ケイ素化合物が挙げられる。有機ケイ素化合物は、炭素を含むケイ素化合物である。有機ケイ素化合物は、酸素及び／又は水素も含みうる。有機ケイ素化合物の例としては、ＯＭＣＴＳ（オクタメチルシクロテトラシロキサン）、ケイ素アルコキシド（Ｓｉ（ＯＲ）４）、オルガノシラン（ＳｉＲ４）、及びＳｉ（ＯＲ）ｘＲ４−ｘが挙げられ、式中、Ｒは炭素含有有機基又は水素であり、ここで、Ｒは、少なくとも１つのＲが炭素含有有機基であるという条件に従って、出現ごとに同一であっても異なっていてもよい。塩素のドーピングに適した前駆体としては、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、Ｓｉ２ＯＣｌ６、ＳｉＣｌ３Ｈ、及びＣＣｌ４が挙げられる。フッ素のドーピングに適した前駆体としては、Ｆ２、ＣＦ４、及びＳｉＦ４が挙げられる。
本明細書に開示される光ファイバは、プリフォームを形成する工程、プリフォームを圧密化する工程、及びファイバを延伸する工程によって製造することができる。例として及び限定することを意図せずに、ＯＶＤ法に従ったシリカ（又はドープされたシリカ）のスートプリフォームの形成が、図３及び４に示されている。図３では、回転かつ平行移動するベイトロッド２４の外表面上にシリカ含有スート２２を堆積させることによって、スートプリフォーム２０が形成される。ベイトロッド２４は、好ましくはテーパ状になっている。ガラス／スート前駆体２８をガス状の形態でバーナ２６の火炎３０に供給し、それを酸化することによって、スート２２が形成される。メタン（ＣＨ４）などの燃料３２及び酸素などの支燃性ガス３４がバーナ２６に供給され、着火されて火炎３０を形成する。Ｖで標識されたマスフローコントローラは、適量のガラス／スート前駆体２８、燃料３２及び支燃性ガス３４を、好ましくはすべてガス状の形態で計量してバーナ２６に供給する。ガラス／スート前駆体２８は、ガラス形成化合物であり、火炎３０内で酸化されて、光ファイバプリフォームのコアに対応しうる、概ね円筒形状をしたスート領域２３を形成する。
スートコアプリフォームの形成後、図４に示されるように、円筒形のスート領域２３を含むスートコアプリフォーム２０は、加熱炉２９内でドープされ（例えば塩素を）、焼結又は圧密化されて、焼結又は圧密化されたスートコアプリフォームを形成しうる。焼結又は圧密化の前に、図３に示されるベイトロッド２４が除去されて、中空の円筒形のスートコアプリフォームを形成する。塩素ドーピング及び焼結又は圧密化プロセスの間に、スートコアプリフォーム２０は、例えば、加熱炉２９の純粋な石英マッフル管２７の内部に保持機構２１によって懸架される。焼結又は圧密化工程の前に、プリフォーム２０は塩素含有雰囲気に晒される。例えば、適切な塩素ドーピング雰囲気は、約９５０℃〜１５００℃の温度及び約０．５〜１０時間の適切なドーピング時間範囲で、約０パーセント〜７０パーセントのヘリウム及び３０パーセント〜１００パーセントの塩素ガス、幾つかの実施形態では、５０パーセント〜１００パーセントの塩素ガスを含みうる。
本明細書に開示されるファイバは、高い塩素ドーピング濃度を利用する。高い塩素ドーピングレベルは、多くの変数を制御することによって達成されうる。例えば、より高い温度を用いて、液体のＳｉＣｌ４（塩素ドーピング前駆体）を気化させて、結果的に、気相におけるＳｉＣｌ４濃度を増加させてもよい。気化器温度は、幾つかの実施形態では４０℃より高く、幾つかの他の実施形態では４５℃より高く、幾つかの他の実施形態では５０℃より高く、さらに他の実施形態では５７℃より高い。結果として、増加したＳｉＣｌ４濃度を、圧密化加熱炉内で用いることができる。幾つかの実施形態では、加熱炉への全流量に対する気化器／バブラーを通過するガスの割合は３０％超であり、他の実施形態では、加熱炉への全流量に対する気化器／バブラーを通過するガスの割合は５０％超であり、さらに他の実施形態では、加熱炉への全流量に対する気化器／バブラーを通過するガスの割合は８０％超である。残余のガスはヘリウムでありうる。ある特定の他の実施形態では、加熱炉への全流量に対する気化器／バブラーを通過するガスの割合は１００％である。
幾つかの実施形態では、ＳｉＣｌ４又は他のＣｌドープ用前駆体のドーピングは、焼結プロセスの間に生じる、すなわち、スートプリフォームは、ＳｉＣｌ４又は他のＣｌドープ用前駆体の存在下、１３００℃より高い温度、他の実施形態では１３７５℃より高い温度で、スートプリフォームが閉じた細孔状態になり、完全に焼結したプリフォームになる前、及び／又はその時点まで、ドープされる。幾つかの実施形態では、塩素ドーピングは、１４００℃より高い温度で、焼結プロセスの間に生じる。
ＳｉＣｌ４又は他のＣｌドープ用前駆体をドーピングするために、より高いスート表面積プリフォームを使用することは、スートプリフォームにおけるＣｌドーピング濃度を高めるための別の戦略である。幾つかの実施形態では、スートプリフォームの表面積は、１０ｍ２／ｇを超える；他の実施形態では、スートプリフォームの表面積は、２０ｍ２／ｇを超える；さらに他の実施形態では、スートプリフォームの表面積は、２５ｍ２／ｇを超える；及び、さらなる他の実施形態では、スートプリフォームの表面積は、５０ｍ２／ｇを超える。ある特定の他の実施形態では、スートプリフォームの表面積は、９０ｍ２／ｇを超える。プリフォームの表面積は、ＢＥＴ表面積特徴化技術を使用して測定することができる。
ＳｉＣｌ４又は他のＣｌドープ用前駆体を使用する塩素ドーピングの量は、プリフォームの完全な圧密化の前に、ＳｉＣｌ４（又は他のＣｌドープ用前駆体）及びＨ２Ｏ／Ｏ２に順次曝露する複数のサイクルを用いて、シリカスートプリフォームを処理することによっても増加させることができる。理論に縛られることは望まないが、ＳｉＣｌ４を用いてシリカスート表面を処理することにより、結果的に、ＳｉＣｌ４とＯＨとの反応を通じてシリカスート表面のＳｉ−ＯＨ部位に塩素のドーピングをもたらし、ＨＣｌを放出して、Ｓｉ−Ｏ−ＳｉＣｌ３基を形成すると考えられる。加えて、ＳｉＣｌ４は、シリカスートプリフォームの表面でＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合と反応して、Ｓｉ−Ｃｌ基及びＳｉ−Ｏ−ＳｉＣｌ３基を生成することができる。結合した−ＳｉＣｌ３基における各Ｃｌ原子を水（及び／又は酸素）で処理することによってＯＨ基に変換することができ、これが次に、ＳｉＣｌ４を用いたその後の処理の際に、さらなる−ＳｉＣｌ３基を結合するための反応部位となる。プリフォームが逐次的なＳｉＣｌ４及びＨ２Ｏ（及び／又はＯ２）処理の繰り返しサイクルに晒されるこの手順を利用することにより、大量の塩素を取り込む、カスケード型（分岐状又はフラクタル状）の表面構造を作り出すことができる。これは、先行技術で報告された被ドープ塩素レベルと比較して、結果的に、圧密化されたガラス内に著しく高い塩素ドーピングレベルをもたらす。同様の考察が他のＣｌドープ用前駆体にも適用される。
プリフォームのスート表面積を増加させるために用いることができる他の方法としては、次のものが挙げられる：１）低密度レイダウン、２）被加圧高表面積スート、及び３）スートへのゾルゲルシリカ（例えば、ＴＥＯＳ、加水分解前又は後）又はＬｕｄｏｘ（登録商標）コロイド状シリカなどのナノ粒子シリカの含浸。
塩素ドーピング工程の後、コアスートプリフォームは焼結されうる。本発明に用いられる焼結温度は、好ましくは、１１００℃〜１６００℃、さらに好ましくは約１４００℃〜１５５０℃、最も好ましくは約１４８０℃〜１５５０℃の範囲でありうる。１つの特に好ましい焼結温度は、およそ１４９０℃である。焼結後、コアプリフォームは、より小さい直径へと延伸され、ある長さに切断されて、圧密化された塩素被ドープガラスコアケーンを形成しうる。
焼結は、ＳｉＣｌ４又は他のＣｌドープ用前駆体の存在下で生じうる。Ｃｌのドーピング及び／又は焼結の間のＳｉＣｌ４又は他のＣｌドープ用前駆体の分圧は、０．５ａｔｍ超、又は１．０ａｔｍ超、又は２．０ａｔｍ超、又は５．０ａｔｍ超でありうる。
焼結されたＣｌ被ドープスートは、光ファイバの製造におけるガラスコア又はガラスコアケーンとして用いられうる。次に、内側クラッド領域を形成するためのさらなるスートを、コアスートの堆積プロセスに関して上述したものと同じ方法を使用して、ガラスコア又はガラスコアケーン上に堆積さることができる。次に、フッ素又は他の光ファイバドーパントを含むドーパントガスを使用して、内側クラッドスートにフッ素をドープすることができる。例えば、ＳｉＦ４及び／又はＣＦ４ガスが用いられうる。このようなドーパントガスは、例えば約９５０℃〜１２５０℃の従来のドーピング温度を使用して、０．２５〜４時間、用いられうる。本発明に用いられる焼結温度は、好ましくは、１１００℃〜１６００℃、さらに好ましくは約１４００℃〜１５５０℃、最も好ましくは約１４８０℃〜１５５０℃の範囲でありうる。１つの特に好ましい焼結温度は、およそ１４９０℃である。
本明細書に開示されるファイバは、従来の製造技術を使用し、かつ、例えば、その内容がここに参照することによって本明細書に取り込まれる、米国特許第７，５６５，８２０号、同第５，４１０，５６７号、同第７，８３２，６７５号、同第６，０２７，０６２号の各明細書に開示されるような、既知のファイバ延伸方法及び装置を使用して作られた光ファイバプリフォームから延伸されうる。特に、光ファイバは、トラクタによって光ファイバプリフォームのルート部分から引っ張られる。延伸加熱炉を離れた後、ベア光ファイバは、直径モニタ（Ｄ）にたどり着き、該モニタによって、フィードバック制御ループに用いられてトラクタの速度を調整し、一定のファイバ直径を維持する信号がもたらされる。ベア光ファイバは、次に、プリフォームからファイバを引っ張ることによって生じる光ファイバの張力を測定する、ファイバ張力測定装置（Ｔ）を通過する。この張力は、ファイバの延伸速度、プリフォームのルートの温度及び粘度等に応じて、増加しうる。ファイバ張力測定装置の一例は、ここに参照することによって本明細書に取り込まれる、欧州特許出願公開第０４７９１２０号明細書に開示されている。
これより、本明細書に開示される１つ以上の有利な特徴を例証するために、本明細書に従った例となるファイバについて説明し、モデル化する。
例となるファイバは、図５〜１８に示す相対屈折率プロファイルを有する。例となるファイバには、コア領域、内側クラッド領域、及び外側クラッド領域が備わっていた。例となるファイバの異なる領域の半径及び相対屈折率が表１ａ、１ｂ、及び１ｃに示されている。外側クラッド領域の半径は６２．５μｍの半径ｒ３まで延在していたが、図５〜１８に示される描写では、外側クラッド領域を省略した。表１ａ、１ｂ、及び１ｃには、各例となるファイバの内側クラッド領域のトレンチ体積も含まれている。各パラメータの単位及び対応する図面が掲載されている。シリカガラス中にアップドーパントとしてＣｌを、シリカガラス中にダウンドーパントとしてＦを、それぞれ含めることによって、Δ＞０及びΔ＜０を有する領域を得た。相対屈折率の値は、ドーピング濃度に実質的に比例しており、次の関係から推定することができる：１質量％のＦ〜−０．３２Δ％及び１質量％のＣｌ〜０．１０Δ％。Δ＝０の領域は、ドープされていないシリカガラスに対応する。表１ａ、１ｂ、及び１ｃに示される実施例は、２０のコアアルファを有していた。表記「Ｅｘ．」は「実施例」を表し、例となるファイバ１〜１４の各々に対する識別参照を提供している。例となるファイバ１〜１２は、コアと内側クラッド領域との間のオフセット領域を欠いていた。例となるファイバ１３及び１４は、コアと内側クラッド領域との間のオフセット領域を含んでいた。
Figure 0006833735
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例となるファイバ１〜１４の光学特性をモデル化し、結果を表２ａ、２ｂ、及び２ｃに提示した。
Figure 0006833735
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表２ａ、２ｂ及び２ｃにおいて、ＭＦＤはモードフィールド径を指し、Ａｅｆｆは有効面積を指し、ケーブルカットオフ波長はＬＰ１１モードを指し、曲げ損失は、規定された直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験についてモデル化されている。表１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、及び２ｃに示される光ファイバ設計は、１００μｍ２超の１５５０ｎｍにおける有効面積、１５５０ｎｍ未満のケーブルカットオフ波長、２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける分散、３．５ｄＢ／ターン未満の１５５０ｎｍにおける２０ｍｍのマンドレル直径についての曲げ損失、１００ターンあたり２ｄＢ未満の１５５０ｎｍにおける６０ｍｍのマンドレル直径についての曲げ損失、及び０．１７ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有していた。これらのファイバは、２ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍの波長におけるワイヤメッシュで覆ったドラムのマイクロ曲げ損失を有していた。これらのファイバは、１ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍの波長におけるワイヤメッシュで覆ったドラムのマイクロ曲げ損失を有していた。表１ａ、１ｂ、１ｃ、２ａ、２ｂ、及び２ｃの本発明の例において（Δ２−Δ３）＊（Ｒ２ ２−Ｒ１ ２）と定義されるトレンチ体積Ｖトレンチは、５０％Δμｍ２を超えていた。幾つかの実施形態では、トレンチ体積Ｖトレンチは、１００％Δμｍ２を超える。さらに他の実施形態では、トレンチ体積Ｖトレンチは、１５０％Δμｍ２を超える。ある特定の実施形態では、光ファイバは、１ＭＰａ未満のヤング率を有する一次コーティングと、１２００ＭＰａ超のヤング率を有する二次コーティングとを含む。幾つかの実施形態では、光ファイバは、０．５ＭＰａ未満のヤング率を有する一次コーティングと、１５００ＭＰａ超のヤング率を有する二次コーティングとを備えている。
特に明記しない限り、本明細書に記載される方法はいずれも、その工程が特定の順序で行われることを必要とするように解釈されることは、決して意図されていない。したがって、方法の請求項がその工程が従うべき順序を実際に記載していない場合、あるいは、その工程が特定の順序に限られるべきであることが特許請求の範囲又は明細書に明確に記載されていない場合、特定の順序が推定されることは決して意図されていない。
例示された実施形態の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな修正及び変形がなされうることは、当業者にとって明白であろう。例示された実施形態の精神及び内容を取り込んだ本開示の実施形態の修正、組合せ、部分組合せ及び変形が当業者に想起されうることから、本明細書は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内のすべてを包含すると解釈されるべきである。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
１．５質量％を超える塩素濃度を有する、Ｃｌをドープされたシリカガラスを含むコア領域であって、６．０μｍ〜１０．０μｍの範囲の外半径ｒ１及び相対屈折率Δ１を有する、コア領域；
前記コア領域を取り囲む内側クラッド領域であって、２２μｍ〜３８μｍの範囲の外半径ｒ２及び相対屈折率Δ２を有する、内側クラッド領域；及び
前記内側クラッド領域を取り囲む外側クラッド領域であって、前記相対屈折率Δ２を少なくとも０．０６％超過する相対屈折率Δ３を有する、外側クラッド領域
を備えた、光ファイバであって、
１５５０ｎｍ未満のケーブルカットオフ、少なくとも１００μｍ２の１５５０ｎｍにおける有効面積、及び２０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定して、３．５ｄＢ／ターン未満の１５５０ｎｍにおける曲げ損失を有する、
光ファイバ。
実施形態２
前記ケーブルカットオフが１５００ｎｍ未満であることを特徴とする、実施形態１に記載の光ファイバ。
実施形態３
前記ケーブルカットオフが１４５０ｎｍ未満であることを特徴とする、実施形態１に記載の光ファイバ。
実施形態４
前記コアがＧｅを含まないことを特徴とする、実施形態１〜３のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態５
前記外半径ｒ１が７．０μｍ〜１０．０μｍの範囲内にあることを特徴とする、実施形態１〜４のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態６
前記相対屈折率Δ１が０．０８％〜０．３０％の範囲内にあることを特徴とする、実施形態１〜５のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態７
前記相対屈折率Δ１が、前記相対屈折率Δ２を少なくとも０．２０％超過することを特徴とする、実施形態１〜６のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態８
前記外半径ｒ２が２４μｍ〜３５μｍの範囲内にあることを特徴とする、実施形態１〜７のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態９
前記相対屈折率Δ２が、−０．２５％〜０％の範囲内にあることを特徴とする、実施形態１〜８のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１０
前記相対屈折率Δ３が、−０．２０％〜０．１０％の範囲内にあることを特徴とする、実施形態１〜９のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１１
前記相対屈折率Δ３が、前記相対屈折率Δ２を少なくとも０．０８％超過することを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１２
前記相対屈折率Δ３が、前記相対屈折率Δ２を少なくとも０．１０％超過することを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１３
前記相対屈折率Δ３が、前記相対屈折率Δ２を少なくとも０．１２％超過することを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１４
前記相対屈折率Δ３が、前記相対屈折率Δ２を少なくとも０．１５％超過することを特徴とする、実施形態１〜１０のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１５
前記内側クラッド領域が、前記コアに直接隣接していることを特徴とする、実施形態１〜１４のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１６
前記外側クラッド領域が、前記内側クラッド領域に直接隣接していることを特徴とする、実施形態１〜１５のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１７
１５５０ｎｍにおける前記有効面積が、少なくとも１３０μｍ２であることを特徴とする、実施形態１〜１６のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１８
１５５０ｎｍにおける前記有効面積が、少なくとも１５０μｍ２であることを特徴とする、実施形態１〜１６のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態１９
２０ｍｍのマンドレル直径についての１５５０ｎｍにおける前記曲げ損失が２．０ｄＢ／ターン未満であることを特徴とする、実施形態１〜１８のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２０
２０ｍｍのマンドレル直径についての１５５０ｎｍにおける前記曲げ損失が１．０ｄＢ／ターン未満であることを特徴とする、実施形態１〜１８のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２１
前記Ｃｌをドープされたコアが、１．７５質量％〜２．７５質量％のＣｌを含むことを特徴とする、実施形態１〜２０のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２２
前記内側クラッド領域が、フッ素をドープされたシリカガラスを含むことを特徴とする、実施形態１〜２１のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２３
前記フッ素をドープされたシリカガラスにおけるフッ素の濃度が、０．１０質量％〜０．５０質量％の範囲内にあることを特徴とする、実施形態２２に記載の光ファイバ。
実施形態２４
前記ファイバが、０．１７ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有することを特徴とする、実施形態１〜２３のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２５
前記ファイバが、５０％Δμｍ２を超えるトレンチ体積Ｖトレンチを有するトレンチを含むことを特徴とする、実施形態１〜２４のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２６
前記ファイバが、１００％Δμｍ２を超えるトレンチ体積Ｖトレンチを有するトレンチを含むことを特徴とする、実施形態１〜２５のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２７
前記ファイバが、１５０％Δμｍ２を超えるトレンチ体積Ｖトレンチを有するトレンチを含むことを特徴とする、実施形態１〜２５のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２８
前記ファイバが、６０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定して、１００ターンあたり２．０ｄＢ未満の１５５０ｎｍにおける曲げ損失を有することを特徴とする、実施形態１〜２７のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２９
前記ファイバが、６０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定して、１００ターンあたり１．０ｄＢ未満の１５５０ｎｍにおける曲げ損失を有することを特徴とする、実施形態１〜２７のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態３０
前記ファイバが、６０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定して、１００ターンあたり０．５ｄＢ未満の１５５０ｎｍにおける曲げ損失を有することを特徴とする、実施形態１〜２７のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態３１
前記ファイバが、６０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定して、１００ターンあたり０．１ｄＢ未満の１５５０ｎｍにおける曲げ損失を有することを特徴とする、実施形態１〜２７のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態３２
前記ファイバが、（ｉ）１ＭＰａ未満のヤング率を有する一次コーティング；（ｉｉ）１２００ＭＰａを超えるヤング率を有する二次コーティングをさらに含むことを特徴とする、実施形態１〜３１のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態３３
前記ファイバが、（ｉ）０．５ＭＰａ未満のヤング率を有する一次コーティング；（ｉｉ）１５００ＭＰａを超えるヤング率を有する二次コーティングをさらに含むことを特徴とする、実施形態１〜３１のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態３４
前記ファイバが、１５５０ｎｍの波長において２２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の分散を有することを特徴とする、実施形態１〜３１のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態３５
前記ファイバが、１５５０ｎｍの波長において２ｄＢ／ｋｍ未満のワイヤメッシュで覆ったドラムのマイクロ曲げ損失を有することを特徴とする、実施形態１〜３１のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態３６
前記ファイバが、１５５０ｎｍの波長において１ｄＢ／ｋｍ未満のワイヤメッシュで覆ったドラムのマイクロ曲げ損失を有することを特徴とする、実施形態１〜３１のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態３７
有機ケイ素化合物からスートを形成する工程、
前記スートにＣｌをドープする工程、及び
前記ドープされたスートを焼結する工程であって、この焼結された被ドープスートが、少なくとも０．８質量％のＣｌ濃度を有している、工程
を含む、光ファイバの製造方法。
実施形態３８
前記ドープする工程が、前記スートを１３００℃より高温に加熱する工程を含むことを特徴とする、実施形態３７に記載の方法。
実施形態３９
前記スートが、５０ｍ２／ｇより大きい表面積を有することを特徴とする、実施形態３７又は３８に記載の方法。
実施形態４０
前記ドープする工程が、前記スートを、Ｃｌドープ用前駆体に曝露する工程を含み、前記Ｃｌドープ用前駆体が、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、Ｓｉ２ＯＣｌ６、ＳｉＣｌ３Ｈ、Ｃｌ２、及びＣＣｌ４からなる群より選択される化合物を含むことを特徴とする、実施形態３７〜３９のいずれかに記載の方法。
実施形態４１
前記Ｃｌドープ用前駆体がＳｉＣｌ４であることを特徴とする、実施形態４０に記載の方法。
実施形態４２
前記ドープする工程が、０．５ａｔｍを超える、前記Ｃｌドープ用前駆体の分圧を維持する工程を含むことを特徴とする、実施形態４０又は４１に記載の方法。
実施形態４３
前記ドープする工程が、１．０ａｔｍを超える、前記Ｃｌドープ用前駆体の分圧を維持する工程を含むことを特徴とする、実施形態４０又は４１に記載の方法。
実施形態４４
前記ドープする工程が、２．０ａｔｍを超える、前記Ｃｌドープ用前駆体の分圧を維持する工程を含むことを特徴とする、実施形態４０又は４１に記載の方法。
実施形態４５
前記ドープする工程が、５．０ａｔｍを超える、前記Ｃｌドープ用前駆体の分圧を維持する工程を含むことを特徴とする、実施形態４０又は４１に記載の方法。
実施形態４６
前記Ｃｌドープ用前駆体が、該Ｃｌドープ用前駆体を含む液体を加熱することによって形成される蒸気であることを特徴とする、実施形態４０〜４５のいずれかに記載の方法。
実施形態４７
前記液体が４０℃より高い温度で加熱されることを特徴とする、実施形態４６に記載の方法。
実施形態４８
前記スートが、コアスートプリフォームとして形成されることを特徴とする、実施形態３７〜４７のいずれかに記載の方法。
実施形態４９
前記焼結された被ドープスートが、少なくとも１．５質量％のＣｌ濃度を有することを特徴とする、実施形態３７〜４８のいずれかに記載の方法。
実施形態５０
前記焼結された被ドープスートが、少なくとも２．０質量％のＣｌ濃度を有することを特徴とする、実施形態３７〜４８のいずれかに記載の方法。
実施形態５１
前記焼結された被ドープスートが、少なくとも２．２５質量％のＣｌ濃度を有することを特徴とする、実施形態３７〜４８のいずれかに記載の方法。
実施形態５２
前記焼結された被ドープスートが、Ｇｅ及びＫを欠いていることを特徴とする、実施形態３７〜５１のいずれかに記載の方法。
実施形態５３
前記焼結された被ドープスートの上に第２のスートを堆積させる工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態３７〜５１のいずれかに記載の方法。
実施形態５４
前記第２のスートにＦをドーピングする工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態５３に記載の方法。
実施形態５５
前記第２のスートを圧密化する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態５３又は５４に記載の方法。
実施形態５６
前記焼結された被ドープスートを延伸する工程をさらに含むことを特徴とする、実施形態３７〜５５のいずれかに記載の方法。
実施形態５７
前記有機ケイ素化合物がオクタメチルテトラシロキサンであることを特徴とする、実施形態３７〜５５のいずれかに記載の方法。
１ コア
２ 内側クラッド領域
３ 外側クラッド領域
１１ ファイバ
１２ コア
１３ クラッド
１４ 内側クラッド領域
１５ 外側クラッド領域
１６ 一次コーティング
１７ 二次コーティング
２０ スートコアプリフォーム
２１ 保持機構
２２ シリカ含有スート
２３ スート領域
２４ ベイトロッド
２６ バーナ
２７ 石英マッフル管
２８ スート前駆体
２９ 加熱炉
３０ 火炎
３２ 燃料
３４ 支燃性ガス

Claims (8)

  1. １．５質量％を超える塩素濃度を有する、Ｃｌをドープされたシリカガラスを含むコア領域であって、７．０μｍ〜１０．０μｍの範囲の外半径ｒ１及び相対屈折率Δ１を有する、コア領域；
    前記コア領域を取り囲む内側クラッド領域であって、２４μｍ〜３５μｍの範囲の外半径ｒ２ 、相対屈折率Δ２ 、及び、少なくとも３０％Δμｍ ２ のトレンチ体積Ｖ トレンチ を有する、内側クラッド領域；及び
    前記内側クラッド領域を取り囲む外側クラッド領域であって、前記相対屈折率Δ２を少なくとも０．０６％超過する相対屈折率Δ３を有する、外側クラッド領域
    を備えた、光ファイバであって、
    １５５０ｎｍ未満のケーブルカットオフ、少なくとも１００μｍ２の１５５０ｎｍにおける有効面積、及び２０ｍｍの直径を有するマンドレルを使用するマンドレルラップ試験によって決定して、３．５ｄＢ／ターン未満の１５５０ｎｍにおける曲げ損失を有する、
    光ファイバ。
  2. 前記コア領域がＧｅを含まないことを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ。
  3. 前記相対屈折率Δ１が０．０８％〜０．３０％の範囲内にあることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載の光ファイバ。
  4. 前記内側クラッド領域が、フッ素をドープされたシリカガラスを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイバ。
  5. 請求項１に記載の光ファイバを製造する方法であって、
    有機ケイ素化合物からスートを形成する工程、
    前記スートにＣｌをドープする工程、及び
    前記ドープされたスートを焼結する工程であって、この焼結された被ドープスートが、少なくとも０．８質量％のＣｌ濃度を有している、工程
    を含む、方法。
  6. Ｃｌドープ用前駆体がＳｉＣｌ４であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
  7. Ｃｌドープ用前駆体が蒸気であり、前記蒸気が、前記Ｃｌドープ用前駆体を含む液体を加熱することによって形成されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の方法。
  8. 前記焼結された被ドープスートが、少なくとも２．０質量％のＣｌ濃度を有することを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
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