WO2013073354A1 - 光ファイバおよび光伝送システム - Google Patents

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WO2013073354A1
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optical
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中西　哲也
小西　達也
一也 桑原
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住友電気工業株式会社
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    • G02B6/03694—Multiple layers differing in properties other than the refractive index, e.g. attenuation, diffusion, stress properties

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber and an optical transmission system.
  • Long-reach PON is a transmission system that transmits signal light from a terminal device (OLT: optical terminal) on a central office side through a splitter to a terminal device (ONU: optical network ⁇ unit) on the subscriber's home side. It is possible to increase the distance of the optical transmission path from to the ONU and reduce the communication cost.
  • OLT optical terminal
  • ONU optical network ⁇ unit
  • An object of the present invention is to provide an inexpensive and low-loss optical fiber that is suitably used as an optical transmission line of an optical access network, and an optical transmission system in which such an optical fiber is laid as a transmission line.
  • An optical fiber of the present invention is an optical fiber made of quartz glass, and includes a central core including a central axis, an optical cladding surrounding the central core, and a jacket surrounding the optical cladding, and the central core is GeO 2.
  • the relative refractive index difference ⁇ core is 0.35% or more and 0.50% or less, the relative refractive index difference at the radial position r is ⁇ (r), and the core radius is a. 1590
  • the stress remaining in the central core is a compressive stress and the absolute value thereof is 5 MPa or more.
  • the "relative refractive index difference” herein is each unit values for the refractive index n cladding of the optical cladding of refractive index n of the (central core or jacket) ((n-n cladding) / n cladding).
  • the refractive index of the central core is an equivalent step index (ESI).
  • the “outer diameter of the optical cladding” is a diameter at which the differential value of the change in the radial direction of the refractive index at the boundary between the optical cladding and the jacket is maximized.
  • the “refractive index of the jacket” is an average value of the refractive index from the outer diameter of the optical cladding to the outermost periphery of the glass.
  • the optical fiber of the present invention has a 2 m fiber cutoff wavelength of 1260 nm or more, a 22 m cable cutoff wavelength of 1260 nm or less, a mode field diameter at a wavelength of 1310 nm of 8.2 ⁇ m or more and 9 ⁇ m or less, and a transmission loss at a wavelength of 1550 nm. May be 0.18 dB / km or less.
  • a stress of a portion of 50% or more of the cross-sectional area of the jacket may be a tensile stress.
  • the absolute value of the stress remaining in the central core may be 30 MPa or less, and the absolute value of the stress remaining in the central core may be 10 MPa or less.
  • the increase in transmission loss due to OH groups at a wavelength of 1383 nm may be 0.02 dB / km or less.
  • the central core portion may contain fluorine.
  • a primary coating layer and a secondary coating layer surrounding the jacket may be further provided, and the Young's modulus of the secondary coating layer may be 800 MPa or more, and the Young's modulus of the primary coating layer may be 0.2 MPa or more and 1 MPa or less.
  • the optical fiber of the present invention may have a bending loss of 0.002 dB / turn or less at a bending radius of 15 mm at a wavelength of 1550 nm, or a bending loss of 0.2 dB / turn or less at a bending radius of 10 mm.
  • the bending loss at a bending radius of 10 mm may be 0.1 dB / turn or less, and the bending loss at a bending radius of 7.5 mm may be 0.5 dB / turn or less.
  • the optical fiber of the present invention may have a bending loss of 0.01 dB / turn or less at a bending radius of 15 mm at a wavelength of 1625 nm, and a bending loss of 0.4 dB / turn or less at a bending radius of 10 mm.
  • the bending loss at a bending radius of 10 mm may be 0.2 dB / turn or less, and the bending loss at a bending radius of 7.5 mm may be 1 dB / turn or less.
  • a transmission loss at a wavelength of 1550 nm measured in a state where a fiber having a length of 10 km or more is wound around a 140 ⁇ bobbin is ⁇ _B
  • a transmission loss at a wavelength of 1550 nm measured in a bundle state is ⁇ _t
  • a difference between the two transmission losses ⁇ _B - ⁇ _t may be smaller than 0.01 dB / km.
  • the optical fiber of the present invention can have a strand outer diameter of 210 ⁇ m or less, reduce the cross-sectional area, and increase the space utilization efficiency after laying.
  • the thickness of the secondary coating layer may be 10 ⁇ m or more from the viewpoint of preventing breakage.
  • the optical transmission system of the present invention is an optical transmission system for transmitting signal light from a telephone station side terminal device through a splitter to a subscriber premises side terminal device, from the telephone station side terminal device to the splitter, or
  • the distance of the optical transmission line from the splitter to the terminating device on the subscriber's home side is 15 km or more, and the optical fiber of the present invention is laid in a section of 90% or more of the optical transmission line.
  • the optical transmission system of the present invention is an optical transmission system for transmitting signal light from a transmitter to a receiver, and the distance of the optical transmission path from the transmitter to the receiver is 40 km or more.
  • the optical fiber of the present invention is laid in a section of 90% or more.
  • the optical transmission system of the present invention is an optical transmission system for transmitting signal light from a telephone station side terminal device to a subscriber home side terminal device via a splitter, from the telephone station side terminal device to the subscriber home.
  • the optical fiber of the present invention is laid in a section of 50% or more of the optical transmission line to the terminal device on the side, and signal light is not amplified in the optical transmission line.
  • the optical transmission system of the present invention is an optical transmission system for transmitting signal light from a telephone station side terminal device to a subscriber home side terminal device via a splitter, from the telephone station side terminal device to the subscriber home.
  • the optical fiber of the present invention is laid in a section of 50% or more of the optical transmission line to the terminal device on the side, and the signal light is amplified in the optical transmission line.
  • an inexpensive and low-loss optical fiber that is suitably used as an optical transmission line of an optical access network is provided.
  • the present inventor increases loss components other than Rayleigh scattering (hereinafter referred to as “surplus loss”) even if Rayleigh scattering is reduced by reducing the fictive temperature of the glass by slow cooling. It has been found that an optical fiber with a low loss is not always obtained.
  • S. Sakaguchi, et al. And JP2006-58494A which describe low-loss optical fiber by slow cooling of glass, and low-loss optical fiber by viscosity matching between the central core and cladding M.
  • Ohashi, et al., IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 5, No. 7, 812-814 (1993) which describes an optical fiber having GeO 2 added to the central core. There is no mention of the relationship between the excess loss and the residual stress in the central core.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical fiber 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the optical fiber 1 is an optical fiber made of SiO 2 glass, and includes a central core 11 including a central axis, an optical cladding 12 surrounding the central core 11, and a jacket 13 surrounding the optical cladding 12.
  • the central core 11 contains GeO 2 and may further contain a fluorine element.
  • the optical cladding 12 has a refractive index lower than that of the central core 11.
  • the optical cladding 12 may be pure SiO 2 glass or may be made of SiO 2 glass to which a fluorine element is added.
  • the jacket 13 is made of pure SiO 2 glass and may contain a chlorine element.
  • the loss of the optical fiber 1 can be reduced by reducing the Rayleigh scattering of the optical fiber 1.
  • it is effective to reduce the fictive temperature of the glass of the optical fiber 1.
  • the cooling rate of the spun optical fiber is decreased to promote the structural relaxation of the glass network, and the virtual glass
  • This is a method for reducing the temperature (slow cooling method).
  • the second method is a method for reducing the fictive temperature of the glass by adding a small amount of additive to the central core 11 that promotes structural relaxation of the central core 11 and does not increase transmission loss due to light absorption.
  • Rayleigh scattering may be reduced by any of the first method and the second method, and Rayleigh scattering may be reduced by appropriately combining both methods.
  • the slow cooling method will be described.
  • the manufacturing method of the optical fiber 1 is as follows. First, create a core that guides light by vapor phase glass synthesis such as VAD, OVD, MCVD, PCVD, and add a jacket layer around the core by VAD, OVD, APVD, rod-in collapse method, or similar Thus, an optical fiber preform is formed.
  • an intermediate optical cladding layer may be further provided between the core and the jacket by VAD, OVD, MCVD, rod-in collapse method or the like.
  • the optical fiber preform thus prepared is held by a drawing tower, the lower end is heated to a temperature equal to or higher than the working point, and a molten glass droplet is appropriately drawn and spun to obtain a glass fiber. The take-up speed is controlled so that the outer diameter of the glass fiber becomes a predetermined value.
  • a resin coating is provided on the glass fiber to form an optical fiber, and the optical fiber is wound by a winding bobbin.
  • the resin coating layer has a two-layer structure, and includes a primary coating layer that prevents external force from being directly transmitted to the glass fiber, and a secondary coating layer that prevents damage.
  • the dies for applying the respective resin layers may be arranged in series in the spinning process. Moreover, you may apply
  • the surface temperature of the glass fiber when entering the die can be controlled to a suitable temperature. It is desirable that the Reynolds number of the gas flowing in the apparatus for controlling the cooling rate is low because vibration due to generation of turbulent flow applied to the spun fiber is reduced. Further, by controlling the cooling rate of the glass fiber, it is possible to reduce the Rayleigh scattering and obtain an optical fiber having a low transmission loss.
  • the UV furnace for curing the resin can appropriately control the curing speed of the resin by feedback controlling the temperature inside the furnace in addition to the intensity of the UV light.
  • a magnetron or an ultraviolet LED is preferably used.
  • an ultraviolet LED since the light source itself does not generate heat, a mechanism for supplying warm air is provided separately so that the temperature in the furnace becomes appropriate.
  • the degree of decrease in the UV light power during the drawing is monitored in advance.
  • the UV light power may be adjusted by the drawing time so that the power of the UV light applied to the coating layer is constant. Further, the UV light leaking from the core tube may be monitored and controlled so that the power of the UV light applied to the coating layer is constant. Thereby, the breaking strength of the optical fiber that is uniform over the entire length of the optical fiber can be obtained.
  • the thickness of the secondary coating layer is preferably set appropriately so as to maintain the damage resistance.
  • the thickness of the secondary coating layer is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more.
  • the optical fiber 1 manufactured in this manner and wound by the winding bobbin is colored as necessary and used as a final product such as an optical cable or an optical cord.
  • an optical fiber spun in a drawing furnace exits the drawing furnace and then enters a die through a slow cooling section and a heating furnace.
  • the slow cooling part is from a taper part from the diameter of 90% to 5% of the base material diameter at the lower end of the melted optical fiber preform to a part where the spun optical fiber reaches a temperature of 1400 ° C.
  • the heating furnace is provided in a lower part of the drawing furnace and below a surface (drawing furnace outlet) where the spun optical fiber substantially exits from the drawing furnace. The distance from the outlet of the drawing furnace to the inlet of the heating furnace is 1 m or less.
  • the slow cooling section provided between the outlet of the drawing furnace and the inlet of the heating furnace preferably has a heat retaining structure that prevents a decrease in the temperature of the spun optical fiber.
  • the temperature of the optical fiber when entering the heating furnace is preferably 1000 ° C. or higher, more preferably 1400 ° C. or higher.
  • the length L of the heating furnace is set so that L / V is 0.05 s or more when the drawing speed is V.
  • the heating furnace is preferably composed of a plurality of furnaces. Thereby, the cooling rate of the optical fiber can be controlled more precisely.
  • the cooling rate until the optical fiber containing the heating furnace is cooled to 1100 ° C. or lower is preferably 5000 ° C./s or lower.
  • FIG. 2 is a graph showing the L / V dependency of the reachable virtual temperature of an optical fiber containing GeO 2 in the core.
  • FIG. 2 was created based on Table 1 data of K. Saito, et al., J. Am. Ceram. Soc., Vol. 89 [1], 65-69 (2006). If L / V ⁇ 0.5 s is allowed from the economical requirement, the reachable fictive temperature is 1400 ° C.
  • FIG. 3 is a graph showing the virtual temperature dependence of the transmission loss of an optical fiber created based on the equation (2) of K. Saito, et al.
  • surplus loss refers to transmission loss (including macrobendros and microbendross) other than those caused by Rayleigh scattering, Brillouin scattering, and Raman scattering.
  • surplus loss is 0.030 dB / km or more, the transmission loss at the wavelength of 1550 nm cannot be set to 0.18 dB / km even if the fictive temperature is set to 1400 ° C.
  • FIG. 4 is a graph showing the residual stress dependency of surplus loss in the core.
  • the surplus loss is almost 0.02 dB / km or less, and the transmission loss at the wavelength of 1550 nm is 0 at the fictive temperatures of 1530 ° C, 1560 ° C, and 1590 ° C. 180 dB / km, 0.183 dB / km, and 0.185 dB / km.
  • the central core 11 of the optical fiber 1 contains GeO 2 , the relative refractive index difference ⁇ core is 0.35% or more and 0.50% or less, the relative refractive index difference at the radial position r is ⁇ (r), and the core radius (2)
  • the refractive index volume v represented by is 0.045 ⁇ m 2 or more and 0.095 ⁇ m 2 or less. Further preferably 0.06 .mu.m 2 or more 0.085 .mu.m 2 or less.
  • the jacket 13 has a relative refractive index difference ⁇ J of 0.03% or more and 0.20% or less.
  • the fictive temperature of the glass constituting the central core 11 is 1400 ° C. or higher and 1590 ° C. or lower, preferably 1560 ° C. or lower, more preferably 1530 ° C. or lower.
  • the stress remaining in the central core 11 is a compressive stress and the absolute value thereof is 5 MPa or more.
  • the optical fiber 1 preferably has a 2 m fiber cutoff wavelength of 1260 nm or more, a 22 m cable cutoff wavelength of 1260 nm or less, a mode field diameter at a wavelength of 1310 nm of 8.2 ⁇ m or more and 9 ⁇ m or less, and transmission at a wavelength of 1550 nm.
  • the loss is 0.18 dB / km or less. More preferably, the transmission loss at a wavelength of 1550 nm is 0.178 dB / km or less, and the 2 m fiber cutoff wavelength is 1290 nm or more.
  • the residual stress of an optical fiber is measured using birefringence in an optical fiber as described in JP2009-168813A.
  • the residual stress of the optical fiber can also be measured from the amount of change in the refractive index obtained by performing surface analysis of the refractive index of the cross section of the optical fiber and the photoelastic coefficient specific to the material.
  • FIG. 5 is a graph showing the radial distribution of residual stress in the optical fiber.
  • the viscosity of the core at the same temperature is lower than the viscosity of the jacket.
  • the tension applied to the optical fiber glass during drawing is desirably 50 g or more, and more preferably 100 g or more.
  • an absolute value of the core compressive stress can be adjusted to 5 MPa or more by adding an additive for reducing the viscosity of the core in the core.
  • Alkali metal elements are desirable as additives because they can greatly reduce the viscosity of silica glass in a small amount. However, when an alkali metal element is excessively added, glass structural defects are increased, and hydrogen characteristics and radiation characteristics are deteriorated.
  • the concentration of the alkali metal element in the core after drawing is preferably 1 wtppb or more and 10 wtppm or less.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the Raman intensity and the Raman shift.
  • the virtual temperature of the optical fiber can be evaluated by the area ratio of D1 (490 cm ⁇ 1 ) to the 800 cm ⁇ 1 peak area ratio of the microscopic Raman scattering spectrum of each part constituting the optical fiber.
  • a base line is drawn in a wave number range from 525 cm ⁇ 1 to 475 cm ⁇ 1 , and a D1 peak area sandwiched between the base line and the spectrum is calculated. Further, a base line is drawn in a wave number range from 880 cm ⁇ 1 to 740 cm ⁇ 1 , and an 800 cm ⁇ 1 peak area sandwiched between the base line and the spectrum is calculated.
  • the ratio of the D1 peak area to the 800 cm ⁇ 1 peak area and the IR method (D.-L. Kim and M. Tomozawa, J. Non-Cryst. Solids, vol. 286, 132- 138 (2001)), the virtual temperature can be obtained using the relationship with the virtual temperature measured.
  • the optical fiber of the present embodiment preferably conforms to ITU-T G.657.A1, and preferably has a bending loss conforming to G.657.A2.
  • the optical fiber of the present embodiment can be connected to a general-purpose single mode fiber compliant with G.652.D with low loss by complying with G.657.A2, and G. It can be handled in the same way as 652.D fiber.
  • a stress of a portion of 50% or more of the cross-sectional area of the jacket in a cross section perpendicular to the fiber axis is a tensile stress.
  • a compressive stress it is necessary to apply a tensile strain to the jacket by the amount of the compressive stress applied to the central core.
  • the absolute value of the stress remaining in the central core is 30 MPa or less. More preferably, the absolute value of the stress remaining in the central core is 10 MPa or less.
  • the optical fiber of this embodiment preferably has an increase in transmission loss due to OH groups at a wavelength of 1383 nm of 0.02 dB / km or less.
  • the presence of OH absorption causes an increase in transmission loss at a wavelength of 1550 nm.
  • the increase in transmission loss due to the OH group at a wavelength of 1383 nm is 0.02 dB / km or less
  • the increase in transmission loss at a wavelength of 1550 nm can be 0.004 dB / km or less.
  • fluorine is added to the central core portion. Since fluorine is contained in the core part, the viscosity of the core is lowered, so that it is easy to make the residual stress in the core part a compressive stress, and transmission loss independent of wavelength can be reduced. However, since Rayleigh scattering resulting from concentration fluctuations increases when fluorine is increased, the amount of refractive index decrease due to addition of fluorine is preferably set to a concentration of ⁇ 0.1% to 0%.
  • the optical fiber of the present embodiment further includes a primary coating layer and a secondary coating layer surrounding the jacket, and the Young's modulus of the secondary coating layer is 800 MPa or more, and the Young's modulus of the primary coating layer is 0.2 MPa or more and 1 MPa or less. Preferably there is. By doing so, it is possible to reduce the microbend loss and suppress the increase in the transmission loss during cable formation.
  • the bending loss at a bending radius of 15 mm is 0.002 dB / turn or less at a wavelength of 1550 nm, and the bending loss at a bending radius of 10 mm is 0.2 dB / turn or less.
  • the bending loss at a bending radius of 10 mm is preferably 0.1 dB / turn or less, and the bending loss at a bending radius of 7.5 mm is preferably 0.5 dB / turn or less. is there.
  • the optical fiber of this embodiment preferably has a bending loss of 0.01 dB / turn or less at a bending radius of 15 mm at a wavelength of 1625 nm, and a bending loss of 0.4 dB / turn or less at a bending radius of 10 mm.
  • the bending loss at a bending radius of 10 mm is preferably 0.2 dB / turn or less, and the bending loss at a bending radius of 7.5 mm is preferably 1 dB / turn or less. is there.
  • the optical fiber of the present embodiment preferably has a MAC value that is a ratio (MFD / ⁇ c) of the mode field diameter MFD at the wavelength of 1310 nm and the 2 m fiber cutoff wavelength ⁇ c of 6.6 or less.
  • the optical fiber of the present embodiment has a transmission loss at a wavelength of 1550 nm measured with a fiber having a length of 10 km or more wound around a 140 ⁇ bobbin as ⁇ _B, and a transmission loss at a wavelength of 1550 nm measured in a bundle state as ⁇ _t.
  • the transmission loss difference ⁇ _B ⁇ _t between the two is preferably smaller than 0.01 dB / km. Even if the optical fiber has a low transmission loss in a bare wire state, the desired effect cannot be obtained unless the transmission loss during actual use can be suppressed. By making the transmission loss difference ⁇ _B- ⁇ _t smaller than 0.01 dB / km, it is possible to suppress the transmission loss during actual use.
  • the optical fiber of the present embodiment preferably has a strand outer diameter of 210 ⁇ m or less and a secondary coating layer thickness of 10 ⁇ m or more.
  • a limited pipeline such as an existing pipeline. Such a request can be met.
  • optical transmission system using the optical fiber of the present invention as an optical transmission line has the following aspect.
  • An optical transmission system is an optical transmission system that transmits signal light from a terminal device on a telephone station side to a terminal device on a subscriber's home side via a splitter, and includes light from the terminal device on the telephone station side to the splitter.
  • the distance of the transmission line is 15 km or more, and the optical fiber of the present invention is laid in a section of 90% or more of the optical transmission line.
  • An optical transmission system is an optical transmission system that transmits signal light from a terminating device on a telephone office side to a terminating device on a subscriber's home side through a splitter, from the splitter to the terminating device on the subscriber's home side.
  • the distance of the optical transmission line is 15 km or more, and the optical fiber of the present invention is laid in a section of 90% or more of the optical transmission line.
  • the optical transmission system according to the third aspect is an optical transmission system that transmits signal light from a transmitter to a receiver, and the distance of the optical transmission path from the transmitter to the receiver is 40 km or more.
  • the optical fiber of the present invention is laid in a section of 90% or more.
  • An optical transmission system is an optical transmission system for transmitting signal light from a telephone station side terminal device via a splitter to a subscriber home side terminal device, from the telephone station side terminal device to the subscriber home side.
  • the optical fiber of the present invention is laid in a section of 50% or more of the optical transmission line to the terminal device, and signal light is not amplified in the optical transmission line.
  • An optical transmission system is an optical transmission system for transmitting signal light from a terminal device on the telephone station side to a terminal device on the subscriber's home side through a splitter, from the terminal device on the subscriber's home side.
  • the optical fiber of the present invention is laid in a section of 50% or more of the optical transmission line to the terminating device, and the signal light is amplified in the optical transmission line.
  • OSNR 10 log (Aeff ⁇ ⁇ ) ⁇ L
  • Aeff is an effective area at the signal light wavelength
  • ⁇ is a transmission loss at the signal light wavelength
  • L is a transmission distance.
  • the OSNR improvement amount of the optical transmission system using the optical fiber of the present invention increases.
  • the optical transmission system using the optical fiber of the present invention improves the OSNR by 0.1 dB or more compared to the system using a general-purpose single mode fiber compliant with ITU-T G.652.
  • the connection loss of a general optical fiber is 0.1 dB or less
  • an OSNR improvement amount of one connection or more can be obtained by using the optical fiber of the present invention.
  • an OSNR margin due to connection failure or the like can be obtained.
  • the transmission distance can be extended, the population coverage rate of one station can be improved, and the construction cost of the metro access transmission system can be reduced.
  • a system in which the distance from the OLT to the ONU is about 10 to 25 km is common.
  • the optical fiber of the present invention in at least 50% or more of the optical transmission path from the OLT to the ONU, the distance that can be transmitted without optical amplification can be extended.
  • the distance from the OLT to the ONU is about 20 km to 100 km is being studied.
  • the optical fiber of the present invention in a section of 50% or more of the optical transmission line from the OLT to the ONU, the distance that can be further transmitted can be extended when optical amplification is performed. Therefore, the OSNR required for other devices can be reduced, and a highly efficient system can be constructed.
  • the optical fiber of the present invention can be used as an optical transmission line of an optical access network.

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Abstract

　光アクセスネットワークの光伝送路として好適に用いられる安価で低損失の光ファイバ１は、石英ガラスからなる光ファイバであって、中心軸を含む中心コア１１と、この中心コアを囲む光学クラッド１２と、この光学クラッドを囲むジャケット１３とを備え、中心コアは、ＧｅＯ２を含み、光学クラッドを基準とした相対屈折率差Δｃｏｒｅが０．３５％以上０．５０％以下であり、屈折率体積ｖが０．０４５μｍ２以上０．０９５μｍ２以下であり、ジャケットは、相対屈折率差ΔＪが０．０３％以上０．２０％以下であり、中心コアを構成するガラスの仮想温度が１４００℃以上１５９０℃以下であり、中心コアに残留する応力が圧縮応力であり且つその絶対値が５ＭＰａ以上である。

Description

光ファイバおよび光伝送システム
　本発明は、光ファイバおよび光伝送システムに関する。
　G. Talli, et al., J. Lightw. Technol., vol. 24, No. 7, 2827-2834 (2006)は、次世代の光伝送システムとしてlong-reach passive optical network（ＰＯＮ）と呼ばれる光アクセスネットワークを記載している。Long-reach PONは、電話局側の終端装置（ＯＬＴ：optical line terminal）からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置（ＯＮＵ：optical network unit）へ信号光を伝送する伝送システムであって、ＯＬＴからＯＮＵまでの光伝送路の距離を長くとることができ、通信コストを低減し得るものである。
　このような光伝送システムにおいて、Optical Signal to Noise Ratio（ＯＳＮＲ）を保持しつつ通信距離を伸ばすには、低損失の光ファイバを用いることが望ましい。M. Kato, et al., Electron. Lett., vol. 35, No. 19, 1615-1617 (1999)は、低損失の光ファイバとして純シリカからなるコアを有する光ファイバを記載している。しかし、純シリカコア光ファイバは、一般に高価であるという経済的な理由により、光アクセスネットワークへの導入は進んでいない。
　また、S. Sakaguchi, et al., Appl. Opt. vol. 37, No. 33, 7708-7711 (1998)およびJP2006-58494Aは、ITU-T G.652に準拠する汎用光ファイバの低損失化を図る技術を記載している。この技術は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造する際に該光ファイバを徐冷することでファイバを構成するガラスの仮想温度を低減し、光ファイバにおけるレーリー散乱を低減して低損失化を図る。
　本発明は、光アクセスネットワークの光伝送路として好適に用いられる安価で低損失の光ファイバ、および、このような光ファイバが伝送路として敷設された光伝送システムを提供することを目的とする。
　本発明の光ファイバは、石英ガラスからなる光ファイバであって、中心軸を含む中心コアと、この中心コアを囲む光学クラッドと、この光学クラッドを囲むジャケットとを備え、中心コアは、ＧｅＯ２を含み、相対屈折率差Δｃｏｒｅが０．３５％以上０．５０％以下であり、径方向位置ｒにおける相対屈折率差をΔ（ｒ）としコア半径をａとしたとき屈折率体積ｖ：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 が０．０４５μｍ２以上０．０９５μｍ２以下であり、ジャケットは、相対屈折率差ΔＪが０．０３％以上０．２０％以下であり、中心コアを構成するガラスの仮想温度が１４００℃以上１５９０℃以下、好ましくは１５６０℃以下、より好ましくは１５３０℃以下であり、中心コアに残留する応力が圧縮応力であり且つその絶対値が５ＭＰａ以上である。
　本明細書で「相対屈折率差」とは、各部（中心コアまたはジャケット）の屈折率ｎの光学クラッドの屈折率ｎｃｌａｄｄｉｎｇに対する値（（ｎ－ｎｃｌａｄｄｉｎｇ）／ｎｃｌａｄｄｉｎｇ）である。「中心コアの屈折率」とは、Equivalent step index（ＥＳＩ）である。「光学クラッドの外径」とは、光学クラッドとジャケットとの境界における屈折率の径方向変化の微分値が最大となる径である。「ジャケットの屈折率」とは、光学クラッドの外径からガラスの最外周までの屈折率の平均値である。
　本発明の光ファイバは、２ｍファイバカットオフ波長が１２６０ｎｍ以上であり、２２ｍケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．２μｍ以上９μｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。ファイバ軸に垂直な断面においてジャケットの断面積のうち５０％以上の部分の応力が引張応力であってもよい。中心コアに残留する応力の絶対値が３０ＭＰａ以下であってもよく、中心コアに残留する応力の絶対値が１０ＭＰａ以下であってもよい。波長１３８３ｎｍにおけるＯＨ基による伝送損失増加が０．０２ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。中心コア部はフッ素を含んでいてもよい。また、ジャケットを囲む一次被覆層および二次被覆層を更に備え、二次被覆層のヤング率が８００ＭＰａ以上であり、一次被覆層のヤング率が０．２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下であってもよい。
　本発明の光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、曲げ半径１５ｍｍでの曲げ損失が０．００２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であってもよく、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であってもよく、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であってもよく、曲げ半径７．５ｍｍでの曲げ損失が０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であってもよい。また、本発明の光ファイバは、波長１６２５ｎｍにおいて、曲げ半径１５ｍｍでの曲げ損失が０．０１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であってもよく、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．４ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であってもよく、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であってもよく、曲げ半径７．５ｍｍでの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であってもよい。
　本発明の光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと２ｍファイバカットオフ波長λｃとの比であるＭＡＣ値（＝ＭＦＤ／λｃ）が６．６以下であってもよい。長さ１０ｋｍ以上のファイバを１４０φボビンに巻いた状態で測定した波長１５５０ｎｍにおける伝送損失をα＿Ｂとし、束状態にして測定した波長１５５０ｎｍにおける伝送損失をα＿ｔとしたときに、両者の伝送損失の差α＿Ｂ－α＿ｔが０．０１ｄＢ／ｋｍより小さくてもよい。また、本発明の光ファイバは、素線外径が２１０μｍ以下とし断面積を削減し敷設後の空間利用効率を上げることが可能である。その際、破断を防止する観点から二次被覆層の厚みが１０μｍ以上であってもよい。
　本発明の光伝送システムは、電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、電話局側の終端装置からスプリッタまで、或いは、スプリッタから加入者宅側の終端装置までの光伝送路の距離が１５ｋｍ以上であり、その光伝送路の９０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されている。或いは、本発明の光伝送システムは、送信機から受信機へ信号光を伝送する光伝送システムであって、送信機から受信機までの光伝送路の距離が４０ｋｍ以上であり、その光伝送路の９０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されている。
　或いは、本発明の光伝送システムは、電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、電話局側の終端装置から加入者宅側の終端装置までの光伝送路の５０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されており、その光伝送路において信号光の増幅を行わない。或いは、本発明の光伝送システムは、電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、電話局側の終端装置から加入者宅側の終端装置までの光伝送路の５０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されており、その光伝送路において信号光の増幅を行う。
　本発明によれば、光アクセスネットワークの光伝送路として好適に用いられる安価で低損失の光ファイバが提供される。
本発明の光ファイバの実施形態を示す断面図である。
ＧｅＯ２をコア中に含む光ファイバの到達可能な仮想温度のＬ／Ｖ依存性を示すグラフである。
光ファイバの伝送損失の仮想温度依存性を示すグラフである。
余剰損失のコアの残留応力依存性を示すグラフである。
光ファイバの残留応力の径方向分布を示すグラフである。
ラマン強度とラマンシフトとの関係を示すグラフである。
　本発明の実施形態が、以下において、図面を参照して説明される。図面は、説明を目的とし、発明の範囲を限定しようとするものではない。図面において、説明の重複を避けるため、同じ符号は同一部分を示す。図面中の寸法の比率は、必ずしも正確ではない。
　本発明者は、中心コアがＧｅＯ２を含む場合、徐冷によりガラスの仮想温度を低減してレーリー散乱を低減しても、レーリー散乱以外の損失成分（以降「余剰損失」という。）が増加する場合があり、必ずしも低損失な光ファイバを得られるとは限らないことを見出した。本発明者の知る限り、ガラスの徐冷による光ファイバの低損失化について記載されたS. Sakaguchi, et al.およびJP2006-58494Aや、中心コアとクラッドとの粘度整合による光ファイバの低損失化について記載されたM. Ohashi, et al., IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 5, No. 7, 812-814 (1993)には、中心コアにＧｅＯ２が添加されている光ファイバの余剰損失と中心コアの残留応力との関係については言及されていない。
　図１は、本発明の実施形態である光ファイバ１の断面図である。光ファイバ１は、ＳｉＯ２ガラスからなる光ファイバであって、中心軸を含む中心コア１１と、この中心コア１１を囲む光学クラッド１２と、この光学クラッド１２を囲むジャケット１３とを備える。中心コア１１は、ＧｅＯ２を含み、更にフッ素元素を含んでいてもよい。光学クラッド１２は、中心コア１１の屈折率より低い屈折率を有する。光学クラッド１２は、純ＳｉＯ２ガラスであってもよいし、フッ素元素が添加されたＳｉＯ２ガラスからなってもよい。ジャケット１３は、純ＳｉＯ２ガラスで構成され、塩素元素を含んでいてもよい。
　光ファイバ１のレーリー散乱を低減することで、光ファイバ１の損失を低減することができる。レーリー散乱を低減するには、光ファイバ１のガラスの仮想温度を低減することが有効である。ガラスの仮想温度の低減する方法として以下のような第１の方法および第２の方法がある。
　第１の方法は、光ファイバ母材を線引きして光ファイバ１を製造する際に、紡糸された光ファイバの冷却速度を遅くすることで、ガラスのネットワークの構造緩和を進めて、ガラスの仮想温度を低減する方法（徐冷法）である。また、第２の方法は、中心コア１１の構造緩和を促進しつつ光吸収により伝送損失を増大しない微量の添加物を中心コア１１に添加して、ガラスの仮想温度を低減する方法である。
　光ファイバ１は、第１の方法および第２の方法の何れによりレーリー散乱が低減されてもよく、また、両方法が適宜に組み合わされてレーリー散乱が低減されてもよい。以下では徐冷法について説明する。
　光ファイバ１の製造方法は以下のとおりである。先ず、ＶＡＤ、ＯＶＤ、ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤといった気相ガラス合成法により光が導波するコアを作成し、該コアの周囲にＶＡＤ、ＯＶＤ、ＡＰＶＤ、ロッドインコラプス法やそれに類する方法によりジャケット層を付加して、光ファイバ母材を形成する。ここでコアとジャケットとの間に更に、ＶＡＤ、ＯＶＤ、ＭＣＶＤ、ロッドインコラプス法やそれに類する方法により中間光学クラッド層を設けても良い。このようにして作成した光ファイバ母材を線引きタワーに把持し、下端部を作業点以上の温度に加熱し、溶融したガラスの滴を適宜延伸して紡糸し、ガラスファイバとする。ガラスファイバの外径が所定の値になるよう、引き取り速度を制御する。ガラスファイバ上に樹脂被覆を設け光ファイバ素線となし、その光ファイバ素線を巻き取りボビンにより巻き取る。
　樹脂被覆層は、２層構造を有しており、外力が直接にガラスファイバに伝わらないようにする一次被覆層と、外傷を防止する二次被覆層とを含む。それぞれの樹脂層を塗布するダイスは紡糸工程において直列的に配置されても良い。また、２層を同時に排出するダイスにより塗布しても良く、この場合、線引きタワーの高さを低くすることができるので、線引き建屋の建造コストを軽減することができる。
　また、紡糸後のガラスファイバの冷却速度を制御する装置を線引き炉とダイスとの間に設けることで、ダイスに入る際のガラスファイバの表面温度を好適な温度に制御することができる。冷却速度を制御する装置内に流すガスのレイノルズ数は低いほうが、紡糸したファイバへ与えられる乱流の発生による振動が軽減されるので望ましい。また、ガラスファイバの冷却速度を制御することで、レーリー散乱を低減し、伝送損失の低い光ファイバを得ることができる。
　樹脂を硬化させるためのＵＶ炉は、ＵＶ光の強度のほかに炉内部の温度をフィードバック制御することで、樹脂の硬化速度を適切に制御することができる。ＵＶ炉としては、マグネトロンや紫外ＬＥＤが好適に用いられる。紫外ＬＥＤを用いる場合は、光源そのものは発熱しないので、炉内の温度が適切になるように温風を入れる機構が別途備えられる。また、樹脂から脱離する成分がＵＶ炉の炉心管の内面に付着し、被覆層に到達するＵＶ光のパワーが線引き中に変化するので、予め線引き中のＵＶ光パワーの減少度合いをモニタし、被覆層に照射されるＵＶ光のパワーが一定となるように、線引き時間によりＵＶ光パワーを調節しても良い。また、炉心管から漏れ出るＵＶ光をモニタして、被覆層に照射されるＵＶ光のパワーが一定となるように制御しても良い。これにより、光ファイバ全長において均質な光ファイバの破断強度を得ることができる。
　２層の被覆層のうち二次被覆層の厚さは、耐外傷性を保持できるよう、適切に設定することが好ましい。一般に、二次被覆層の厚みは、１０μｍ以上、更に好ましくは２０μｍ以上であることが好ましい。このようにして製造され巻き取りボビンにより巻き取られた光ファイバ１は、必要に応じて着色され、光ケーブルや光コードといった最終製品として使用される。
　本発明の実施形態では、線引き炉において紡糸された光ファイバは、線引き炉を出た後に徐冷部および加熱炉を経てダイスに入る。徐冷部は、溶融された光ファイバ母材の下端部において母材径の９０％の径から５％の径になるまでのテーパー部分から、紡糸された光ファイバが温度１４００℃になる部分までを、連続的に１０００℃／ｓ以上２００００℃／ｓ以下の冷却速度で冷却する。加熱炉は、線引き炉の下部であって紡糸された光ファイバが実質的に線引き炉から出る面（線引炉出口）より下部に設けられている。線引き炉の出口から加熱炉に入口まで距離は１ｍ以下である。線引き炉の出口から加熱炉の入口までの間に設けられた徐冷部は、紡糸された光ファイバの温度の低下を防止する保温構造となっていることが望ましい。加熱炉に入る際の光ファイバの温度は、１０００℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは１４００℃以上である。
　これにより、加熱炉において光ファイバが再加熱され実質的に構造緩和できる温度（一般にはガラス転移点以上の温度）まで上昇するまでの加熱炉の長さを短くすることができ、構造緩和時間をより長く取ることができる。加熱炉の長さＬは、線引き速度Ｖとしたときに、Ｌ／Ｖが０．０５ｓ以上となるように設定される。加熱炉は複数の炉から構成されていることが望ましい。これにより、光ファイバの冷却速度をより精密に制御することができる。加熱炉も入った光ファイバが温度１１００℃以下に冷却されるまでの冷却速度は５０００℃／ｓ以下であることが好ましい。このような加熱炉を用いて光ファイバを製造することで、レーリー散乱が低減された光ファイバを得ることができる。
　Ｌ／Ｖを大きくすることにより、ガラスの仮想温度の低減を図ることができる。しかし、経済性を考慮した場合、線引き速度Ｖは２０ｍ／ｓ以上であることが好ましい。例えば、Ｌ／Ｖ＝０．２ｓを実現する場合、加熱炉の長さＬは４ｍであることが必要となる。このように、加熱炉の長さが影響する設備や建屋の建造コストと製造線速との両立には一定の限界がある。図２は、ＧｅＯ２をコア中に含む光ファイバの到達可能な仮想温度のＬ／Ｖ依存性を示すグラフである。図２は、K. Saito, et al., J. Am. Ceram. Soc., vol. 89[1], 65-69 (2006)のＴａｂｌｅ１のデータに基づいて作成されたものである。もし、経済性の要請からＬ／Ｖ＜０．５ｓまでを許容した場合、到達可能な仮想温度は１４００℃となる。
　図３は、K. Saito, et al.の式（２）に基づいて作成した光ファイバの伝送損失の仮想温度依存性を示すグラフである。ここで「余剰損失」とは、レーリー散乱、ブリルアン散乱、ラマン散乱に起因した損失以外の伝送損失（マクロベンドロスおよびマイクロベンドロスを含む）のことである。余剰損失が０．０３０ｄＢ／ｋｍ以上となると、仮想温度を１４００℃としても、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を０．１８ｄＢ／ｋｍとすることができない。
　上記のように、徐冷によりガラスの仮想温度を低下させてレーリー散乱を低減したとしても、レーリー散乱成分以外の余剰損失が増加してしまう場合、安定して波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を０．１８ｄＢ／ｋｍ以下とすることは難しい。そこで本発明者は、余剰損失の増加要因を解明し、その結果、余剰損失とコアの残留応力との間に良い相関が得られることを見出した。図４は、余剰損失のコアの残留応力依存性を示すグラフである。このように、コアの残留応力を圧縮応力として、その絶対値を５ＭＰａ以上（図４では、－５ＭＰａ以下）とすることで、余剰損失をほぼ０．０２ｄＢ／ｋｍ以下より確実には０．０２５ｄＢ／ｋｍ以下にすることができることが分かる。
　コアの残留応力を絶対値を５ＭＰａ以上の圧縮応力とすることにより、余剰損失はほぼ０．０２ｄＢ／ｋｍ以下となり、仮想温度が１５３０℃、１５６０℃、１５９０℃それぞれで波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を０．１８０ｄＢ／ｋｍ、０．１８３ｄＢ／ｋｍ、０．１８５ｄＢ／ｋｍとすることができる。
　光ファイバ１の中心コア１１は、ＧｅＯ２を含み、相対屈折率差Δｃｏｒｅが０．３５％以上０．５０％以下であり、径方向位置ｒにおける相対屈折率差をΔ（ｒ）としコア半径をａとしたとき（２）式：
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 で表される屈折率体積ｖが０．０４５μｍ２以上０．０９５μｍ２以下である。更に好ましくは０．０６μｍ２以上０．０８５μｍ２以下である。ジャケット１３は、相対屈折率差ΔＪが０．０３％以上０．２０％以下である。中心コア１１を構成するガラスの仮想温度は１４００℃以上１５９０℃以下、好ましくは１５６０℃以下、より好ましくは１５３０℃以下である。また、中心コア１１に残留する応力は圧縮応力であり且つその絶対値が５ＭＰａ以上である。
　光ファイバ１は、好ましくは、２ｍファイバカットオフ波長が１２６０ｎｍ以上であり、２２ｍケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．２μｍ以上９μｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下である。より好ましくは、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１７８ｄＢ／ｋｍ以下であり、２ｍファイバカットオフ波長が１２９０ｎｍ以上である。
　光ファイバの残留応力は、JP2009-168813Aに記載されているように、光ファイバ中の複屈折を利用して測定される。また、光ファイバの残留応力は、光ファイバ断面の屈折率の面分析を行って得られる屈折率の変化量および材料に固有の光弾性係数からも測定が可能である。図５は、光ファイバの残留応力の径方向分布を示すグラフである。ＧｅＯ２をコア中に含む光ファイバであってジャケットが実質的に純石英からなる光ファイバでは、同温度におけるコアの粘性がジャケットの粘性に比べて低いので、線引き後の光ファイバのコアには圧縮応力が残留する（図５、Ｌ／Ｖ＝０ｓ）。この圧縮応力は、線引き張力により変化する。原理的に、線引き張力が高いほど大きな圧縮応力が残留することが知られている。
　一方、徐冷された光ファイバでは、徐冷部において圧縮応力が緩和され、圧縮応力の絶対値が低下する。図５には、Ｌ／Ｖ＝０ｓ、０．１２ｓ、０．４０ｓと変化させた場合の残留応力の変化が示されている。このように、徐冷部における光ファイバの滞在時間を長くすると、コアの圧縮応力の絶対値は徐々に低下することが分かる。コアの圧縮応力の絶対値を５ＭＰａ以上とするには、Ｌ／Ｖを０．４ｓよりも短くすることが望ましい。また、光ファイバが冷却される過程において、徐冷部に到達するまでの光ファイバの温度が徐冷部の内表面温度より高い状態に保たれることによっても、コアの圧縮応力を過度に低下させないことができる。また、原理的に、徐冷部が長いほど徐冷の効果は大きくなり圧縮応力の変化量は大きくなる。
　例えば、徐冷部の長さが２ｍ以上である場合、Ｌ／Ｖを０．２ｓ以下に保つことが重要である。また、線引き中の光ファイバガラスに印加される張力は、５０ｇ以上であることが望ましく、更に好ましくは１００ｇ以上である。
　その他のコアの応力の調整方法として、コア中にコアの粘性を低減する添加物を入れることで、コアの圧縮応力の絶対値を５ＭＰａ以上に調整することができる。アルカリ金属元素は微量でシリカガラスの粘性を大きく低減することが可能であるので添加物として望ましい。但し、アルカリ金属元素を過度に添加すると、ガラス構造欠陥が増加して、水素特性や放射線特性が悪化するので適切な添加量に調節されることが好ましい。線引き後のコア中のアルカリ金属元素の濃度は１ｗｔｐｐｂ以上１０ｗｔｐｐｍ以下であることが望ましい。
　図６は、ラマン強度とラマンシフトとの関係を示すグラフである。光ファイバの仮想温度は、光ファイバを構成する各部位の顕微ラマン散乱スペクトルの８００ｃｍ－１ピーク面積比に対するＤ１（４９０ｃｍ－１）の面積比により評価することができる。５２５ｃｍ－１から４７５ｃｍ－１までの波数範囲にベースラインを引き、このベースラインとスペクトルとの間に挟まれたＤ１ピーク面積を算出する。また、８８０ｃｍ－１から７４０ｃｍ－１までの波数範囲にベースラインを引き、このベースラインとスペクトルとの間に挟まれた８００ｃｍ－１ピーク面積を算出する。そして、８００ｃｍ－１ピーク面積に対するＤ１ピーク面積の比と、予めバルクガラス等を用いてＩＲ法（D.-L. Kim and M. Tomozawa, J. Non-Cryst. Solids, vol. 286, 132-138 (2001)）より測定しておいた仮想温度との関係を用いて、仮想温度を求めることができる。
　本実施形態の光ファイバは、ITU-T G.657.A1に準拠することが望ましく、更にG.657.A2に準拠する曲げ損失を持つことが望ましい。本実施形態の光ファイバは、G.657.A2に準拠することで、G.652.Dに準拠する汎用シングルモードファイバと低損失で接続することが可能であり、且つ伝送システム上はG.652.Dファイバと同様に扱うことができる。
　本実施形態の光ファイバは、ファイバ軸に垂直な断面においてジャケットの断面積のうち５０％以上の部分の応力が引張応力であるのが好適である。中心コアの残留応力を圧縮応力とするには、中心コアに掛かかった圧縮応力の分、ジャケットに引張り歪がかかる必要がある。ジャケットの５０％以上の断面積が引張応力となるように光ファイバの張力、熱履歴、組成を調節することで、中心コアの残留応力を圧縮応力とすることが実現容易となる。
　本実施形態の光ファイバは、中心コアに残留する応力の絶対値が３０ＭＰａ以下であるのが好適である。更に好ましくは中心コアに残留する応力の絶対値が１０ＭＰａ以下であるのが好適である。中心コアの応力を圧縮歪とし、且つその絶対値を３０ＭＰａ以下とすることで、徐冷線引きによるレーリー散乱の低減の効果を十分に得つつ、余剰損失を０．０２ｄＢ／ｋｍ以下とすることができる。
　本実施形態の光ファイバは、波長１３８３ｎｍにおけるＯＨ基による伝送損失増加が０．０２ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。ＯＨ吸収が存在すると波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加を招く。波長１３８３ｎｍにおけるＯＨ基による伝送損失増加が０．０２ｄＢ／ｋｍ以下である場合、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加が０．００４ｄＢ／ｋｍ以下とできる。
　本実施形態の光ファイバは、中心コア部にフッ素が添加されているのが好適である。コア部にフッ素が含まれていることにより、コアの粘性が低下するので、コア部の残留応力を圧縮応力にすることが容易となり、波長無依存の伝送損失を低減することができる。但し、フッ素を増加させると濃度揺らぎに由来したレーリー散乱が増加するので、フッ素添加による屈折率低下量は－０．１％以上０％以下となる濃度とすることが好ましい。
　本実施形態の光ファイバは、ジャケットを囲む一次被覆層および二次被覆層を更に備え、二次被覆層のヤング率が８００ＭＰａ以上であり、一次被覆層のヤング率が０．２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下であるのが好適である。このようすることで、マイクロベンド損失を低減し、ケーブル化時の伝送損失の増加を抑制することができる。
　本実施形態の光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて、曲げ半径１５ｍｍでの曲げ損失が０．００２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるのが好適であり、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるのが好適であり、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるのが好適であり、曲げ半径７．５ｍｍでの曲げ損失が０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるのが好適である。また、本実施形態の光ファイバは、波長１６２５ｎｍにおいて、曲げ半径１５ｍｍでの曲げ損失が０．０１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるのが好適であり、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．４ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるのが好適であり、曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるのが好適であり、曲げ半径７．５ｍｍでの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるのが好適である。
　本実施形態の光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと２ｍファイバカットオフ波長λｃとの比（ＭＦＤ／λｃ）であるＭＡＣ値が６．６以下であるのが好適である。このように管理することで、上述したマクロベンド特性を有する光ファイバを高い歩留で得ることができる。
　本実施形態の光ファイバは、長さ１０ｋｍ以上のファイバを１４０φボビンに巻いた状態で測定した波長１５５０ｎｍにおける伝送損失をα＿Ｂとし、束状態にして測定した波長１５５０ｎｍにおける伝送損失をα＿ｔとしたときに、両者の伝送損失の差α＿Ｂ－α＿ｔが０．０１ｄＢ／ｋｍより小さいのが好適である。素線状態での伝送損失が低い光ファイバであっても、実使用時の伝送損失を抑制することができない限り、所期の効果を得ることができない。伝送損失差α＿Ｂ－α＿ｔを０．０１ｄＢ／ｋｍより小さくすることで、実使用時の伝送損失を抑制することができる。
　本実施形態の光ファイバは、素線外径が２１０μｍ以下であり、二次被覆層の厚みが１０μｍ以上であるのが好適である。既設の管路など限られた管路に多数本の光ファイバを通す要求が生じる場合がある。このような要求に応えることができる。
　本発明の光ファイバを光伝送路として用いる光伝送システムは、以下のような態様であるのが好ましい。
　第１態様の光伝送システムは、電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、電話局側の終端装置からスプリッタまでの光伝送路の距離が１５ｋｍ以上であり、その光伝送路の９０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されている。
　第２態様の光伝送システムは、電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、スプリッタから加入者宅側の終端装置までの光伝送路の距離が１５ｋｍ以上であり、その光伝送路の９０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されている。
第３態様の光伝送システムは、送信機から受信機へ信号光を伝送する光伝送システムであって、送信機から受信機までの光伝送路の距離が４０ｋｍ以上であり、その光伝送路の９０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されている。
　第４態様の光伝送システムは、電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、電話局側の終端装置から加入者宅側の終端装置までの光伝送路の５０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されており、その光伝送路において信号光の増幅を行わない。
　第５態様の光伝送システムは、電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、電話局側の終端装置から加入者宅側の終端装置までの光伝送路の５０％以上の区間で本発明の光ファイバが敷設されており、その光伝送路において信号光の増幅を行う。
　光伝送システムにおいて本発明の光ファイバを光伝送路として用いることで、従来の光ファイバを用いたシステムと比べ、ＯＳＮＲ＝１０ｌｏｇ（Ａｅｆｆ×α）－αＬを改善することができる。ここで、Ａｅｆｆは信号光波長における実効断面積であり、αは信号光波長における伝送損失であり、Ｌは伝送距離である。
　伝送距離Ｌが増加するほど、本発明の光ファイバを用いた光伝送システムのＯＳＮＲ改善量は大きくなる。伝送距離Ｌが１５ｋｍ以上となると、本発明の光ファイバを用いた光伝送システムは、ITU-T G.652に準拠する汎用のシングルモードファイバを用いたシステムと比べ、ＯＳＮＲが０．１ｄＢ以上改善する。一般的な光ファイバの接続損失は０．１ｄＢ以下であるので、本発明の光ファイバを用いることにより１接続分以上のＯＳＮＲ改善量が得られるようになる。また、接続の失敗等によるＯＳＮＲのマージンを得ることができる。また、伝送距離を伸張することができるようになるので、一つ局の人口カバー率を改善することができ、メトロ・アクセス系の伝送システム構築費を軽減することができる。
　光増幅を行わないアクセスシステムとしては、ＯＬＴからＯＮＵまでの距離が１０ｋｍ乃至２５ｋｍ程度であるシステムが一般的である。ＯＬＴからＯＮＵまでの光伝送路の少なくとも５０％以上の区間を本発明の光ファイバを用いることで、光増幅を行わずに伝送できる距離を伸張することができる。
　光増幅を前提としたアクセスシステムとして、ＯＬＴからＯＮＵまでの距離が２０ｋｍ乃至１００ｋｍ程度であるシステムが検討されている。ＯＬＴからＯＮＵまでの光伝送路の５０％以上の区間を本発明の光ファイバを用いることで、光増幅を行った場合に更に伝送できる距離を伸張することができ、また、同距離では増幅時のノイズ増加を抑制して高いＯＳＮＲを確保できるので、他のデバイスに必要なＯＳＮＲを低減することができ、経済効率の高いシステムを構築することができる。
　本発明の光ファイバは、光アクセスネットワークの光伝送路として利用することができる。

Claims (22)

  1. 　石英ガラスからなる光ファイバであって、
    　中心軸を含む中心コアと、この中心コアを囲む光学クラッドと、この光学クラッドを囲むジャケットとを備え、
    　前記中心コアは、ＧｅＯ２を含み、相対屈折率差Δｃｏｒｅが０．３５％以上０．５０％以下であり、径方向位置ｒにおける相対屈折率差をΔ（ｒ）としコア半径をａとしたとき屈折率体積ｖ
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     が０．０４５μｍ２以上０．０９５μｍ２以下であり、
    　前記ジャケットは、相対屈折率差ΔＪが０．０３％以上０．２０％以下であり、
    　前記中心コアを構成するガラスの仮想温度が１４００以上１５９０℃以下であり、
    　前記中心コアに残留する応力が圧縮応力であり且つその絶対値が５ＭＰａ以上である
    光ファイバ。
  2. 　請求項１に記載の光ファイバにおいて、
    　前記仮想温度は１５３０℃以下である。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　２ｍファイバカットオフ波長が１２６０ｎｍ以上であり、
    　２２ｍケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、
    　波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．２以上９μｍ以下であり、
    　波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下である。
  4. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　ファイバ軸に垂直な断面において前記ジャケットの断面積のうち５０％以上の部分の応力が引張応力である。
  5. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　前記中心コアに残留する応力の絶対値が３０ＭＰａ以下である。
  6. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　波長１３８３ｎｍにおけるＯＨ基による伝送損失増加が０．０２ｄＢ／ｋｍ以下である。
  7. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　前記中心コア部にフッ素が添加されている。
  8. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　前記ジャケットを囲む一次被覆層および二次被覆層を更に備え、
    　前記二次被覆層のヤング率が８００ＭＰａ以上であり、
    　前記一次被覆層のヤング率が０．２ＭＰａ以上１ＭＰａ以下である。
  9. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　波長１５５０ｎｍにおける曲げ半径１５ｍｍでの曲げ損失が０．００２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
  10. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　波長１５５０ｎｍにおける曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．２ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
  11. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　波長１５５０ｎｍにおける曲げ半径７．５ｍｍでの曲げ損失が０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
  12. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１５ｍｍでの曲げ損失が０．０１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
  13. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１０ｍｍでの曲げ損失が０．４ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
  14. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径７．５ｍｍでの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
  15. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと２ｍファイバカットオフ波長λｃとの比であるＭＡＣ値（＝ＭＦＤ／λｃ）が６．６以下である。
  16. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　長さ１０ｋｍ以上のファイバを１４０φボビンに巻いた状態で測定した波長１５５０ｎｍにおける伝送損失をα＿Ｂとし、束状態にして測定した波長１５５０ｎｍにおける伝送損失をα＿ｔとしたときに、両者の伝送損失の差α＿Ｂ－α＿ｔが０．０１ｄＢ／ｋｍより小さい。
  17. 　請求項１または請求項２に記載の光ファイバにおいて、
    　素線外径が２１０μｍ以下であり、二次被覆層の厚みが１０μｍ以上である。
  18. 　電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、前記電話局側の終端装置から前記スプリッタまでの光伝送路の距離が１５ｋｍ以上であり、その光伝送路の９０％以上の区間で請求項１～１７の何れか１項に記載の光ファイバが敷設されている光伝送システム。
  19. 　電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、前記スプリッタから前記加入者宅側の終端装置までの光伝送路の距離が１５ｋｍ以上であり、その光伝送路の９０％以上の区間で請求項１～１７の何れか１項に記載の光ファイバが敷設されている光伝送システム。
  20. 　送信機から受信機へ信号光を伝送する光伝送システムであって、前記送信機から前記受信機までの光伝送路の距離が４０ｋｍ以上であり、その光伝送路の９０％以上の区間で請求項１～１７の何れか１項に記載の光ファイバが敷設されている光伝送システム。
  21. 　電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、前記電話局側の終端装置から前記加入者宅側の終端装置までの光伝送路の５０％以上の区間で請求項１～１７の何れか１項に記載の光ファイバが敷設されており、その光伝送路において信号光の増幅を行わない光伝送システム。
  22. 　電話局側の終端装置からスプリッタを経て加入者宅側の終端装置へ信号光を伝送する光伝送システムであって、前記電話局側の終端装置から前記加入者宅側の終端装置までの光伝送路の５０％以上の区間で請求項１～１７の何れか１項に記載の光ファイバが敷設されており、その光伝送路において信号光の増幅を行う光伝送システム。
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