JP7134219B2 - 光ファイバ - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバに関する。
本願は、２０１８年２月１３日に、日本に出願された特願２０１８－０２３２２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

特許文献１には、コアとクラッドとの間に、クラッドよりも屈折率が小さいディプレスド層を有する光ファイバが開示されている。また、特許文献１には、クラッドに対するディプレスド層の比屈折率差Δ^－、及び、ディプレスド層の外周半径ｒ２に対するコアの半径ｒ１の比ｒ１／ｒ２を最適化することで、モードフィールド径を維持して汎用光ファイバとの接続損失を小さくしながら、曲げ損失が、光ファイバに関する国際規格であるＩＴＵ－Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）勧告Ｇ．６５７．Ａ１を満たす光ファイバを実現し得ることが記載されている。

国際公開第２０１６／０４７７４９号

ところで、光ファイバにおいては、ゼロ分散波長および1.55μmにおける波長分散値（以下、「波長分散特性」という）を所定の範囲内としつつ、曲げ損失をさらに低減することが求められている。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ディプレスド層を有する光ファイバにおいて、波長分散特性を所定の範囲内としながら、曲げ損失をさらに低減することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光ファイバは、コアと、前記コアを取り囲むディプレスド層と、前記ディプレスド層を取り囲むクラッドとを備え、前記コアの屈折率分布は、指数αが１．０以上２．９以下のα乗分布であり、前記クラッドに対する前記ディプレスド層の比屈折率差Δ^－は、その絶対値｜Δ^－｜が０．０５％以上０．１５％以下になるように設定されており、前記コアの半径ｒ１の、前記ディプレスド層の外周半径ｒ２に対する比ｒ１／ｒ２は、０．３５以上０．６０以下となるように設定されており、２２ｍのケーブルカットオフ波長λccは、１．２６μｍ未満であり、波長1.31μｍにおけるモードフィールド径が、８．６μｍより大きく、９．５μｍより小さい。

本発明の上記態様によれば、ディプレスド層を有する光ファイバにおいて、波長分散特性を所定の範囲内としながら、曲げ損失をさらに低減することができる。

本実施形態に係る光ファイバの構造を示す断面図（左）及び側面図（右）である。 本実施形態に係る光ファイバの屈折率分布の一例を示すグラフである。 実線は本実施形態に係る定義に従って決定された理想的な屈折率分布を示すグラフである。破線は実際の屈折率分布を模したグラフである。 Δ^－と、曲げ損失およびゼロ分散波長（ＺＤＷ）と、の関係を示すグラフである。 Δ^－と、曲げ損失および1.55μmにおける波長分散の値と、の関係を示すグラフである。 αと、曲げ損失およびゼロ分散波長（ＺＤＷ）と、の関係を示すグラフである。 αと、曲げ損失および1.55μmにおける波長分散の値と、の関係を示すグラフである。

以下、本実施形態の光ファイバについて図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図１Ａに示すように、光ファイバ１は、シリカガラスを主成分とする円柱状の構造体である。光ファイバ１は、円形状の断面を有するコア１１と、コア１１を取り囲む円環状の断面を有するディプレスド層１２と、ディプレスド層１２を取り囲む円環状の断面を有するクラッド１３と、を有している。図１Ａに示す一点鎖線Ｌは、光ファイバ１の中心軸線（以下、中心軸線Ｌという）である。
本実施形態では、コア１１の半径をｒ１と表し、ディプレスド層１２の外周半径（外周面の半径）をｒ２と表し、クラッド１３の外周半径をｒ３と表す。なお、ディプレスド層１２の内周半径（内周面の半径）はｒ１となり、クラッド１３の内周半径はｒ２となる。

コア１１は、ゲルマニウムなどのアップドーパント（屈折率を上昇させる添加剤）が添加された、クラッド１３よりも屈折率の高い領域である。ディプレスド層１２は、フッ素などのダウンドーパント（屈折率を低下させる添加剤）が添加された、クラッド１３よりも屈折率の低い領域である。

図１Ｂは、図１Ａに示す光ファイバ１の屈折率分布の一例を示すグラフである。図１Ｂの横軸は、中心軸線Ｌからの距離（以下、半径ｒという）を示している。図１Ｂの縦軸は、半径ｒに対応した部分における屈折率ｎの値を示している。
コア１１の屈折率は、図１Ｂに示すように、α乗分布により近似される。換言すれば、０≦ｒ≦ｒ１の範囲内において、半径ｒにおける屈折率ｎ（ｒ）は、ｎ（ｒ）＝ｎ１［１－２Δ^＋（ｒ／ｒ１）^α］^１／２により近似される。ここで、ｎ１は、中心軸線Ｌ上の屈折率（最大屈折率）であり、Δ^＋は、クラッド１３に対するコア１１の中心部の比屈折率差である。なお、αを大きくしていくと、α乗分布は、屈折率が一定となるステップ型の屈折率分布に漸近する。

ディプレスド層１２の屈折率は、図１Ｂに示すように、一様分布により近似される。換言すれば、ｒ１≦ｒ≦ｒ２の範囲内において、半径ｒにおける屈折率ｎ（ｒ）は、ｎ（ｒ）＝ｎｄ（定数）により近似される。また、クラッド１３の屈折率は、図１Ｂに示すように、一様分布により近似される。換言すれば、ｒ２≦ｒ≦ｒ３の範囲内において、半径ｒにおける屈折率ｎ（ｒ）は、ｎ（ｒ）＝ｎ２（定数）により近似される。
コア１１の最大屈折率ｎ１、ディプレスド層１２の屈折率ｎｄ、及び、クラッド１３の屈折率ｎ２の間には、ｎｄ＜ｎ２＜ｎ１という関係が成り立つ。

以下の説明においては、コア１１の最大屈折率ｎ１の代わりに、クラッド１３に対するコア１１の中心部の比屈折率差Δ^＋を用いる。ここで、比屈折率差Δ^＋は、Δ^＋＝（ｎ１^２－ｎ２^２）／（２ｎ１^２）×１００［％］により定義される量である。また、以下の説明においては、ディプレスド層１２の屈折率ｎｄの代わりに、クラッド１３に対するディプレスド層１２の比屈折率差Δ^－を用いる。ここで、比屈折率差Δ^－は、Δ^－＝（ｎｄ^２－ｎ２^２）／（２ｎｄ^２）×１００［％］により定義される量である。

光ファイバ１の屈折率分布は、上述した定数α，Δ^＋，Δ^－，ｒ１，ｒ２から一義的に定まる。以下、これらの５つの定数を、光ファイバ１の「構造パラメータ」と記載する。

なお、現実の光ファイバ１の屈折率分布ｎ’（ｒ）は、図１Ｂに示す理想的な屈折率分布ｎ（ｒ）に一致しないことがある。しかしながら、現実の光ファイバ１の屈折率分布ｎ’（ｒ）に対しても、下記の手順（ステップ１～ステップ５）に従って構造パラメータα，Δ＋，Δ－，ｒ１，ｒ２を定義することができる。そして、現実の光ファイバ１の屈折率分布ｎ’（ｒ）は、下記の手順に従って定義された構造パラメータα，Δ＋，Δ－，ｒ１，ｒ２から定まる理想的な屈折率分布ｎ（ｒ）によって、精度良く近似される。

ステップ１：現実の光ファイバ１の屈折率分布ｎ’（ｒ）において、クラッド１３の屈折率が略一定である範囲の平均値を求め、その平均値をクラッド１３の屈折率ｎ２とする。ｎ２の略一定の範囲の算出方法については、例えば、後述するｒ０の値の５．５倍～６．５倍の範囲のｒにおけるｎ（ｒ）の平均値を用いる。

ステップ２：α乗分布で近似するコアの領域を決定する。現実の屈折率分布ｎ’（ｒ）においては、コアとディプレスド層の境界ではｎ（ｒ）がｒに対して緩やかに変化することがしばしば生じる。例えばこの境界において、ｒが増加するに従い、ｎ（ｒ）が次第に減少する場合がある。これは、例えばＶＡＤ法を用いたプリフォーム（母材）の製造過程において、シリカガラスにドープされたＧｅやＦなどの元素が熱拡散するためだと考えられる。このような屈折率分布において、コア／ディプレスド層の境界を含めてフィッティングした場合、精度よく近似されない可能性がある。一方、コア／ディプレスド層の境界を除いたコア領域についてフィッティングした場合、精度良く近似できる。具体的には、ｎ’（ｒ）のｒの一階微分ｄｎ’（ｒ）／ｄｒの最小値を得るｒを求め、これをｒ０とする。次に、０≦ｒ≦ｒ０の範囲で、ｎ’（ｒ）を最も良く近似する（二乗誤差を最小にする）α乗分布を求め、ｎ１およびαの値を定める。

なお、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition method）を用いて母材を作製することにより、コアとディプレスド層との境界においてｎ（ｒ）がｒに対して緩やかに変化するように意図的に設定した場合であっても、上記フィッティング方法を含む本願の構成を適用することができる。

ｒ１については、ｎ２（すなわち、ｎ（ｒ０×５．５）～ｎ（ｒ０×６．５）の平均値）を得る最小のｒを求め、そのｒをｒ１とする。ｒ０＜ｒ＜ｒ１においては、例えば、実際の屈折率分布を適用してもよいし、その領域についてｎ（ｒ）＝ｎ２と定義してもよい。なお、ｎ２を求める方法としては、例えば、ｒ０×５．５≦ｒ≦ｒ０×６．５の所定間隔毎にサンプリングポイントを取り、各サンプリングポイントにおけるｎ’（ｒ）の平均値を算出する方法などが挙げられる。この場合、所定間隔は特に限定されないが、例えば、０．５μｍ、又は、０．５μｍより小さい値である。

ステップ３：現実の光ファイバ１の屈折率分布ｎ’（ｒ）において、ｎ’（ｒ）の最小値ｎ_ｍｉｎを求め、この最小値ｎ_ｍｉｎと屈折率ｎ２との平均値ｎ_ａｖｅ＝（ｎ_ｍｉｎ＋ｎ２）／２を求める。そして、現実の光ファイバ１の屈折率分布ｎ’（ｒ）において、ｎ’（ｒ）＝ｎ_ａｖｅとなる最大のｒを求め、このｒをディプレスド層１２の外周半径ｒ２とする。

ステップ４：ｎ’（ｒ）＝ｎ_ａｖｅとなる最小のｒを求め、このｒをｒ４とする。領域ｒ４＜ｒ＜ｒ２において、現実の光ファイバ１の屈折率分布ｎ’（ｒ）の平均値を求め、この平均値をディプレスド層１２の屈折率ｎｄとする。なお、平均値を求める方法としては、例えば、ｒ４＜ｒ＜ｒ２に所定間隔毎にサンプリングポイントを取り、各サンプリングポイントにおけるｎ’（ｒ）の平均値を算出する方法などが挙げられる。この場合、所定間隔は、特に限定されないが、例えば、０．５μｍ、又は、０．５μｍより小さい値である。

ステップ５：ステップ１にて特定されたクラッド１３の屈折率ｎ２と、ステップ２にて特定されたコア１１の最大屈折率ｎ１とから、クラッド１３に対するコア１１の比屈折率差Δ^＋を、Δ^＋＝（ｎ１^２－ｎ２^２）／（２ｎ１^２）×１００［％］に従って定める。また、ステップ１にて特定されたクラッド１３の屈折率ｎ２と、ステップ４にて特定されたディプレスド層１２の屈折率ｎｄとから、クラッド１３に対するディプレスド層１２の比屈折率差Δ^－を、Δ^－＝（ｎｄ^２－ｎ２^２）／（２ｎｄ^２）×１００［％］に従って定める。

図２に実線で示すグラフは、実際の屈折率分布ｎ’（ｒ）を模したものである。図２（ａ）はｒ０＝ｒ１の場合の屈折率分布を、図２（ｂ）はｒ０＜ｒ１の場合の屈折率分布を表している。どちらの屈折率分布においても、この屈折率分布ｎ’（ｒ）に対して上記の手順を適用すると、ある構造パラメータα，Δ^＋，Δ^－，ｒ１，ｒ２が定まる。そして、その構造パラメータα，Δ^＋，Δ^－，ｒ１，ｒ２を有する理想的な屈折率分布ｎ（ｒ）をプロットすると、図２に点線で示すグラフが得られる。図２によれば、実際の屈折率分布ｎ’（ｒ）は、上記の手順に従って定められた構造パラメータα，Δ^＋，Δ^－，ｒ１，ｒ２を有する理想的な屈折率分布ｎ（ｒ）によって、精度良く近似されることが確かめられる。

（光ファイバの特性）
光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）は、IEC60793-1-45で定義されている。光ファイバの実効的なカットオフ波長として定められている、ファイバカットオフ波長およびケーブルカットオフ波長は、IEC60793-1-44で定義されている。光ファイバの波長分散および曲げ損失については，IEC60793-1-44およびIEC60793-1-47で定められている。

カットオフ波長とは，高次モード（本明細書においてはＬＰ１１モードを示す）が十分に減衰する最小の波長を示す。具体的には、高次モードの損失が１９．３ｄＢになる最小波長である。カットオフ波長には、ファイバカットオフ波長とケーブルカットオフ波長とがあり、例えばＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５０に記載の測定法により、測定することができる。

ゼロ分散波長とは、波長分散の値がゼロになる波長のことを指す。ここで、波長分散は、材料分散と導波路分散の合計である。また、ゼロ分散スロープとは、ゼロ分散波長における波長に対する波長分散の変化率のことを指す。

本願発明者らは、鋭意検討の結果、光ファイバの諸特性について、以下の相関関係があることを見出した。

図３Ａは、ＭＦＤ、ケーブルカットオフ波長、およびαの値を一定とし、Δ^－の値を変化させた場合に、ゼロ分散波長ＺＤＷ（Zero Dispersion Wavelength）および曲げ損失がどのように変化するかを示したグラフである。図３Ｂは、ＭＦＤ、ケーブルカットオフ波長、およびαの値を一定とし、Δ^－の値を変化させた場合に、波長1.55μmにおける波長分散の値および曲げ損失がどのように変化するかを示したグラフである。図３Ａ、図３Ｂでは、ＭＦＤを9.05μｍとし、ケーブルカットオフ波長を1.21μｍとし、αを３．５としている。図３Ａ，図３Ｂの横軸は、先述の比屈折率差Δ^－の値を示している。図３Ａ，図３Ｂのどちらにおいても、第１縦軸は、曲げ半径Ｒ＝10ｍｍ、波長1.55μｍにおける相対的な曲げ損失の大きさを示している。図３Ａの第２縦軸は、ＺＤＷの値を示している。図３Ｂの第２縦軸は、波長1.55μmにおける波長分散の値を示している。

図３Ａに示すように、Δ^－の絶対値が大きくなるほど（グラフの左側に向かうほど）、曲げ損失が小さくなっている。一方で、Δ^－の絶対値が大きくなるほど、ＺＤＷの値は小さくなる。このため、Δ^－の絶対値を大きくした場合、ＺＤＷの値が、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５２若しくはＧ．６５７で定義される下限値である1.300μｍを下回ってしまうことが考えられる。また，図３Ｂに示すように、Δ^－の絶対値が大きくなるほど（グラフの左側に向かうほど）、曲げ損失が小さくなるが、波長1.55μmの波長分散の値は大きくなる。したがって、Δ^－の絶対値を大きくした場合、ＺＤＷおよび波長1.55μmの波長分散の値の両方が、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５２．D若しくはＧ．６５７で定義される規格範囲である、「ＺＤＷが1.300μｍ以上および波長1.55μmにおける波長分散の値が１８．６ ps/km/nm以下」から外れてしまうことが考えられる。つまり、曲げ損失と波長分散特性とはいわゆるトレードオフの関係にあり、曲げ損失を低減するために単純にΔ^－の絶対値を大きくすると、所望の波長分散特性が得られない場合があることが判る。

図４Ａは、ＭＦＤ、ケーブルカットオフ波長、およびΔ^－の値を一定とし、αの値を変化させた場合に、ＺＤＷおよび曲げ損失がどのように変化するかを示したグラフである。図４Ｂは、ＭＦＤ、ケーブルカットオフ波長、およびΔ^－の値を一定とし、αの値を変化させた場合に、波長1.55μmにおける波長分散の値および曲げ損失がどのように変化するかを示したグラフである。図４Ａ，図４Ｂでは、ＭＦＤを9.05μｍとし、ケーブルカットオフ波長を1.21μｍとし、Δ^－を-0.02％としている。図４Ａ、図４Ｂの横軸は、先述のα乗分布（コア１１の屈折率分布）に係る指数αの値を示している。図４Ａ、図４Ｂの第１縦軸および第２縦軸は、図３Ａ、図３Ｂと同様である。

図４Ａ、図４Ｂに示すように、αの値は、曲げ損失の大きさにほとんど影響しない。これに対して、図４Ａに示すように、αの値を小さくすると、ＺＤＷの値を大きくすることができる。また、図４Ｂに示すように、αの値を小さくすると、波長1.55μmにおける波長分散の値を小さくできる。
以上の図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、図４Ｂに関する考察を整理すると、Δ^－の絶対値を大きくすることで曲げ損失を低減することができる。さらに、Δ^－の絶対値を大きくすることに伴って悪化する波長分散特性については、αの値を小さくすることで、所望の範囲内まで改善させることができる。つまり、Δ^－およびαの双方の値を適切な範囲とすることで、波長分散特性を規格内に維持しながら、曲げ損失のさらなる低減を図ることが可能となる。

以下、構造パラメータの適切な範囲について、実施例を用いて説明する。

（光ファイバの規格）
まず、光ファイバの諸特性に関する規格について整理する。
ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５７．Ａ２では、曲げ損失に関する以下の条件（Ａ）～（Ｃ）が規定されている。

＜条件（Ａ）＞半径10ｍｍの円筒形のマンドレルに光ファイバを１回巻回したとき、波長1.55μmにおける損失増加（以下、BL_R=10(1.55μm)と表す）は0.1dB/turn以下であり、波長1.625μｍにおける損失増加（以下、BL_R=10(1.625μｍ)と表す）は0.2dB/turn以下であること。

＜条件（Ｂ）＞半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに光ファイバを１０回巻回したとき、波長1.55μmにおける損失増加（以下、BL_R=15(1.55μm)と表す）は0.03dB/10turn以下であり、波長1.625μｍにおける損失増加（以下、BL_R=15(1.625μｍ)と表す）は0.1dB/10turn以下であること。

＜条件（Ｃ）＞半径7.5ｍｍの円筒形のマンドレルに光ファイバを１回巻回したとき、波長1.55μmにおける損失増加（以下、BL_R=7.5(1.55μm)と表す）は0.5dB/turn以下であり、波長1.625μｍにおける損失増加（以下、BL_R=7.5(1.625μｍ)と表す）は1.0dB/turn以下であること。

また、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５２．Ｄ等が規定する要件を満足するため、曲げ損失以外の光ファイバの特性として、以下の条件（１）～（５）を満たすことが好ましい。

＜条件（１）＞波長1.31μｍにおけるＭＦＤの値が、8.6μｍより大きく、9.5μｍより小さいこと。
＜条件（２）＞ゼロ分散波長ＺＤＷの値が、1.305μｍ以上1.319μｍ以下であること。
＜条件（３）＞ゼロ分散スロープの値が、0.073ps/km/nm²以上0.092ps/km/nm²以下であること。
＜条件（４）＞波長1.55μmにおける波長分散の値が、18.0ps/km/nm以下であること。
＜条件（５）＞２２ｍのケーブルカットオフ波長λccの値が、1.26μｍより小さいこと。

なお、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５２．Ｄでは、ゼロ分散波長ＺＤＷを1.300μｍ以上1.324μｍ以下とし、ゼロ分散スロープを0.073ps/km/nm²以上0.092ps/km/nm²以下とし、波長1.55μmにおける波長分散の値を18.6ps/km/nm以下とすることが推奨されている。製造ばらつきを考慮すると、ゼロ分散波長が1.305μｍ以上1.319μｍ以下となり（すなわち上記条件（２）を満たし）、波長1.55μmにおける波長分散の値が18.0ps/km/nm以下となる（すなわち上記条件（４）を満たす）光ファイバを設計することが求められる。

（実施例１～２７）
下記表１には、構造パラメータが1.0≦α≦2.9、0.35≦ｒ１／ｒ２≦0.60、0.05%≦｜Δ^－｜≦0.15%の範囲内である実施例１～２７を示している。なお、以下の表１、２に示すＭＡＣ値とは、波長1.31μｍにおけるＭＦＤの値をケーブルカットオフ波長λccで除算して得られた値である。

表１に示す実施例１～２７は、BL_R=10(1.55μm)の値が0.002～0.056dB/turnであり、いずれも0.1dB/turn未満となっており、この上限値に対して少なくとも0.044dB/turnの余裕をもっている。また、BL_R=10(1.625μｍ)の値が0.004～0.191dB/turnであり、いずれも0.2dB/turn未満となっており、この上限値に対して少なくとも0.009dB/turnの余裕をもっている。このように、実施例１～２７は、上記条件（Ａ）を満足している。

実施例１～２７は、BL_R=15(1.55μm)の値が0.004～0.014dB/10turnであり、いずれも0.03dB/10turn未満となっており、この上限値に対して少なくとも0.016dB/10turnの余裕をもっている。また、BL_R=15(1.625μｍ)の値が0.014～0.054dB/10turnであり、いずれも0.1dB/10turn未満となっており、この上限値に対して少なくとも0.046dB/10turnの余裕をもっている。このように、実施例１～２７は、上記条件（Ｂ）を満足している。

以上の通り、実施例１～２７では、曲げに関する条件（Ａ），（Ｂ）を満足している。これは、｜Δ^－｜の値を従来よりも大きくすることで、曲げ損失が低減されたためである（図３Ａ、３Ｂ参照）。

さらに、実施例１～２７は、波長1.31μｍにおけるＭＦＤの値が、8.63～9.13μｍであるため、上記条件（１）を満足しており、下限値に対して0.03μｍ、上限値に対して0.37μｍの余裕をもっている。また、ＺＤＷ（ゼロ分散波長）の値が1.305～1.317μｍであるため、上記条件（２）を満足しており、上限値に対して0.002μｍの余裕をもっている。また、ゼロ分散スロープの値が0.089～0.092ps/km/nm²であるため、上記条件（３）を満足しており、下限値に対して0.016ps/km/nm²の余裕をもっている。また、波長1.55μmにおける波長分散の値が17.32～18.00ps/km/nmであるため、上記条件（４）を満足している。また、λcc（ケーブルカットオフ波長）の値が1.202～1.255μｍであるため、上記条件（５）を満足している。

以上の結果から、構造パラメータを1.0≦α≦2.9、0.35≦ｒ１／ｒ２≦0.60、0.05%≦｜Δ^－｜≦0.15%の範囲内とすることで、曲げ損失以外の条件（１）～（５）を満足させながら、曲げ損失を低減して条件（Ａ）、（Ｂ）を満足する光ファイバ１を得ることが可能となる。

（比較例１～４）
次に、比較例１～４について、表２を用いて説明する。比較例１～２は、1.0≦α≦2.9を満足するが0.05%≦｜Δ^－｜≦0.15%を満足しない。比較例３～４は、0.05%≦｜Δ^－｜≦0.15%を満足するが、1.0≦α≦2.9を満足しない。

表２に示す通り、比較例１は、BL_R=15(1.55μm)の値が0.03dB/10turnを上回っており、また、BL_R=15(1.625μｍ)の値が0.1dB/10turnを上回っており、条件（Ｂ）を満足しない。比較例３は、条件（Ａ）を満たすものの、ゼロ分散波長ＺＤＷの値が1.305μｍを下回っており、条件（２）を満足しない。比較例２および比較例４は、条件（Ａ）を満たすものの、ゼロ分散スロープの値が0.092ps/km/nm²を上回っており、条件（３）を満足しない。また、比較例２および比較例４は、波長1.55μmにおける波長分散の値が18.0ps/km/nmを上回っており、条件（４）を満足しない。
実施例１～２７と比較例１～４との対比から、条件（１）～（４）を満足しつつ条件（Ａ）を満足させるためには、0.05%≦｜Δ^－｜≦0.15%およびα≦2.9を満足させる必要があることが判る。

また、αの値は、1.0以上とすることが好ましい。その理由を以下に述べる。αを制御したコア領域の製造方法としてはCVD法(Chemical Vapor Deposition method)が一般的に知られているが、CVD法ではいわゆるセントラルディップが形成される場合がある。セントラルディップとは、コア中心部において、屈折率が低下した部分をいう。ＺＤＷ（ゼロ分散波長）の値を上記条件（２）内に維持しながら、曲げ損失のさらなる低減を図る上でセントラルディップの影響を受けにくくするためには、αの値を1.0以上とすることが好ましい。αの値が1.0未満の場合、コア中心部に向かって屈折率が急峻に増加するため、セントラルディップの影響を受けやすい。このため、現実的にはαの値が1.0未満の光ファイバを製造することは容易ではない。

以上のことを総合すると、0.05%≦｜Δ^－｜≦0.15%および1.0≦α≦2.9を満足させることが好ましい。これにより、例えばＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５２．Ｄに規定される諸特性を満足しつつ、従来よりも曲げ損失を低減した光ファイバを提供することができる。より詳しくは、｜Δ^－｜の値を大きくすることで曲げ損失を低減させることができる。そして、｜Δ^－｜の値を大きくすることに伴って悪化するゼロ分散波長および波長1.55μmにおける波長分散値については、指数αの値を小さくすることで、それぞれ所定の範囲内とすることができる。

ところで、表１における実施例１～１９は、BL_R=7.5(1.55μm)の値が0.058～0.477dB/turnであり、いずれも0.5dB/turn未満であり、上限値に対して少なくとも0.023dB/turnの余裕がある。また、実施例１～１９は、BL_R=7.5(1.625μｍ)の値が0.051～0.995dB/turnであり、いずれも1.0dB/turn未満であり、上限値に対して少なくとも0.005dB/turnの余裕がある。従って、実施例１～１９は、条件（Ｃ）を満足している。

これに対して実施例２０～２７は、BL_R=7.5(1.625μｍ)の値が1.0dB/turnを上回っており、上記条件（Ｃ）を満足していない。
ここで、実施例１～１９および実施例２０～２７の構造パラメータを比較する。実施例１～１９は、構造パラメータが1.0≦α≦2.2、0.35≦ｒ１／ｒ２≦0.60、0.08%≦｜Δ^－｜≦0.15%の範囲内となっている。一方、実施例２０～２７は、αの値が2.4以上であり、｜Δ^－｜の値が0.07%以下となっている。

以上の結果から、構造パラメータを1.0≦α≦2.2、0.35≦ｒ１／ｒ２≦0.60、0.08%≦｜Δ^－｜≦0.15%の範囲内とすることで、曲げ損失以外の条件（１）～（４）を満足させながら、曲げ損失を低減して条件（Ａ）～（Ｃ）を満足する光ファイバ１を得ることが可能となる。また、条件（Ａ）～（Ｃ）の全てを満足することで、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５７．Ａ２が規定する曲げ損失に関する要件を満たした光ファイバ１を提供することができる。

なお、ｒ１／ｒ２の値が小さくなりすぎると、モードフィールド径が小さくなり、その結果、他の光ファイバと接続した際の接続損失が許容可能範囲の上限値を上回るという問題を生じ得る。ｒ１／ｒ２を０．４０以上にすれば、このような問題が生じ難くなる。この点を考慮すると、ｒ１／ｒ２の値は、０．４０以上０．６０以下となるように設定されているとよい。
一方、ｒ１／ｒ２が大きくなり過ぎると、曲げ損失が許容可能範囲の上限値を上回るという問題を生じ得る。ｒ１／ｒ２を０．５５以下にすれば、このような問題が生じ難くなる。この点を考慮すると、ｒ１／ｒ２の値は、０．４０以上０．５５以下となるように設定されているとよい。

また、実施例１～２７では、半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに１０回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．０３ｄＢ未満であり、半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに１０回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、０．２ｄＢ未満となっている。このように、本実施形態によれば、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５７．Ａ２に規定される、曲げ半径１５ｍｍおよび１０ｍｍにおける曲げ損失を所定の範囲内とした光ファイバを提供することができる。

また、実施例１～１９では、半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに１０回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．０３ｄＢ未満であり、半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに１０回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、０．２ｄＢ未満であり、半径７．５ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．５ｄＢ未満であり、半径７．５ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、１．０ｄＢ未満となっている。このように、本実施形態によれば、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５７．Ａ２に規定される、曲げ半径１５ｍｍ、１０ｍｍ、および７．５ｍｍにおける曲げ損失を所定の範囲内とした光ファイバを提供することができる。

また、波長1.31μｍにおけるＭＦＤ（モードフィールド径）を、８．６μｍより大きく、かつ９．５μｍより小さくすることで、ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５２等に規定される要件の１つを満足することができる。なお、製造ばらつきなどを考慮すると、ＭＦＤの値は、８．８μｍ以上９．２μｍ以下であることが、より好ましい。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態または実施例における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１…光ファイバ １１…コア １２…ディプレスド層 １３…クラッド

Claims (6)

1. コアと、前記コアを取り囲むディプレスド層と、前記ディプレスド層を取り囲むクラッドとを備え、
   前記コアの屈折率分布は、指数αが１．０以上２．２以下のα乗分布であり、
   前記クラッドに対する前記ディプレスド層の比屈折率差Δ^－は、その絶対値｜Δ^－｜が０．０８％以上０．１５％以下になるように設定されており、
   前記コアの半径ｒ１の、前記ディプレスド層の外周半径ｒ２に対する比ｒ１／ｒ２は、０．４０以上０．６０以下となるように設定されており、
   ２２ｍのケーブルカットオフ波長λccは、１．２６μｍ未満であり、
   波長1.31μｍにおけるモードフィールド径が、８．６μｍより大きく、９．５μｍより小さく、
   波長1.55μmにおける波長分散の値が、18.0ps/km/nm以下であり、
   半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、
   前記指数αは、
   ｒを光ファイバの中心軸からの距離とし、ｒ０を現実の光ファイバの屈折率分布ｎ’（ｒ）のｒの一階微分ｄｎ’（ｒ）／ｄｒの最小値を得る前記光ファイバの半径とする時、
   ０≦ｒ≦ｒ０の範囲で、前記屈折率分布ｎ’（ｒ）の二乗誤差を最小にするα乗分布を求めることにより算出される、光ファイバ。
2. コアと、前記コアを取り囲むディプレスド層と、前記ディプレスド層を取り囲むクラッドとを備え、
   前記コアの屈折率分布は、指数αが１．０以上２．９以下のα乗分布であり、
   前記クラッドに対する前記ディプレスド層の比屈折率差Δ ^－ は、その絶対値｜Δ ^－ ｜が０．０５％以上０．１５％以下になるように設定されており、
   前記コアの半径ｒ１の、前記ディプレスド層の外周半径ｒ２に対する比ｒ１／ｒ２は、０．４０以上０．６０以下となるように設定されており、
   ２２ｍのケーブルカットオフ波長λccは、１．２６μｍ未満であり、
   波長1.31μｍにおけるモードフィールド径が、９．０μｍ以上、９．２μｍ以下であり、
   波長1.55μmにおける波長分散の値が、18.0ps/km/nm以下であり、
   半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、
   前記指数αは、
   ｒを光ファイバの中心軸からの距離とし、ｒ０を現実の光ファイバの屈折率分布ｎ’（ｒ）のｒの一階微分ｄｎ’（ｒ）／ｄｒの最小値を得る前記光ファイバの半径とする時、
   ０≦ｒ≦ｒ０の範囲で、前記屈折率分布ｎ’（ｒ）の二乗誤差を最小にするα乗分布を求めることにより算出される、光ファイバ。
3. 半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに１０回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．０３ｄＢ未満であり、
   半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに１０回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、
   半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、０．２ｄＢ未満である、請求項１または２に記載の光ファイバ。
4. ゼロ分散波長ＺＤＷの値が1.305～1.319μｍであるか、もしくは、ゼロ分散スロープの値が0.092ps/km/nm²以下であるか、もしくは、波長1.55μmにおける波長分散の値が18.00ps/km/nm以下であるかのいずれかを満足する、請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
5. 半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに１０回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．０３ｄＢ未満であり、
   半径１５ｍｍの円筒形のマンドレルに１０回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、
   半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．１ｄＢ未満であり、
   半径１０ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、０．２ｄＢ未満であり、
   半径７．５ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.55μmにおける損失増加は、０．５ｄＢ未満であり、
   半径７．５ｍｍの円筒形のマンドレルに１回巻回したときの波長1.625μｍにおける損失増加は、１．０ｄＢ未満である、請求項１に記載の光ファイバ。
6. 前記ｒ１／ｒ２が、０．４０以上０．５５以下となるように設定されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の光ファイバ。

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