JPS59226301A - 単一モ−ド光導波路フアイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光エネルギを単一モードで伝送するための光導
波路ファイバに関する。

単一モード光導波路ファイバは、波長１３００ｎｍおよ
び１５５０　ｎｍにおける伝送損失がそれぞれ０．５　
ｄＢ　／　ｋｍおよび０．２　ｄＢ／ｋｍになる寸でに
発達してきた。これら光導波路ファイバの低損失特性お
よび広帯域幅特性は一般に単一モードファイバによって
得られるが故に、これら光導波路ファイバは有能な長距
離伝送線として魅力的なものである。しかしながら、こ
れら光導波路ファイバのきわめて広帯域な特性は、ＨＥ
、１モードの全分散Ｄｔが動作波長においてゼロかまた
はできつる限りゼロに近くなるように理想的に設計され
た場合にのみ達成ｊ７うる。

単一モード導波路における全分散は材料分散Ｄｍおよび
導波路分散Ｄｗによって支配きれる。力えられたファイ
バ組成における利料分散は波長の関数として変化する。

例えばンリカを高度に含有するファイバにおける波長対
月料分散曲線は、１２８０ｎｍの波長において分散ゼロ
の点を通る。単一モードファイバは、材料分散曲線が分
散ゼロの点を通る波長より高いいかなる周波数範囲にお
いても、全分散がゼロを示すように設計しつる。これは
導波路分散を、低ファイバ損失および／または光源の利
用度という点から選択されたある特定の周波数における
材料分散に釣合うようにし向けることにより達成しうる
。コアの半径ａ５コアの屈折率分布またはコア・クラッ
ド間の相対屈折率差△を変えることにより導波路分散を
そのようにし向けることができる。ここで△は、ｎｌを
コアの最大Ｍ　折率％　ｎ２をクラッド層の屈折率とす
るとき、△−（ｎ１ｚ−ｎ２２）／　２　ｎ、ｚとして
定義される。ゼロ分散の波長を求める技法は、ザ　ベル
システムテクニカル　ツヤ−ナル（Ｔｈｅ　Ｂｅ１ｌ　
ＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　）
第６０巻、５号、１９８１年５−６月号、５８３〜５９
８頁に記載されたニー・シー・ベイン（Ｕ、　Ｃ，Ｐａ
ｅｋ　）ほかによる［α乗分布を有する無分散単−モー
ト゛光導波路コ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｌｅｓｓ　Ｓｉ
ｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ　ＬｉｇｈｔＧｕｉｄｅｓ　Ｗｉｔ
ｈαＩｎｄｅｘ　Ｐｒｏｆｉｌｅｓ　）と題する論文お
よびエレクトロニクス　レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　）、第１５巻、１２号、１９７
９年６月７日、１３４〜１３５頁に記載感れたエル・ノ
ー・ニーエン（Ｌ、　Ｇ、　Ｃｏｈｅｎ　）ほかによる
［単一モードファイバのゼロ色分散ヲ１．５〜１．６μ
ｍの低損失ス被りトル範囲内に入れこむ方法Ｊ　（Ｔａ
ｉｌｏｒｉｎｇ　Ｚｅｒｏ　Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ　Ｄｉ
ｓｐｒｅｓｉｏｎＩｎｔｏ　Ｔｈｅ　１．５−１．６　
／ｌＴｎ　Ｌｏｗ−Ｌｏｓｓ　ＳｐｅｃｔｒａｌＲｅｇ
ｉｏｎ　ｏｆ　−３ｉｎｇｌｅ　−Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅ
ｒｓ　）と題する論文に示されている。

上述の４イクほかおよびニーエンはがの論文中に示され
ているのは、結局ゼロ分散周波数を求めることであると
いえるが、しかしこれらは逆に他の・やラメータに影響
を及ぼしている。最小の損失全達成するためには、接合
損失および微小屈面損失をそれぞれ決定するスポット　
サイズ（５ｐｏｔＳｉｚｅ’）Ｗｏおよび比Ｗ。／ａの
ような・Ｐラメータを最適化することが必要である。ま
た、△が約０３係である段階状屈折率分布を有する単一
モード導り 波路に関する研究によって、このような△の値は、微小
屈曲損失が関係する限りにおいて低過ぎる可能性がある
ことがわかった。コアが段階状またはα乗屈折率分布を
有し、△が約０．３　％より大きい値を有する従来の光
ファイバにおいては、１３８０ｎｍにおいて最大となる
ＯＨ吸収による損失を減少させるために光源の波長が約
１：３００ｎｍに選ばれた場合、ゼロ分散波長λ　をレ
ーザー源の波長にきわめて近づける、すなわちＳｎｍ以
内に近づけるという要求を満足することは困難であった
。

ベインほかの論文には、波長が長くなるにつれで、導波
路の半径金小さくしなければならず、かつより長い波長
においては、材料分散の大部分を導波路分散によって補
正しなければならないことが水式れている。このことは
、導波路が材料分散ゼロにおいて動作するように設計さ
れた場合よりも、導波路の・Ｑラメータにおいて、より
精密さが要求されることを意味する。もし利料損失との
釣合いをとるために導波路の半径を小さくすれば、微小
屈曲損失が許容限界を超えてし甘う。

米国特許第３９９７２４１号公報に記載されているＷ形
導波路は、導波路分散を変えるために変えうる附加的・
やラメータを捉示している。この光ファイバは、比較的
低い屈折率ｑｎ１ｆ有する内側クラッド層と中間的な屈
折率ｐ０１に有する外側クラッド層とによって被われた
一様かつ比較的高い屈折率ｎ１を有するコアを備えてい
る。このような設計はＶ。を３．８３２７として算出さ
れる値にまで増大する結果をもたらすので、従来の階段
状屈折率分布を有する光導波路ファイバに許容されてい
るよりも大きな半径を有するコアを通って光が単一モー
ドで伝播されるのを可能にする。規格化された周波数Ｖ
は次式であられされる。

ｖｏは周波数Ｖの単一モード遮断周波数をあられす。ま
た、上述の米国特許第３９９７２４１号公報には屈曲損
失を減少させた先導波路ファイバが示されている。この
光導波路ファイバによれば、全分散を広い波長範囲に亘
ってゼロ寸たはゼロに近い値にすることが可能であるが
、かかる広帯域動作を得るために、中間層の屈折率ｑｎ
ｌを比較的低くしなければならず、また外側クラッド層
の屈折率ｐｎｊ　ｉコアの屈折率に比較的近接したもの
にしなければならない。前記米国特許公報では、（ｎ−
ｐｎ）／（ｎ−ｑｎ）を０．１より小にしなければなら
ないことを示している。このように小さい（ｎ−ｐｎ）
／（ｎ−ｑｎ）の値は、製造上の許容誤差ヲキわどいも
のにし７．１つの層の屈折率の僅かな変化が導波路分散
曲線の勾配に多大な影響を与える。この導波路分散曲線
の勾配がその設計値から変化すると、それに応じて低分
散動作が可能な波長範囲の幅が狭くなる。

前述の米国特許公報には、それ以下の周波数では単一モ
ードの伝播が存在しないより低い規格化された周波数ｖ
１′の値を有する光導波路ファイバが示されている。該
公報の第２図に示されているように、単一モード伝播は
、規格化された周波数Ｖ１′とｖ２′との間で起生ずる
。かくて、外側クラッド層の屈折率ｐ１１１が（ｎ−ｐ
ｎ）／（ｎ−ｑｎ）の好ましい関係を満足するように高
められるのにつれて、単一モード動作を実現するＶの値
の範囲が小さくなり、製造上の許容誤差はさらに敏感と
なる。

そこで本発明の１つの目的は、広い波長帯域において低
い分散特性を有しかつ従来の光導波路ファイバにおける
上述した制約を伴なわない単一モード光導波路ファイバ
を提供することにある。

本発明の他の目的は、比較的大径のコアを有しかつ微小
屈曲に基づく損失が比較的低い単一モード光導波路ファ
イバ全提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、最小のモード遮断をも伴な
うことなしに、または動作範囲から遠く離れた最小のモ
ード遮断、を伴って、広い波長範囲に亘って最低め分散
特性を有する単一モード光導波路ファイバを提供するこ
とにある。

本発明による光導波路ファイバは、最大屈折率１〕１ヲ
有する透光性月別よりなるコアと、屈折率ｎ、よりも低
い屈折率ｎ２を有してコアの外周面を被う透光性材料よ
りなるクラッド層とをもって構成されている。本発明は
、上記構成において、コアが少なくとも１つの屈折率の
低められた領域を有することを特徴とする。この屈折率
の低められたもっとも内側の領域の内側の半径はゼロよ
り大きく、かつこの領域の外側の半径はコアの半径より
も小となこれている。

以下図面を参照１〜で本発明による単一モード光導波路
ファイバの実施例について説明しよう。

本発明は、１つ寸たはそれ以」二のＡｉｄ折率の低めら
れた領域を含むコアを有する単一モード光導波路ファイ
バに関する。

第１図は光導波路ファイバの断面図を示し、コアは、低
められた屈折率ｎ３を有する単一の領域１４によって隔
離された内側領域１ｏおよび外側領域１２を備えている
。本発明の要件を満足する種々の屈折率分布のうちの１
つは第２億に示されている。第２図において、コアの内
側領域１９ａおよび外側領域１９ｂの屈折率はともにｎ
ｌである。これら２つのコア領域１９ａおよび１９ｂの
屈折率が等しいものであっても、そｈらは別個の組成に
よって形成しうる。コアは屈折率ｎ２を有するクラッド
層１６により被われている。クラット９層は実線２ｏで
示されている屈折率の低められた部分または破、線２１
で示されている屈折率の低められない部分を有しうる。

屈折率ｎ３は線２２で示されているようにｈ２より低い
ものとなしうるが、ｎ２ど等しいがまたはｎ２より高い
ものともなしうる。屈折率を低める効果は、光導波路フ
ァイバの光エネルギ伝播特性を修正して所望の波長・導
波路分散関係が得られる。ことである。もしも（ｎ１ｎ
２　）／　（ｎｌ　　ｎ３）の値が０．１のように小さ
いと上述の効果は得られても製造上の許容誤差がきわど
いものとなる。このように、（ｎｌ　−ｎ２　）／（ｎ
ｌ−ｎ３）が０．１のように小さい場合、現時点で適用
される製造工程および光導波路ファイバの組成をもって
しては、光ファイバの物理的％ｌ’ｌの僅かな変化によ
って導波路分散特性の多大な変化を生じる欠点がある。

しかしながらこの比（ｎ１ｎ２）／　（ｎ４　　ｎ３　
）が２ぐらいかそれより大きい場合には、本発明による
効果を奏することができない。

したがって、（ｎ１ｎ２）／　（ｎ１ｎ３）は２．０以
下とされなければならない。

第２図に示されたコアの屈折率分布は階段状屈折率分布
であるが、α乗分布を含む他の形式の屈折率分布も適用
しうる。ここで１α乗分布」とは、光導波路ファイバの
軸線上における屈折率をｎ。

とするとき、コアの屈折率ｎ（ｒ）が式　ｎ（ｒ）＝ｎ
ｏ〔１−△（ｒ／ａ）、：ｌ　　によって決定されるも
のであることを意味する。第６図における曲線２４はα
二２の場合のα乗分布をあられす。クラッド層の屈折率
は、実線２６で示されているように、コアの外縁と等し
い値かまたは破線２８で示されているようにコアの外縁
より低いものとなしうる。

屈折率の低められた領域を有するコアの屈折率分布形状
は、光導波路ファイバの光伝播特性に対する影響を考え
て変えつる。第６図のコアの屈折率分布におして、もっ
とも屈折率の低い部分が３０で示されているように平で
ある代りに、その屈折率の低められた部分に丸味がつい
ていてもまたは破線３２で示されているようにとがって
いてもよい。

屈折率の低められた領域の半径方向の位置、深さ、幅お
よび形状を制御することにより、光導波路の伝播特性を
単一モード系に課せられる異なる要求を満足するように
適切に変更しうる。例えば、コアの屈折率分布は一定で
あると仮定すれば、波長の異なる系においてゼロ分散動
作を達成するためには異なる形式の屈折率の低められた
部分が必要となる。

大幅に分散特性が異なる光導波路ファイバを製造するた
めに本発明を適用する場合の方法は以下の記載および第
４図に示されている。第４図におｔｎテ、■ｄ２（ｖｂ
）／ｄｖ２ノ値は比Ｖ／■ｃの関数としてフロンｌれて
いる。ｖｄ２（Ｖｂ）／ｄｖ２の値は下式で示すように
導波路分散ＤｗＫ関係している。

すなわち ここでＣは光の速度、λは光の波長、ｂは規格化された
伝播定数をそれぞれあられす。第４図のグラフによれば
、異なるコア屈折率分布における異なるＶの値における
相対導波路分散全比較することができる。単一モード動
作は１，０より小さいＶ／Ｖｃの値において生じる。微
小屈曲損失を最小にするために、一般的に光導波路ファ
イバ’ｉ１．０の近傍の値のＶ／　Ｖｃで動作させるこ
とが望ましい。

しかして、光導波路ファイバｔｏ、６以下の値のＶ／　
Ｖｃで動作させることは一般的にＴ１しくない。

このような低い値ではコアの径が小さくなりかつ微小屈
曲損失が増大する傾向があり、光導波路ファイバの特性
が製造上の変動に対してより敏感になる。

曲線４２および４４は、第２図に示された屈折重分布を
有するコアを備えた光導波路ファイ／くの代表的な導波
路分散特性を示し、両者は屈折率の低められた領域の・
ぞラメータを異にする。曲線４２で示される光導波路フ
ァイバにおいては、ａｉ−０，６ａ、　ａ。＝０．９ａ
、　（ｎｌ−ｎ２）／（ｎｌ−１１３）＝０．７５であ
る。曲線４４で示される光導波路ファイバにおいては、
ａｉ　＝Ｑ、４　ａ、　ａｏ＝０．６５　ａ。

（ｎ、ｎ２）／　（ｎ１ｎ３）＝０．７５である。した
がって曲線４２および４４で示されている光導波路ファ
イバは、単にコアの屈折率の低められた領域の径方向の
位置と幅とが異っているに過ぎない。

曲線４２は、Ｖ／ＶｃをあられすＸ軸に、■に近いが１
より小さい値の点で交わっている。このことは、このよ
うな特性を有する光導波路ファイ・（が、ゼロまたはゼ
ロより僅か大きい材料分散を示す波長で有利に動作しう
ろことを示り、でおり、かかる動作波長は単一モード遮
断周波数に近接している。曲線４２の急勾配は、λ対Ｄ
ｗ曲線がまた比較釣魚な正の勾配を有し、広帯域幅低損
失動作特性が得られることを示唆している。

曲線４４は、単一モード遮断周波数の近傍で動作してい
るのに、比較的多大な導波路分散を備えることが可能な
光導波路ファイ・・の代表例を示している。約１４００
　ｎｍにおけるＯＨ吸収のピークよりも高い周波数での
材料分散が比較的大きいために、曲線４４で示される光
導波路ファイバにおいては、１４００　ｎｍより高い周
波数における材料分散に釣合いをとるために必要な導波
路分散を備えている。

曲線４６はα＝１のコア屈折率分布を有する光導波路フ
ァイバの代表例である。この光導波路ファイバは、１．
０（近いＶ／Ｖｃの値で動作しうるが、たとえ同じ■の
値で動作するとしても、曲線４４で示をれている光導波
路ファイバのような大きな材料分散と釣合いをとること
はできない。

第５図を参照すると、曲線５０は、コアの内側領域およ
び外側領域が約３モル係のＧｅ　Ｏ２の添加さ、れたシ
リカよりなる光導波路ファイバにおける材料分散を示し
ており、コアの屈折率の低められた領域は約１．７モル
係の弗素の添加されたシリカよりなり、クラッド層の屈
折率の低められた領域が約１．０モル係の弗素の添加さ
れたシリカよりなる光導波路ファイバの材料分散をあら
れす。曲線５０′はコアの内側領域および外側領域が約
８モル係のＧｅ　Ｏ２の添加されたシリカよりなること
以外は同様の光導波路ファイバの材料分散を示す。材料
分散曲線の形状とゼロと交叉する点とを知れば、上述し
た方法によって、特定の波長における低分散動作を達成
するための特定のコア屈折率分布を第４図における種々
の曲線の中から選択することが可能である。例えば、も
しｌ　３００　ｎｍの波長系、すなわち遮断波長λ　が
約１２５０ｎｍの波長系で動作させようとすれば、１３
００ｎｍにおける旧料分散が極めて小さいので、該波長
における導波路分散を可能なかぎり小さくしなければな
らない。

１３００　ｎｍ近傍の単一モード動作におけるｖｄ２（
ｖｂ）ｄＶ２ノ値は、Ｖ／Ｖｃ　（７）値カ１．　ＯＩ
ｔｃ近イので、小さくしなければならない。本発明によ
る屈折率の低められた領域を有するコアを備えた光導波
路ファイバの特性の１つをあられす曲線４２は、Ｖ／Ｖ
ｃの値が０．９１の点でゼロとなっている。

これは、このような光導波路ファイバが１３００ｎｍに
おけ為導波路分散に釣合わすのに適していることを示し
ている。

第５図は、第４図の曲線４２で特性っけられ−Ｃいる屈
折率の低められた領域を有するコアを備えた光導波路フ
ァイバが１３００　ｎｍ附近の波長系において有利な理
由を示している。広い波長範囲に亘る低分散動作を得る
ためには、月料分散曲線５０のゼロ分散点の近傍に導波
路分散曲線のゼロ分散点がくるようにしなければならな
い。コアの屈折率の低められた領域の特性および△の値
を適切に選択することによって、Ａ２材料散を広い波長
範囲に亘って実質的に釣合わすことができる。

第５図の曲線５２および５４は、第４図の曲線４２によ
って特性づけられたコア屈折率分布を有する光導波路フ
ァイバの分散曲線である。クラッド層をシリカと仮定す
ると、曲線５２および５４における△の値はそれぞれ０
．７５％および０．９７チである。材料分散は約１３０
０　ｎｍにおいてゼロとなる。導波路分散ゼロの点は、
光導波路ファイバのＶの値を適切に選ぶことによって１
３００　ｎｕｎにおいて生じる。曲線５２および５４は
、きわめて広い波長帯域に亘って材料分散と釣合いをと
るべく比較釣魚な勾配を示している。

曲線５６は△が０．５％である第４図の曲線４２によっ
て特性づけられたコア屈折率分布を有する他の光導波路
ファイバの分散曲線である。より詳細に下記に述べられ
ているように、この光導波路ファイバは１３０５　ｎｍ
のゼロ分散波長および１１２０ｎｍの遮断波長を示す。

曲線５６の勾配は曲線５４の勾配はど急でないから、曲
線５６で特性づけられる光導波路ファイバは曲線５４の
もののような広い波長帯域に亘る低分散動作特性を備え
ることができない。

α＝１の屈折率分布を有する光導波路ファイバの導波路
分散をあられす曲線５８および６０は、比較の目的で示
したものである。曲線５８および６０であられされる光
導波路ファイバの△の値はそれぞれ１．０係および１．
３係である。この形式の光導波路ファイバは、△がＭｌ
ｆ容できない程低い場合にのみ導波路分散曲線において
ゼロ分散を示す。

第５図の桐料分散曲線５０および５０′と全く等しい第
６図の曲線６４および６４′は、約１５００ｎｍ捷たは
それより長い波長におけるゼロ分散動作に対しては大き
な導波路損失を必要とする事実を示している。曲線７０
および７２は、α二１の屈折率分布を有しかつ△の値が
それぞれ１．０％および１．３％である光導波路ファイ
・（をあられす。

曲線６６および６８は、第４図の曲線４４で特性づけら
れかつ△の値がそれぞれ０．７５％および０．９７％で
ある光導波路ファイノくのものである。

曲線６６に示す光導波路ファイバは約１５５０ｎｍにお
いてゼロ分散動作をするであろう。

第４図〜第６図のグラフは当分野の技術者によって種々
の方法で作成することができる。光導波路ファイバの屈
折率分布の波動方程式は下記の刊行物、すなわち、アプ
ライド　オシティクス。

（Ａｐｐｌｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ　）第１６巻１９７７
年、４８３〜４９３頁に記載されたシー・イエ−（Ｃ，
Ｙｅｈ　）ほかによる「半径方向に層を形成するファイ
バの伝播特性を算出するだめの有効な方法」（Ｃｏｍｐ
ｕｔｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ　Ｃｈａ
ｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ　Ｒａｄｉａｌｌｙ　５
ｔｒａｔｉｆｉｅｄ　Ｆｉｂｅｒｓ　：　ａｎ　Ｅｆｆ
ｉｃｉｅｎｔＭｅｔｈｏｄ　）　　および、アプライド
　オプテイクス第１９巻１９８０年、２００７〜２０１
０貞に記載されたエル・ノー・ニーエン（Ｌ、　Ｇ、　
Ｃｏｈｅｎ　）ほかによる「単一モードファイバ分散特
性における数値的予言と測定との相関関係Ｊ　（Ｃｏｒ
ｒｅｌａｔｉｏｎＢｅｔｗｅｅｎ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄＭｅａｓｕｒｅｒｎ
ｅｎｔｓ　ｏｆ　Ｓｉｎｇ’ｌｅ−Ｍｏｄｅ　Ｆｉｂｅ
ｒＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉ
ｃｓ　）　　における技法によって解くことができる。

また、光導波路ファイバは下記の刊行物、すなわちアイ
・イー・イー・イー　ジャーナル　オブ　クワンタム　
メカニクス（ＩＥＥＥ　　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕ
ａｎｔｕｒｎ　Ｍｅｃｂａｎｉｃｓ　）、キュー・イー
　１４巻（ＱＥ−１４）、１９７８年８５５頁に記載さ
れたエル・ノー・ニーエン（Ｌ、　Ｇ、　Ｃｏｈｅｎ　
）ほかによる［近赤外線ファイバレーマ／　レーザを用
いた一般的ファイバ光学測定システムＪ　（Ａ　ｕｎｉ
ｖｅｒｓａｌ　Ｆｉｂｅｒ　ＯｐｔｉｃＭｅａｓｕｒｅ
ｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　　Ｂａ５ｅｄ　ｏｎ　ａ　Ｎ
ｅａｒ　　ＩＲＦｉｂｅｒ　Ｒａｍａｎ　Ｌａ５ｅｒ　
）　　およびエレクトｏニクスレターズ（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　）第１４巻１９７８年１
７０〜１７２頁に記載されたシー・リン（Ｃ，Ｌｉｎ　
）ほかによる［ケ゛ルマニウムおよヒ燐を添加されたシ
リカファイバのゼロ材料分散領域における）ξルス遅延
測定Ｊ　（Ｐｕ１ｓ　ＤｅｌａｙＭｅａｓｕｒｅｍｅｎ
ｔｓ　ｉｎ　ｔｂｅ　Ｚｅｒｏ−ＭａｔｅｒｉａｌＤｉ
ｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｒｅｇｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｇｅｒｍａ
ｎｉｕｍ　ａｎｄＰｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ　Ｄｏｐｅｄ
　５ｉｌｉｃａ　Ｆｉｂｅｒｓ　）によって製造されか
つ分散を測定されうる。

上述したコア屈折率分布を有する本発明による光導波路
ファイバは従来の気相沈積法により製造きれうる。理論
的な実例として、１３１５　ｎｍにおいて動作するよう
に設計された光導波路ファイバの製造方法について説明
する。米国特許第４２１７０２７号公報に開示された方
法がこの場合に適用されつる。フ０リフォームを構成す
る多数の層に関して第１図および第２図を参照するが、
第１図はこの７０リフオームから形成された光導波路フ
ァイバの断面図であることに注目すべきである。

溶融ソリ力チーーブが外側クラッド層１８を形成する基
体チューブとして用いられる。層１８は屈折率１１２を
有するクラッド層の部分であるが、所定の値の△を得る
ためにコアに対しより低い添加剤濃度が要求されること
により、クラッド層１８の屈折率より低い屈折率１１２
を有する層１６を設けることが望ましい。このことは材
料分散を低める結果をもたらし、約１３１５　ｎｍに等
しいかまたはそれより低いλ　の値を得ることを容易に
する。

層１６は約１モル係の弗素が添加きれたシリカで形成し
つる。層１６の軟化点温度を低めるために、最高１．０
モル係のＰ２Ｏ５ヲ加えることができ、それによって製
造上の便益が促進される。コアの外側領域１２は層１６
の内周面に約３モル係のＧｅ　０２を添加されたシリカ
の層を沈積させることにより形成される。屈折率の低め
られた層１４は約１．７モル係の弗素を添加されたシリ
カの層を沈積することによって形成される。最終的にコ
アの内側領域（中心領域）１０が約３モル係のＧ　ｅ　
０２を添加されたシリカの層を沈積させることにより形
成される。

このプリフォームは中心孔がつぶされかつ延伸されて、
以下の特性を有する光導波路コアイノ（となる。コアの
半径は６．２μｍである。屈折率の低められた層１４の
外径は５．６１ｔｍで、内径は３．６１１ｍである。屈
折率の低められたクラッド層１６は約１５μｍの半径と
されなければならない。屈折率ｎ１、ｎ２およびｎ３ば
それぞれ１．４６３．１．４５６および１．４５０８　
　である。規格化された遮断周波数Ｖ。は約５．０であ
り、遮断波長λ。は約１１１５ｎｍである。相対屈折率
差△は０．３係である。スポットサイズＷ。は約３．７
１ｔｍである。この光導波路ファイバの導波路分散特性
は第５図の曲線５６であられされている。６．２μｍの
コア半径は、コアに屈折率の低められた領域を持たない
階段状屈折率分布の光導波路ファイ・（におけるコアの
半径の約２倍であることに注目すべきである。

約１３００　ｎｍと１５５０　ｎｍとの間のより広い波
長範囲に亘る低分散動作が得られるように設計された光
導波路ファイバの製造方法を示す他の理論的な実施例が
以下に述べられている。この場合も上述した実施例と同
様な製造方法が適用される。

溶融シリカチューブが外側クラッド層１８を形成する基
体チー−ブとして用いられる。層１６は約１モル係の弗
素が添加されたシリカで形成しうる。

コアの外側領域］２は層１６の内周面に約４．５モル係
のＧｅ　０２を添加されたシリカの層を沈積をせること
により形成きれる。屈折率の低められた層１４は約２．
６モル係の弗素を添加されたシリカの層を沈積すること
によって形成される。最終的にコアの内側領域（中心領
域）ＩＯが約１１．．５モル係のＧｅＯ２を添加されだ
シリカの層を沈積きせることにより形成される。

このノリフオームは中心孔がつぶをれかつ延伸さノ１．
で、以下の特性を有する光導波路ファイバとなる。コア
１２の半径は約６．７μｍである。屈折率の低められた
層１４の外径は約５，５μ？ｎで、内径は約；３．３μ
ｍである。屈折率の低められたクラッド層１６は約１５
μｍより大きい半径となされなければならない。屈折率
ｎ１、ｎ２およびｎ５はそれぞれ１．４６５．１．４５
６および１．４４７である。

規格化された遮断周波数Ｖ。は約５．０であり、遮断波
長λ　は約１１１５ｎｍである。相対屈折率差△は０．
５％である。スポットサイズＷ。は約５μ７７７である
。この光導波路ファイバの導波路分散特性は第５図の曲
線５４に類似している。６．７μｍのコア半径は、コア
に屈折率の低められた領域を持たない階段状屈折率分布
の光導波路ファイバにおけるコアの半径の約２倍である
ことに注目ずべきである。

第２図および第６図に示きれた屈折率分布はコア内に単
一の屈折率の低められた領域を有するが、本発明はまた
２つまたはそれ以上の屈折率の低められた領域をコア内
に有する光導波路ファイバも含む。第７図から第１０図
にはそのような光導波路ファイバが示きれている。

第７図に示されているように、コア領域７５ａおよび７
５ｂは屈折率の低められた領域７６によって隔離されて
おり、コア領域７５ｂおよび７５ｃは屈折率の低められ
た領域７７によって隔離されている。クラッド層は実線
７８で水式れている屈折率の低められた部分または破線
７９で示されている屈折率の低められない部分を有しう
る。コアの屈折率の低められた領域の屈折率は実線７６
および７７で示されているようにクラッド層のそれより
も高いものとなしうるが、破線８０および８１で示され
ているようにクラッド層のそれよりも低いものともなし
うる。

第８図は第７図のものと同様の屈折率分布を示している
が、コア領域８２ａ、８２ｂおよび８２ｃのそれぞれは
互いに異なる屈折率値を有し、屈折率の低められた領域
８３と８４の屈折率も、領域８５と８６の屈折率も互い
に異なる。

第９図は山と谷が丸められた屈折率分布を示し、コアの
屈折率曲線８８は正弦波状（屈折率の変化が正弦波また
は余弦波の形状をしている）である。

第９図における屈折率分布は下記の式であられすことが
できる。

ただしｒ　＜　ａ ”ｎｃｌａｄ　　　ただしｒ＞ａ 上式において、ｍは屈折率分布の振動数をあられし、鎖
は位相遅れのパラメータをあられす。

φ＝９０°の場合、分布は余弦波となる。伝播特性を変
えうる変数はｍ、φおよびｎｄとそれに加えてｎｌ、ｎ
ｃｌａｄおよびａである。

計算によると、ｍ＞ｔｏの場合は屈折率変化が急速すぎ
るので、モードを追うことができず、平均的屈折率が実
際に見られるに過きない。しかしながら、（ｖ２−β２
）％で定義されるコアのラノアル伝播定数Ｕが正弦波状
変化に周期的にマツチすれば、共振を生じることが可能
である。これらの点では、伝播特性を思いきって変える
ことができる。この条件におけるＵはほぼπｍ／ａに等
しい。

これらの点では、分散等の伝播定数を従来の場合と全く
異なるものにしうる。

第１０図は、コアの屈折率の平均値が半径が増すにつれ
て破線９１であられされる下降曲線に沿って下降Ｊる正
弦波状変化を示している。あるいはコアの屈折率の平均
値が半径が増すにつれて破線９２であられされる上昇曲
線に沿って上昇する正弦波状変化を示すものであっても
よい。

第２図および第６図に示す屈折率分布を有する実施例の
場合と同様に、第７図から第１Ｄ図に示す屈折率分布を
有する実施例にも種々の変更を適用できる。かくして、
コアが１つ以上の屈折率の低められた領域を有すること
により、光導波路ファイバの損失および分散特性を広い
波長帯域に亘って理想的なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光導波路ファイバの断面図、第２
図および第６図は本発明による光導波路ファイバにおけ
る屈折率分布の説明図、第４図はＶ／ＶｃＫ対すルＶｄ
２ｖｂ／ｄＶ２ノ値を示すグア７、第５図および第６図
は本発明による異なるコア屈折率分布特性を有する２種
類の光導波路ファイバの波長対分散曲線、第７図、第８
図、第９図および第１０図は本発明による光導波路コア
イノ（の他の実施例における屈折率分布の説明図である
。 図において、１０はコアの内側領域、１２はコアの外側
領域、１４は屈折率の低められた領域、１６および１８
はクラッド層をそれぞＪＶ、示す。 特許出願人　コーニング　グラス　ワークス代理人弁理
士　山元俊仁 Ｆｉｇ、　２ ｖ／ｖｃ ｎν、４ ５Ｌ　　′Ｌ　（ｎｍ） う１Ｌ　　長　（ｎｍ） Ｆｉｇ、　６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、最大屈折率ｎ、と半径ａとを有する透光性材料より
   なるコアと、前記′屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ２を
   有して前記コアの外周面を被う透光性材料よりなるクラ
   ッド層とをもって構成された単一モード光導波路ファイ
   バにおいて、 前記コアは少なくとも２つの同心部分に四重れた中心部
   分を有［２、前記中心部分と前記少なくとも２つの同心
   部分のうちのもっとも内側の部分とは屈折率の低められ
   た領域で隔離され、かつ隣接する前記少なくとも２つの
   同心部分は屈折率の低められた領域で隅角［１きれ、も
   っとも内側の屈折率の低められた領域の杓イ＋ｔめ→ト
   径ａ、はゼロより大きく、かつもっとも外側の屈折率−
   の低められた領域の最大半径’ａ”Ｉ’！前記コアの半
   径ａよりも小さく、前記クラッド層はｈｉｔ記コアの外
   周面に隣接”する屈折率の低められた領域を随意備えて
   いることを特徴とする単一モード光導波路ファイバ。 ２、前記コアの中心部分の最大屈折率と前記少なくとも
   ２つの同心部分の最大屈折率とが等しいことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光導波路ファイバ。 ３、前記コアの中心部分の最大屈折率と前記少なくとも
   ２つの同心部分の最大屈折率とがすべては等しくないこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波路フ
   ァイバ。 ４、前記複数の屈折率の低められた領域の屈折率が互い
   に等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光導波路ファイバ。 ５、前記複数の屈折率の低められた領域の屈折率が互い
   に等しくないことを特徴とする特ａ′「請求の範囲第１
   項記載の光導波路ファイバ。 ６、前記コアの中心部分の屈折率と、前記少なくとも２
   つの同心部分の屈折率と、これら部分間の屈折率の低め
   られた部分の屈折率とが正弦波状に変化していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光導波路ファイ
   バ。 ７、前記コアの正弦波状の屈折率変化が、半径の増加に
   つれて屈折率が減少する基線ｒ（沿っていることを特徴
   とする特許ＨｔＩｌ求の範囲第６項記１１＆の光導波路
   ファイバ。 ８、前記コアの正弦波状の屈折率変化が、半径の増加に
   つれて屈折率が増加する基線に沿っていること全特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の光導波路ファイバ。