WO2021187475A1 - 光ファイバ - Google Patents

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雄揮 川口
長谷川　健美
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • ITU-T International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector
  • ITU-T G International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector
  • FTTx Fiber To The x
  • ITU-T G. 657 A1 the upper limit of bending loss at bending radii of 10 mm and 15 mm is specified.
  • ITU-T G. 657 A2 defines the upper limit of bending loss at bending radii of 7.5 mm, 10 mm and 15 mm.
  • Patent Document 1 discloses a method of adding chlorine (Cl) to the outer clad portion as one of the methods for realizing the depressed structure.
  • Patent Document 2 discloses a method of improving bending resistance by setting a refractive index distribution such that the refractive index gradually decreases from the core to the clad at the boundary between the core and the clad.
  • the optical fiber according to the embodiment of the present disclosure includes a core, an inner clad surrounding the core, and an outer clad surrounding the inner clad.
  • the average specific refractive index difference ⁇ 1 of the core with respect to pure silica, the average specific refractive index difference ⁇ 2 of the inner clad with respect to pure silica, and the average specific refractive index difference ⁇ 3 of the outer clad with respect to pure silica satisfy the relationship of ⁇ 1> ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2. ..
  • the ratio r2 / r1 of the inner clad radius r2 to the core radius r1 is 4.5 or more and 5.5 or less.
  • the minimum value ⁇ min of the difference in specific refractive index with respect to pure silica is ⁇ 0.030% or more and ⁇ 0.010% or less.
  • the radius rmin at which the difference in the specific refractive index is the minimum value ⁇ min is r1 ⁇ rmin ⁇ r2.
  • the difference in the specific refractive index at the core radius r1 is ⁇ (r1), ( ⁇ min ⁇ (r1)) / (rmin ⁇ r1) is ⁇ 0.002% / ⁇ m or less.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross section and a refractive index distribution of the optical fiber according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the first slope of the specific refractive index difference and the bending loss.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the second slope of the specific refractive index difference and the bending loss.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ratio of the inner clad radius to the core radius and the transmission loss.
  • Patent Document 2 The method described in Patent Document 2 is substantially equivalent to increasing the core diameter, and the overlap between the light power distribution and the dopant becomes large. Therefore, the transmission loss is exacerbated.
  • optical fiber capable of achieving both low bending loss and low transmission loss.
  • the optical fiber according to one embodiment includes a core, an inner clad that surrounds the core, and an outer clad that surrounds the inner clad.
  • the average specific refractive index difference ⁇ 1 of the core with respect to pure silica, the average specific refractive index difference ⁇ 2 of the inner clad with respect to pure silica, and the average specific refractive index difference ⁇ 3 of the outer clad with respect to pure silica satisfy the relationship of ⁇ 1> ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2. ..
  • the ratio r2 / r1 of the inner clad radius r2 to the core radius r1 is 4.5 or more and 5.5 or less.
  • the minimum value ⁇ min of the difference in specific refractive index with respect to pure silica is ⁇ 0.030% or more and ⁇ 0.010% or less.
  • the radius rmin at which the difference in the specific refractive index is the minimum value ⁇ min is r1 ⁇ rmin ⁇ r2.
  • the difference in the specific refractive index at the core radius r1 is ⁇ (r1)
  • ( ⁇ min ⁇ (r1)) / (rmin ⁇ r1) is ⁇ 0.002% / ⁇ m or less.
  • a value obtained by moving and averaging the measured values of the refractive index at each radius in a 0.5 ⁇ m section can be used, for example.
  • the optical fiber according to the above embodiment since ⁇ 1> ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2, it is possible to provide a difference in the specific refractive index between the core and the inner clad. Since the ratio r2 / r1 is 4.5 or more, transmission loss can be suppressed. When the ratio r2 / r1 is 5.5 or less, bending loss can be suppressed. Since the slope of the refractive index distribution (hereinafter referred to as "first slope") ( ⁇ min- ⁇ (r1)) / (rmin-r1) is -0.002% / ⁇ m or less, bending loss can be suppressed. can. Therefore, both low bending loss and low transmission loss can be achieved at the same time.
  • first slope ⁇ min- ⁇ (r1)
  • the slope (hereinafter referred to as “second slope”) ⁇ min / (rmin-r0) is ⁇ 0.002. It may be% / ⁇ m or less.
  • the average specific refractive index difference ⁇ 2 may be ⁇ 0.025% or more and ⁇ 0.010% or less. In this case, it is easy to increase the difference in the specific refractive index between the core and the inner clad.
  • the average concentration of chlorine in the outer clad may be 500 wtppm or less. In this case, foaming caused by Cl can be suppressed.
  • the average specific refractive index difference ⁇ 1 may be 0.35% or more and 0.45% or less. In this case, it is easy to increase the difference in the specific refractive index between the core and the inner clad.
  • the radius rmin may be 7 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less. In this case, both low bending loss and low transmission loss are likely to be compatible.
  • the core radius r1 may be 4 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the first slope ( ⁇ min- ⁇ (r1)) / (rmin-r1) or the second slope ⁇ min / (rmin-r0) tends to be ⁇ 0.002% / ⁇ m or less.
  • the depressed structure has a problem that the transmission loss is deteriorated due to a large amount of dopant added to the core and the inner cladding. Further, according to the experience and examination of the present inventors, in the method disclosed in Patent Document 1, bubbles may be generated due to Cl. Therefore, there is also a problem that productivity is significantly impaired.
  • FIG. 1 is a diagram showing a cross section and a refractive index distribution of the optical fiber according to the embodiment.
  • the optical fiber 1 of the present embodiment includes a core 10 and a clad 20 surrounding the core 10.
  • the cross-sectional view of FIG. 1 shows a cross section perpendicular to the central axis C of the optical fiber 1.
  • the horizontal axis is the radial position of the optical fiber 1
  • the vertical axis is the difference in the specific refractive index of the optical fiber 1 with respect to pure silica (SiO 2).
  • the core 10 is made of silica glass containing Ge.
  • the clad 20 has an inner clad 21 that surrounds the core 10 and an outer clad 22 that surrounds the inner clad 21.
  • the inner clad 21 is made of silica glass containing fluorine (F).
  • the outer clad 22 is made of silica glass that is substantially free of dopants.
  • the average concentration of chlorine (Cl) in the outer clad 22 is 500 wtppm or less in terms of mass fraction.
  • the outer diameter (diameter) of the clad 20 is equal to the outer diameter (diameter) of the outer clad 22, for example, 124 ⁇ m or more and 126 m or less.
  • the radius of the core 10, that is, the core radius r1 is, for example, 4 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the radius of the inner clad 21, that is, the inner clad radius r2 is, for example, 18 ⁇ m or more and 28 ⁇ m or less.
  • the average specific refractive index difference ⁇ 1 of the core 10 with respect to pure silica, the average specific refractive index difference ⁇ 2 of the inner clad 21 with respect to pure silica, and the average specific refractive index difference ⁇ 3 of the outer clad 22 with respect to pure silica are ⁇ 1> ⁇ 3 ⁇ ⁇ 2. Meet the relationship. The relationship of ⁇ 1> ⁇ 3> ⁇ 2 may be satisfied.
  • the average specific refractive index difference ⁇ 1 is, for example, 0.35% or more and 0.45% or less.
  • the average specific refractive index difference ⁇ 2 is, for example, ⁇ 0.025% or more and ⁇ 0.010% or less.
  • the average specific refractive index difference ⁇ 3 is, for example, ⁇ 0.015% or more and 0.035% or less, preferably ⁇ 0.010% or more and 0.010% or less, and more preferably ⁇ 0.005 or more and 0.005% or less. Is.
  • the boundary between the core 10 and the inner clad 21 and the boundary between the inner clad 21 and the outer clad 22 are detected by measuring the refractive index distribution.
  • the measurement result of the refractive index in the radial direction is differentiated with respect to the radial direction, the position where the differential value is equal to or less than a certain value is the boundary between the core 10 and the inner clad 21, and the position where the differential value is more than a certain value is the inner clad 21.
  • the difference in the specific refractive index of the optical fiber 1 with respect to pure silica is the minimum value ⁇ min in the inner clad 21.
  • the minimum value ⁇ min is ⁇ 0.030% or more and ⁇ 0.010% or less.
  • the radius rmin at which the difference in the specific refractive index of the optical fiber 1 with respect to pure silica is the minimum value ⁇ min is, for example, 7 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less. Further, r1 ⁇ rmin ⁇ r2.
  • GeO 2 is used as an up-dopant in order to increase ⁇ 1
  • F is used as a down-dopant in order to decrease ⁇ 2.
  • the increase in Rayleigh scattering loss results in an increase in transmission loss.
  • the F concentration is lowered in the inner portion (near the core 10) of the depressed (inner clad 21).
  • the refractive index distribution has a slope as shown in FIG. 1 due to the low F concentration.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the first slope of the specific refractive index difference and the bending loss.
  • the horizontal axis is the first inclination (Slope 1)
  • the vertical axis is the bending loss.
  • the first slope is the slope of the refractive index distribution in the vicinity of the core 10 of the inner clad 21, and is specifically defined as the slope of the refractive index distribution whose radius (radial position) is between r1 and rmin. Will be done. That is, when the difference in the specific refractive index of the optical fiber 1 with respect to pure silica in the core radius r1 is ⁇ (r1), the first inclination is indicated by ( ⁇ min ⁇ (r1)) / (rmin ⁇ r1). Further, the bending loss here indicates the amount of increase in the loss at a wavelength of 1550 nm when the optical fiber is wound around a mandrel having a diameter of 15 mm 10 times.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the second slope of the specific refractive index difference and the bending loss.
  • the horizontal axis is the second inclination (Slope 2)
  • the vertical axis is the bending loss.
  • the second inclination is also the inclination of the refractive index distribution in the vicinity of the core 10 of the inner clad 21, and specifically, the radius (radial position) r0 to rmin at which the difference in the refractive index with respect to pure silica becomes zero. It is defined as the slope of the index of refraction distribution between. That is, the second slope is indicated by ⁇ min / (rmin-r1).
  • the inclination of the refractive index distribution By appropriately designing the inclination of the refractive index distribution, it is possible to suppress the spread of the electromagnetic field distribution when the optical fiber is bent, so that the bending resistance characteristics can be maintained. As shown in FIGS. 2 and 3, when the first inclination and the second inclination are ⁇ 0.002% / ⁇ m or less, the bending loss is maintained at 0.03 dB / 10 turn or less. Therefore, in the optical fiber 1, the inclination is set to ⁇ 0.002% / ⁇ m or less. As a result, bending loss is suppressed.
  • the inner clad 21 is made of silica glass containing F
  • the outer clad 22 is made of silica glass containing substantially no dopant. Therefore, a large stress difference occurs at the boundary between the inner clad 21 and the outer clad 22. As a result, although the transmission loss deteriorates, the deterioration of the transmission loss can be suppressed by designing the boundary between the inner clad 21 and the outer clad 22 to be far from the central axis C.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the ratio of the inner clad radius to the core radius and the transmission loss.
  • the horizontal axis is the ratio r2 / r1 of the inner clad radius to the core radius
  • the vertical axis is the transmission loss at a wavelength of 1550 nm. That is, FIG. 4 is a graph showing the ratio r2 / r1 dependence of the transmission loss at a wavelength of 1550 nm.
  • the ratio r2 / r1 is set to 4.5 or more and 5.5 or less. As a result, transmission loss is suppressed.
  • both low bending loss and low transmission loss can be achieved at the same time.
  • the average concentration of Cl in the outer clad 22 is 500 wtppm or less. Therefore, in the optical fiber 1, foaming caused by Cl can be suppressed. Therefore, productivity can be improved.
  • Table 1 shows the refractive index parameters of the optical fibers according to Examples and Comparative Examples, the cutoff wavelength ⁇ cc, and the mode field diameter (MFD1.31) at 1310 nm.
  • Table 2 shows the transmission loss ( ⁇ 1.55) and bending loss of the optical fibers according to the examples and comparative examples at a wavelength of 1550 nm.
  • the bending loss means a wavelength of 1550 nm when the optical fiber is wound once around a mandrel having a diameter of 7.5 mm, once wound around a mandrel having a diameter of 10 mm, and when the optical fiber is wound 10 times around a mandrel having a diameter of 15 mm.
  • the amount of increase in loss at a wavelength of 1625 nm is
  • Experimental Examples 1 to 16 and 24 are Examples. Experimental Examples 17 to 23 are comparative examples. In Experimental Examples 1 to 8 according to Examples and Experimental Examples 17 to 21 according to Comparative Examples, the MFD at a wavelength of 1310 nm is included in the range of 8.5 ⁇ m or more and 8.8 ⁇ m or less. In Experimental Examples 9 to 16 and 24 according to Examples and Experimental Examples 22 and 23 according to Comparative Examples, the MFD at a wavelength of 1310 nm is included in the range of 9 ⁇ m or more and 9.2 ⁇ m or less.
  • the ratio r2 / r1 is included in the range of 4.5 or more and 5.5 or less.
  • the ratio r2 / r1 is less than 4.5, and the transmission loss at a wavelength of 1550 nm is as high as 0.185 dB / km.
  • the ratio r2 / r1 is larger than 5.5, and each value of bending loss is high.
  • the MFD is large, the bending loss becomes large. Therefore, here, the bending loss is compared between optical fibers having the same MFD at a wavelength of 1310 nm.
  • each value of bending loss is generally higher than that of the optical fibers according to Experimental Examples 1 to 8.
  • each value of bending loss is higher than that in the optical fibers according to Experimental Examples 9 to 16 and 24.
  • the first inclination ( ⁇ min- ⁇ (r1)) / (rmin-r1) and the second inclination ⁇ min / (rmin-r0) are both ⁇ 0.002%. It is less than / ⁇ m.
  • the first inclination ( ⁇ min- ⁇ (r1)) / (rmin-r1) is ⁇ 0.001% / ⁇ m.
  • the second inclination ⁇ min / (rmin-r0) is ⁇ 0.001% / ⁇ m.
  • the bending losses are compared between optical fibers having similar MFDs.
  • each value of bending loss is generally higher than that in the optical fibers according to Experimental Examples 1 to 8. Further, in the optical fiber according to Experimental Example 23, each value of bending loss is higher than that of the optical fibers according to Experimental Examples 9 to 16 and 24.

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Abstract

光ファイバは、コア（１０）と、コアを取り囲む内クラッド（２１）と、内クラッドを取り囲む外クラッド（２２）と、を備える。純シリカに対するコアの平均比屈折率差Δ１、純シリカに対する内クラッドの平均比屈折率差Δ２、及び、純シリカに対する外クラッドの平均比屈折率差Δ３は、Δ１＞Δ３≧Δ２なる関係を満たす。コア半径ｒ１に対する内クラッド半径ｒ２の比ｒ２／ｒ１は、４．５以上５．５以下である。純シリカに対する比屈折率差の最小値Δｍｉｎは、－０．０３０％以上－０．０１０％以下である。比屈折率差が最小値Δｍｉｎとなる半径ｒｍｉｎは、ｒ１＜ｒｍｉｎ＜ｒ２である。コア半径ｒ１における比屈折率差をΔ（ｒ１）としたときに、（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）は、－０．００２％／μｍ以下である。

Description

光ファイバ
　本開示は、光ファイバに関する。本出願は、２０２０年３月１７日出願の日本出願第２０２０－４６６４８号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　ＩＴＵ－Ｔ（International　Telecommunication　Union　Telecommunication　Standardization　Sector）　Ｇ．６５７では、耐曲げ特性に優れた光ファイバの規格が定められている。この規格では、ＦＴＴｘ（Fiber　To　The　x）などアクセス系において、光ファイバが曲げに対して厳しい状況下で使用されることが想定されている。例えば、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５７　Ａ１では、曲げ半径１０ｍｍ及び１５ｍｍにおける曲げ損失の上限値が規定されている。ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５７　Ａ２では、曲げ半径７．５ｍｍ、１０ｍｍ及び１５ｍｍにおける曲げ損失の上限値が規定されている。
　耐曲げ特性を向上させるために、クラッドにディプレスト構造を有する屈折率分布とする方法が知られている。ディプレスト構造によれば、カットオフ波長を所定の波長以下に留めながら、コア及びクラッドの屈折率差を大きくすることができるので、耐曲げ特性が向上する。特許文献１には、ディプレスト構造を実現する方法の一つとして、外クラッド部に塩素（Ｃｌ）を添加する方法が開示されている。
　特許文献２には、コア及びクラッド間の境界において、コアからクラッドに向かって屈折率が徐々に低下するような屈折率分布とすることにより、耐曲げ特性を改善する方法が開示されている。
米国特許出願公開第２０１９／０１１９１４３号明細書 特開２０１７－２６６９８号公報
　本開示の一実施形態に係る光ファイバは、コアと、コアを取り囲む内クラッドと、内クラッドを取り囲む外クラッドと、を備える。純シリカに対するコアの平均比屈折率差Δ１、純シリカに対する内クラッドの平均比屈折率差Δ２、及び、純シリカに対する外クラッドの平均比屈折率差Δ３は、Δ１＞Δ３≧Δ２なる関係を満たす。コア半径ｒ１に対する内クラッド半径ｒ２の比ｒ２／ｒ１は、４．５以上５．５以下である。純シリカに対する比屈折率差の最小値Δｍｉｎは、－０．０３０％以上－０．０１０％以下である。比屈折率差が最小値Δｍｉｎとなる半径ｒｍｉｎは、ｒ１＜ｒｍｉｎ＜ｒ２である。コア半径ｒ１における比屈折率差をΔ（ｒ１）としたときに、（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）は、－０．００２％／μｍ以下である。
図１は、実施形態に係る光ファイバの断面及び屈折率分布を示す図である。 図２は、比屈折率差の第１傾きと曲げ損失との関係を示すグラフである。 図３は、比屈折率差の第２傾きと曲げ損失との関係を示すグラフである。 図４は、コア半径に対する内クラッド半径の比と伝送損失との関係を示すグラフである。
［本開示が解決しようとする課題］
　耐曲げ特性を向上させるという観点では、コアへの光波の閉じ込めを強くする必要がある。つまり、ディプレスト構造では、コア及びクラッドの屈折率差を大きくするために、屈折率を変化させる多量のドーパントをコア及び内クラッドに添加する必要がある。特許文献１に開示の方法においても、外クラッド部に多量のＣｌを添加する必要がある。このため、伝送損失が悪化する。
　特許文献２に記載の方法は、実質的にコア径を大きくすることと等価であり、光のパワー分布とドーパントとの重なりが大きくなる。このため、伝送損失が悪化する。
　そこで、低い曲げ損失と低い伝送損失とを両立することが可能な光ファイバを提供することを目的とする。
［本開示の効果］
　本開示によれば、低い曲げ損失及び低い伝送損失を両立することが可能な光ファイバを提供することができる。
［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。一実施形態に係る光ファイバは、コアと、コアを取り囲む内クラッドと、内クラッドを取り囲む外クラッドと、を備える。純シリカに対するコアの平均比屈折率差Δ１、純シリカに対する内クラッドの平均比屈折率差Δ２、及び、純シリカに対する外クラッドの平均比屈折率差Δ３は、Δ１＞Δ３≧Δ２なる関係を満たす。コア半径ｒ１に対する内クラッド半径ｒ２の比ｒ２／ｒ１は、４．５以上５．５以下である。純シリカに対する比屈折率差の最小値Δｍｉｎは、－０．０３０％以上－０．０１０％以下である。比屈折率差が最小値Δｍｉｎとなる半径ｒｍｉｎは、ｒ１＜ｒｍｉｎ＜ｒ２である。コア半径ｒ１における比屈折率差をΔ（ｒ１）としたときに、（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）は、－０．００２％／μｍ以下である。なお、本開示で記述する屈折率として、各半径における屈折率の測定値を、例えば０．５μｍ区間で移動平均した値を用いることができる。
　上記実施態様に係る光ファイバでは、Δ１＞Δ３≧Δ２であることから、コア及び内クラッドの比屈折率差を設けることができる。比ｒ２／ｒ１が４．５以上であるため、伝送損失を抑制することができる。比ｒ２／ｒ１が５．５以下であれば、曲げ損失を抑制することができる。屈折率分布の傾き（以下、「第１傾き」という。）（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）が－０．００２％／μｍ以下であるため、曲げ損失を抑制することができる。よって、低い曲げ損失及び低い伝送損失を両立することができる。
　純シリカに対する比屈折率差がゼロになる半径をｒ０としたときにｒ０≧ｒ１である場合、傾き（以下、「第２傾き」という。）Δｍｉｎ／（ｒｍｉｎ―ｒ０）が、－０．００２％／μｍ以下であってもよい。
　平均比屈折率差Δ２は、－０．０２５％以上－０．０１０％以下であってもよい。この場合、コア及び内クラッドの比屈折率差を大きくし易い。
　外クラッドおける塩素の平均濃度は、５００ｗｔｐｐｍ以下であってもよい。この場合、Ｃｌに起因する発泡を抑制することができる。
　平均比屈折率差Δ１は、０．３５％以上０．４５％以下であってもよい。この場合、コア及び内クラッドの比屈折率差を大きくし易い。
　半径ｒｍｉｎは、７μｍ以上１５μｍ以下であってもよい。この場合、低い曲げ損失及び低い伝送損失が両立され易い。
　コア半径ｒ１は、４μｍ以上５μｍ以下であってもよい。この場合、第１傾き（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）、又は第２傾きΔｍｉｎ／（ｒｍｉｎ―ｒ０）が－０．００２％／μｍ以下となり易い。
［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の光ファイバの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　上述のように、ディプレスト構造では、コア及び内クラッドに添加される多量のドーパントにより伝送損失が悪化するという問題がある。更に、本発明者らの経験及び検討によれば、特許文献１に開示された方法では、Ｃｌに起因して気泡が発生する場合がある。このため、生産性が著しく損なわれるという問題もある。
　特許文献２に開示された方法においても、コアにＧｅ等が添加されている場合、コアへの光の閉じ込めが強くなる分、Ｇｅの分布と光パワー分布との重なりが大きくなるために、伝送損失が悪化する。
　図１は、実施形態に係る光ファイバの断面及び屈折率分布を示す図である。図１に示されるように、本実施形態の光ファイバ１は、コア１０と、コア１０を取り囲むクラッド２０と、を備える。図１の断面図は、光ファイバ１の中心軸Ｃに対して垂直な断面を表している。図１の屈折率分布図では、横軸が光ファイバ１の径方向位置であり、縦軸が純シリカ（ＳｉＯ２）に対する光ファイバ１の比屈折率差である。
　コア１０は、Ｇｅを含むシリカガラスから構成されている。クラッド２０は、コア１０を取り囲む内クラッド２１と、内クラッド２１を取り囲む外クラッド２２と、を有している。内クラッド２１は、フッ素（Ｆ）を含むシリカガラスから構成されている。外クラッド２２は、実質的にドーパントを含まないシリカガラスから構成されている。外クラッド２２における塩素（Ｃｌ）の平均濃度は、質量分率で５００ｗｔｐｐｍ以下である。
　クラッド２０の外径（直径）は、外クラッド２２の外径（直径）と等しく、例えば、１２４μｍ以上１２６ｍ以下である。コア１０の半径、すなわち、コア半径ｒ１は、例えば、４μｍ以上５μｍ以下である。内クラッド２１の半径、すなわち、内クラッド半径ｒ２は、例えば、１８μｍ以上２８μｍ以下である。
　純シリカに対するコア１０の平均比屈折率差Δ１、純シリカに対する内クラッド２１の平均比屈折率差Δ２、及び、純シリカに対する外クラッド２２の平均比屈折率差Δ３は、Δ１＞Δ３≧Δ２なる関係を満たしている。Δ１＞Δ３＞Δ２なる関係が満たされていてもよい。平均比屈折率差Δ１は、例えば、０．３５％以上０．４５％以下である。平均比屈折率差Δ２は、例えば、－０．０２５％以上－０．０１０％以下である。平均比屈折率差Δ３は、例えば、－０．０１５％以上０．０３５％以下、好ましくは、－０．０１０％以上０．０１０％以下、更に好ましくは－０．００５以上０．００５％以下である。このように、コア１０と外クラッド２２との間に屈折率の低い領域として内クラッド２１を設けることにより、所望のカットオフ波長を維持しつつ、基本モードの光波の閉じ込めを強くすることができる。コア１０と内クラッド２１との境界、及び内クラッド２１と外クラッド２２との境界は、屈折率分布を測定して検出される。例えば、径方向の屈折率の測定結果を径方向に対して微分し、その微分値が一定値以下になる位置をコア１０と内クラッド２１との境界、一定値以上になる位置を内クラッド２１と外クラッド２２との境界とすることができる。
　光ファイバ１の純シリカに対する比屈折率差は、内クラッド２１において最小値Δｍｉｎとなる。最小値Δｍｉｎは、－０．０３０％以上－０．０１０％以下である。光ファイバ１の純シリカに対する比屈折率差が最小値Δｍｉｎとなる半径ｒｍｉｎは、例えば、７μｍ以上１５μｍ以下である。また、ｒ１＜ｒｍｉｎ＜ｒ２である。
　光波の閉じ込めを強くするには、Δ１とΔ２との差を大きくする必要がある。すなわち、Δ１を高くするか、Δ２を低くする必要がある。一般的に、Δ１を高くするためには、アップドーパントとしてＧｅＯ２が用いられ、Δ２を低くするためには、ダウンドーパントとしてＦが用いられる。しかしながら、いずれの場合においても、レイリー散乱損失の増加によって伝送損失が増加する結果となる。
　そこで、光ファイバ１では、ディプレスト（内クラッド２１）の内側部分（コア１０近傍）でＦ濃度を低くしている。これにより、レイリー散乱が抑制されるので、伝送損失の増加が抑制される。また、内クラッド２１のコア１０近傍では、Ｆ濃度を低くしていることにより、図１に示されるように、屈折率分布が傾きを有する。
　図２は、比屈折率差の第１傾きと曲げ損失との関係を示すグラフである。図２では、横軸が第１傾き（Ｓｌｏｐｅ１）であり、縦軸が曲げ損失である。ここで、第１傾きとは、内クラッド２１のコア１０近傍における屈折率分布の傾きであり、具体的には、半径（径方向位置）がｒ１からｒｍｉｎの間の屈折率分布の傾きとして定義される。すなわち、コア半径ｒ１における光ファイバ１の純シリカに対する比屈折率差をΔ（ｒ１）としたときに、第１傾きは、（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）で示される。また、ここでの曲げ損失とは、光ファイバを直径１５ｍｍのマンドレルに１０回巻き付けたときの波長１５５０ｎｍにおける損失の増加量を示す。
　図３は、比屈折率差の第２傾きと曲げ損失との関係を示すグラフである。図３では、横軸が第２傾き（Ｓｌｏｐｅ２）であり、縦軸が曲げ損失である。ここで、第２傾きも、内クラッド２１のコア１０近傍における屈折率分布の傾きであり、具体的には、純シリカに対する比屈折率差がゼロになる半径（径方向位置）ｒ０からｒｍｉｎの間の屈折率分布の傾きとして定義される。すなわち、第２傾きは、Δｍｉｎ／（ｒｍｉｎ－ｒ１）で示される。
　屈折率分布の傾きを適切に設計することで、光ファイバを曲げた際の電磁界分布の広がりを抑制することができるため、耐曲げ特性を維持することができる。図２及び図３に示されるように、第１傾き及び第２傾きが－０．００２％／μｍ以下であると、曲げ損失が０．０３ｄＢ／１０ｔｕｒｎ以下に維持される。そこで、光ファイバ１では、傾きが－０．００２％／μｍ以下に設定されている。これにより、曲げ損失が抑制される。
　上述のように、内クラッド２１は、Ｆを含むシリカガラスから構成されているのに対し、外クラッド２２は、実質的にドーパントを含まないシリカガラスから構成されている。したがって、内クラッド２１と外クラッド２２との境界では、大きな応力差が生じる。これにより、伝送損失が悪化するものの、内クラッド２１と外クラッド２２との境界が中心軸Ｃから遠くなるように設計することで、伝送損失の悪化を抑制することができる。
　図４は、コア半径に対する内クラッド半径の比と伝送損失との関係を示すグラフである。図４では、横軸がコア半径に対する内クラッド半径の比ｒ２／ｒ１であり、縦軸が波長１５５０ｎｍにおける伝送損失である。つまり、図４は、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の比ｒ２／ｒ１依存性を示すグラフである。図４に示されるように、比ｒ２／ｒ１を４．５以上とすることで、伝送損失を０．１８４ｄＢ／ｋｍ以下とすることができる。そこで、光ファイバ１では、比ｒ２／ｒ１は、４．５以上５．５以下に設定されている。これにより、伝送損失が抑制される。
　以上のことから、光ファイバ１によれば、低い曲げ損失及び低い伝送損失を両立することができる。また、外クラッド２２おけるＣｌの平均濃度は、５００ｗｔｐｐｍ以下である。このため、光ファイバ１では、Ｃｌに起因する発泡を抑制することができる。よって、生産性を向上させることができる。
　以下、本開示に係る実施例及び比較例を用いた評価試験の結果を示し、本開示を更に詳細に説明する。なお、本開示はこれら実施例に限定されない。
　表１は、実施例及び比較例に係る光ファイバの屈折率パラメータ、カットオフ波長λｃｃ、及び１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径（ＭＦＤ１．３１）を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表２は、実施例及び比較例に係る光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失（α１．５５）、及び、曲げ損失を示す。ここで、曲げ損失とは、光ファイバを直径７．５ｍｍのマンドレルに１回巻き付けたとき、直径１０ｍｍのマンドレルに１回巻き付けたとき、及び、直径１５ｍｍのマンドレルに１０回巻き付けたときの波長１５５０ｎｍ及び波長１６２５ｎｍにおける損失の増加量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　実験例１から１６及び２４は、実施例である。実験例１７から２３は、比較例である。実施例に係る実験例１から８、及び、比較例に係る実験例１７から２１では、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが８．５μｍ以上８．８μｍ以下の範囲に含まれる。実施例に係る実験例９から１６及び２４と、比較例に係る実験例２２及び２３とでは、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが９μｍ以上９．２μｍ以下の範囲に含まれる。
　実験例１から１６及び２４に係る光ファイバでは、比ｒ２／ｒ１がいずれも４．５以上５．５以下の範囲に含まれる。これに対し、実験例１９に係る光ファイバでは、比ｒ２／ｒ１が４．５未満であり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１８５ｄＢ／ｋｍと高くなっている。また、実験例２０から２２に係る光ファイバでは、いずれも比ｒ２／ｒ１が５．５よりも大きく、曲げ損失の各値が高くなっている。一般的にＭＦＤが大きいと曲げ損失が大きくなるので、ここでは、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが同程度の光ファイバ同士で曲げ損失を比較する。すなわち、実験例２０及び２１に係る光ファイバでは、実験例１から８に係る光ファイバと比較して、曲げ損失の各値が概ね高くなっている。実験例２２に係る光ファイバでは、実験例９から１６及び２４に係る光ファイバと比較して、曲げ損失の各値がいずれも高くなっている。
　実験例１から１６及び２４に係る光ファイバでは、第１傾き（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）、及び第２傾きΔｍｉｎ／（ｒｍｉｎ－ｒ０）がいずれも－０．００２％／μｍ以下である。実験例１７，１８及び２３に係る光ファイバでは、いずれも第１傾き（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）が－０．００１％／μｍである。また、実験例１７から実験例２１係る光ファイバでは、いずれも第２傾きΔｍｉｎ／（ｒｍｉｎ－ｒ０）が－０．００１％／μｍである。ここでも、ＭＦＤが同程度の光ファイバ同士で曲げ損失を比較する。実験例１７，１８に係る光ファイバでは、実験例１から８に係る光ファイバと比較して、曲げ損失の各値が概ね高くなっている。また、実験例２３に係る光ファイバでは、実験例９から１６及び２４に係る光ファイバと比較して、曲げ損失の各値がいずれも高くなっている。
　実験例１から１６及び２４に係る光ファイバでは、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５７　Ａ１又はＡ２に規定される曲げ損失を満足しつつ、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を０．１８４ｄＢ／ｋｍ以下（α１．５５≦０．１８４ｄＢ／ｋｍ）とし、低い曲げ損失と低い伝送損失とを両立することができた。
１…光ファイバ
１０…コア
２０…クラッド
２１…内クラッド
２２…外クラッド
Ｃ…中心軸

Claims (15)

  1. 　コアと、
    　前記コアを取り囲む内クラッドと、
    　前記内クラッドを取り囲む外クラッドと、を備え、
    　純シリカに対する前記コアの平均比屈折率差Δ１、純シリカに対する前記内クラッドの平均比屈折率差Δ２、及び、純シリカに対する前記外クラッドの平均比屈折率差Δ３は、Δ１＞Δ３≧Δ２なる関係を満たし、
    　コア半径ｒ１に対する内クラッド半径ｒ２の比ｒ２／ｒ１は、４．５以上５．５以下であり、
    　純シリカに対する比屈折率差の最小値Δｍｉｎは、－０．０３０％以上－０．０１０％以下であり、
    　前記比屈折率差が最小値Δｍｉｎとなる半径ｒｍｉｎは、ｒ１＜ｒｍｉｎ＜ｒ２であり、
    　コア半径ｒ１における前記比屈折率差をΔ（ｒ１）としたときに、（Δｍｉｎ－Δ（ｒ１））／（ｒｍｉｎ－ｒ１）は、－０．００２％／μｍ以下である、
    　光ファイバ。
  2. 　純シリカに対する比屈折率差がゼロになる半径をｒ０としたときに、ｒ０≧ｒ１であって、Δｍｉｎ／（ｒｍｉｎ―ｒ０）が、－０．００２％／μｍ以下である、
    　請求項１に記載の光ファイバ。
  3. 　前記平均比屈折率差Δ２は、－０．０２５％以上－０．０１０％以下である、
    　請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ。
  4. 　前記外クラッドおける塩素の平均濃度は、５００ｗｔｐｐｍ以下である、
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  5. 　前記平均比屈折率差Δ１は、０．３５％以上０．４５％以下である、
    　請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  6. 　前記半径ｒｍｉｎは、７μｍ以上１５μｍ以下である、
    　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  7. 　前記コア半径ｒ１は、４μｍ以上５μｍ以下である、
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  8. 　前記平均比屈折率差Δ１、前記平均比屈折率差Δ２、及び、前記平均比屈折率差Δ３は、Δ１＞Δ３＞Δ２なる関係を満たす、
    　請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  9. 　前記平均比屈折率差Δ３は、－０．０１５％以上０．０３５％以下である、
    　請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  10. 　直径１５ｍｍのマンドレルに１０回巻き付けたときの波長１５５０ｎｍにおける損失の増加量は、０．０３ｄＢ／１０ｔｕｒｎ以下である、
    　請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  11. 　波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０．１８４ｄＢ／ｋｍ以下である、
    　請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  12. 　前記内クラッド半径ｒ２は、１８μｍ以上２８μｍ以下である、
    　請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  13. 　前記内クラッドは、フッ素を含むシリカガラスから構成されている、
    　請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  14. 　１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は、８．５μｍ以上８．８μｍ以下である、
    　請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
  15. 　１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は、９μｍ以上９．２μｍ以下である、
    　請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
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