WO2023085134A1 - 光ファイバ - Google Patents

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WO2023085134A1
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optical fiber
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fiber according
layer
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脩悟 竹内
景一 相曽
和則 武笠
悦宏 新子谷
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • G02B6/03622—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
    • G02B6/03627—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only arranged - +

Definitions

  • the present invention relates to optical fibers.
  • Efforts to achieve low bending loss mainly include control of the refractive index profile.
  • the refractive index profile For example, in the case of a trench profile, it is possible to easily reduce the bending loss by providing a trench layer in the cladding region, and also to achieve good characteristics for other characteristics such as the MFD (mode field diameter). is possible.
  • optical fibers with residual stress have been disclosed in order to improve properties such as breaking properties in optical fibers (Patent Documents 1 to 5).
  • JP 2007-297254 A Japanese Patent No. 4663277 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-207675 Japanese Patent No. 5831189 Japanese Patent No. 6020045
  • the main means of refractive index profile control technology was dopant control.
  • the refractive index of the core portion is decreased or the amount of dopant in the core portion is increased to increase the relative refractive index difference between the core portion and the clad portion.
  • means were employed.
  • there are concerns such as deterioration of transmission loss due to an increase in Rayleigh scattering accompanying the addition of dopants and the establishment of dopant addition technology.
  • the present invention has been made in view of the above, and its object is to provide an optical fiber with low bending loss while suppressing an increase in transmission loss.
  • one aspect of the present invention provides a core portion, a cladding portion having a lower refractive index than the maximum refractive index of the core portion and surrounding the outer periphery of the core portion,
  • the core portion includes a germanium-doped center core, and a low refractive index layer in which - ⁇ max, which is the minimum value of the relative refractive index difference to the average refractive index of the clad portion, is negative, surrounding the outer periphery of the center core.
  • the residual compressive stress in the center core is 40 MPa or more and 150 MPa or less, and ⁇ 1, which is the average maximum relative refractive index difference of the center core with respect to the average refractive index of the cladding portion, is 0.8% or less. Fiber.
  • the - ⁇ max may be -0.5% or more and -0.1% or less.
  • the low refractive index layer may be a trench layer separated from the center core.
  • the diameter of the center core may be 3 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less, and the outer diameter of the trench layer may be 9 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the diameter of the center core may be 3.5 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or less, and the outer diameter of the trench layer may be 9.5 ⁇ m or more and 19 ⁇ m or less.
  • the diameter of the center core may be 3.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and the outer diameter of the trench layer may be 12 ⁇ m or more and 16 ⁇ m or less.
  • the low refractive index layer may be a depressed layer adjacent to the center core.
  • the center core may have a diameter of 3 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less, and the depressed layer may have an outer diameter of 9 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the center core may have a diameter of 3.5 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or less, and the depressed layer may have an outer diameter of 9.5 ⁇ m or more and 19 ⁇ m or less.
  • the center core may have a diameter of 3.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and the depressed layer may have an outer diameter of 12 ⁇ m or more and 16 ⁇ m or less.
  • the relative refractive index difference may continuously change from the center core to the low refractive index layer in the radial direction.
  • the refractive index profile representing the relative refractive index difference changes smoothly without sharp bending, and the amount of change is 0.1% or less per 1 ⁇ m in the radial direction. It can mean something.
  • the residual compressive stress in the low refractive index layer may be 20 MPa or more and 200 MPa or less.
  • the low refractive index layer may contain fluorine.
  • It may have a transmission loss of 0.190 dB/km or less at a wavelength of 1550 nm, a mode field diameter of 8.6 ⁇ m or more at a wavelength of 1310 nm, a cable cutoff wavelength of 1260 nm or less, and a zero dispersion wavelength of 1300 nm or more.
  • the macrobending loss when wound with a diameter of 20 mm may be 0.1 dB/turn or less.
  • the cladding diameter may be within the range of 125 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • the cladding diameter may be within the range of 115 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • the cladding diameter may be within the range of 105 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • the cladding diameter may be within the range of 95 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • the cladding diameter may be within the range of 85 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • the secondary layer may be made of a resin having a Young's modulus of 5 MPa or more and 2000 MPa or less.
  • the maximum residual stress difference between the core portion and the clad portion may be 40 MPa or more and 220 MPa or less.
  • the maximum residual stress difference between the core portion and the clad portion may be 70 MPa or more and 220 MPa or less.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plane perpendicular to the longitudinal direction of an optical fiber according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of a refractive index profile and corresponding residual stress of an optical fiber according to Embodiment 1;
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a refractive index profile of an optical fiber according to Embodiment 2.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a refractive index profile of an optical fiber according to a comparative example.
  • the cutoff wavelength or the effective cutoff wavelength refers to the ITU-T G.I. Refers to the cable cutoff wavelength ( ⁇ cc) defined in R.650.1. For other terms not specifically defined in this specification, see G.I. 650.1 and G.I. 650.2 shall comply with the definition and measurement method.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plane perpendicular to the longitudinal direction of an optical fiber according to Embodiment 1.
  • the optical fiber 1 is made of silica-based glass, and includes a core portion 1a and a clad portion 1b surrounding the outer periphery of the core portion 1a and having a lower refractive index than the maximum refractive index of the core portion 1a.
  • a portion of the optical fiber 1 including the core portion 1a and the clad portion 1b is a portion made of glass in the optical fiber, and is sometimes referred to as a glass optical fiber.
  • the optical fiber 1 also includes a coating portion 1c surrounding the outer circumference of the clad portion 1b.
  • the coating portion 1c has a primary layer 1ca surrounding the outer periphery of the clad portion 1b and a secondary layer 1cb surrounding the outer periphery of the primary layer 1ca.
  • An optical fiber provided with the coating portion 1c may be described as an optical fiber core wire.
  • the outer diameter (cladding diameter) of the clad portion 1b is not particularly limited, it is preferably within the range of 125 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • the cladding diameter may be within the range of 115 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m, 105 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m, or 95 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m from the viewpoint of reducing the diameter of the optical fiber 1. may be within the range of 85 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m.
  • the outer diameter of the secondary layer 1cb is, for example, 260 ⁇ m or less, but it may be reduced in accordance with the reduction in clad diameter.
  • the primary layer 1ca is made of a resin having a Young's modulus of 0.2 MPa or more and 3 MPa or less, for example.
  • the secondary layer 1cb consists of resin whose Young's modulus is 5 MPa or more and 2000 MPa or less, for example.
  • the resin forming the primary layer 1ca and the resin forming the secondary layer 1cb are, for example, UV curable resins.
  • the UV curable resin is a mixture of various resin materials and additives such as oligomers, diluent monomers, photopolymerization initiators, silane coupling agents, sensitizers and lubricants.
  • oligomer conventionally known materials such as polyether urethane acrylate, epoxy acrylate, polyester acrylate, and silicone acrylate can be used.
  • Conventionally known materials such as monofunctional monomers and polyfunctional monomers can be used as the diluent monomer.
  • the additives are not limited to those described above, and conventionally known additives and the like used for ultraviolet curable resins and the like can be widely used.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the refractive index profile of the optical fiber according to Embodiment 1 and the corresponding residual stress.
  • the refractive index profile shown in FIG. 2 is a so-called trench-type refractive index profile and represents a relative refractive index difference.
  • profile P11 indicates the refractive index profile of the core portion 1a
  • profile P12 indicates the refractive index profile of the clad portion 1b.
  • the core portion 1a is formed so as to surround the center core having a diameter of 2a and the outer circumference of the center core, and has a refractive index smaller than the maximum refractive index of the center core, an inner diameter of 2a, and an outer diameter of 2a.
  • Profile P11a is the refractive index profile of the center core
  • profile P11b is the refractive index profile of the intermediate layer
  • profile P11c is the refractive index profile of the trench layer.
  • the center core is a portion having the highest average refractive index in the core portion 1a.
  • the average maximum relative refractive index difference of the center core with respect to the average refractive index of the cladding portion 1b is ⁇ 1.
  • the trench layer surrounds the outer periphery of the center core and has a negative minimum value of - ⁇ max, which is the relative refractive index difference with respect to the average refractive index of the cladding portion 1b, and is an example of a low refractive index layer.
  • - ⁇ max is written as ⁇ 2.
  • the trench layer is separated from the center core by an intermediate layer.
  • the relative refractive index difference changes continuously from the inside to the outside in the radial direction.
  • the relative refractive index difference changes continuously from the center core to the trench layer in the radial direction.
  • the relative refractive index difference continuously changes means that the refractive index profile representing the relative refractive index difference changes smoothly without sharp bending, and the amount of change is 0.1% per 1 ⁇ m in the radial direction. means that:
  • the boundary between the intermediate layer and the trench layer can be defined by the amount of change in the relative refractive index difference.
  • the amount of change in the relative refractive index difference when viewed from the center side, if it is 0.1% or less per 1 ⁇ m in the radial direction, it is an intermediate layer, and if it exceeds 0.1%, it crosses the boundary. It can be said that it moved to the trench layer.
  • the refractive index profile of the center core of the core portion 1a is not limited to a geometrically ideal stepped shape, but the shape of the top is not flat, and unevenness is formed due to manufacturing characteristics. It may have a shape that draws In this case, the refractive index of the substantially flat region at the top of the refractive index profile within the range of the core diameter 2a (diameter of the center core) of the core portion 1a in manufacturing design serves as an index for determining ⁇ 1.
  • a substantially flat region seems to be divided into multiple places, or when a continuous change occurs and it is difficult to define a substantially flat region, it is also possible to sharply bend toward the next layer.
  • At least any part of the core part other than the part where the rate changes is within the range of ⁇ 1 below, and the difference in ⁇ between the maximum value and the minimum value is within ⁇ 30% of a certain value, desired It has been confirmed that it is possible to produce characteristics close to , and there is no particular problem.
  • a center core of the core portion 1a is made of quartz glass to which germanium (Ge) is added.
  • Ge is a dopant that increases the refractive index of quartz glass.
  • At least part of the trench layer is made of silica glass containing a dopant that lowers the refractive index, such as fluorine (F) or boron (B).
  • the intermediate layer is made of silica glass having the same or similar composition as that of the cladding portion 1b.
  • the cladding portion 1b is made of pure silica glass, for example.
  • Pure silica glass is very pure silica glass that does not substantially contain dopants that change the refractive index and has a refractive index of about 1.444 at a wavelength of 1550 nm.
  • a dopant may be added to the clad portion 1b.
  • the core portion 1a has residual compressive stress, and particularly the residual compressive stress in the center core is 40 MPa or more and 150 MPa or less.
  • the center core is subject to the photoelastic effect, and in addition to the refractive index increasing effect of dopants such as Ge that increase the refractive index, the photoelastic effect increases the refractive index. Therefore, the amount of dopant added for realizing the same ⁇ 1 can be reduced. As a result, the occurrence of Rayleigh scattering due to the dopant can be relatively reduced, so that the transmission loss can be reduced.
  • ⁇ 1 can be increased by the photoelastic effect to realize low bending loss characteristics.
  • the residual compressive stress in the center core is 40 MPa or more, the effect of increasing the refractive index due to the photoelastic effect is sufficient, and 150 MPa or less is practically preferable.
  • the temperature during wire drawing, which will be described later, is low, and there is a possibility that the transmission loss will deteriorate due to the generation of glass structural defects.
  • the cladding portion 1b has residual tensile stress.
  • the difference in residual stress between the core portion 1a and the cladding portion 1b increases, so the difference in relative refractive index also increases, which is preferable for achieving low bending loss while suppressing an increase in transmission loss.
  • the optical fiber 1 according to Embodiment 1 has characteristics of low bending loss while suppressing an increase in transmission loss.
  • ⁇ 1 of the center core is 0.8% or less, it is preferable in that the dopant such as Ge can be reduced and an increase in transmission loss is suppressed. In addition, if ⁇ 1 of the center core is 0.8% or less, it is preferable from the viewpoint of suppressing the occurrence of foaming during manufacturing.
  • ⁇ 1 of the center core is preferably larger than 0.25%. This is because if ⁇ 1 of the center core is 0.25% or less, the light confinement effect is weakened, and there is a possibility that the bending loss will deteriorate and the zero dispersion wavelength will shift to a shorter wavelength.
  • - ⁇ max ( ⁇ 2) of the trench layer is -0.5% or more and -0.1% or less in order to realize low bending loss.
  • the core diameter 2a (see FIG. 2), which is the diameter of the center core, is 3 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less, and the outer diameter 2c (see FIG. 2) of the trench layer is 9 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the core diameter 2a is 3.5 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or more
  • the outer diameter 2c of the trench layer is 9.5 ⁇ m or more and 19 ⁇ m or less.
  • the core diameter 2a is 3.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less
  • the trench layer outer diameter 2c is 12 ⁇ m or more and 16 ⁇ m or less.
  • the core diameter 2a within the above range is preferable in that the characteristics of the optical fiber 1 such as low bending loss, mode field diameter, cutoff wavelength and zero dispersion wavelength can be obtained in a well-balanced manner.
  • the transmission loss is 0.190 dB/km or less at a wavelength of 1550 nm
  • the mode field diameter is 8.6 ⁇ m or more at a wavelength of 1310 nm
  • the cable cutoff wavelength is 1260 nm or less
  • the zero dispersion wavelength is 1300 nm or more.
  • the good characteristics of the optical fiber 1 can be obtained in a well-balanced manner.
  • control of the outer diameter 2c of the trench layer is effective in reducing bending loss.
  • the maximum value of the residual stress difference between the core portion 1a and the clad portion 1b is 40 MPa or more and 220 MPa or less, it is preferable in terms of realizing low bending loss while suppressing an increase in transmission loss. It is more preferable if the value is 70 MPa or more.
  • the trench layer is soft, so that the structural relaxation of the core portion 1a can reduce the transmission loss. Furthermore, since the entire core portion 1a can be made into a compressed atmosphere, an effect that the refractive index is likely to increase due to the photoelastic effect is obtained as a result.
  • the optical fiber 1 having residual stress as shown in FIG. It can be realized by appropriately adjusting the line speed, tension and temperature.
  • the optical fiber according to the second embodiment differs from the first embodiment in that the refractive index profile is a so-called W-shape. Therefore, the refractive index profile of the optical fiber according to the second embodiment will be described below, and other descriptions will be omitted as appropriate.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a refractive index profile of an optical fiber according to Embodiment 2.
  • FIG. The refractive index profile shown in FIG. 3 is a W-shaped refractive index profile and represents a relative refractive index difference.
  • profile P21 indicates the refractive index profile of the core portion
  • profile P22 indicates the refractive index profile of the clad portion.
  • the core portion is formed so as to surround the center core having a diameter of 2a and the outer circumference of the center core, and has a smaller refractive index than the clad portion, and has an inner diameter of 2a and an outer diameter of 2b. It is composed of a depressed layer of Profile P21a is the refractive index profile of the center core, and profile P21b is the refractive index profile of the depressed layer.
  • the center core is the portion with the highest average refractive index in the core portion.
  • the average maximum relative refractive index difference of the center core with respect to the average refractive index of the cladding is ⁇ 1.
  • the depressed layer surrounds the outer periphery of the center core and has a negative minimum value of ⁇ max in the relative refractive index difference with respect to the average refractive index of the cladding, and is an example of a low refractive index layer. In FIG. 3, - ⁇ max is written as ⁇ 2.
  • the depressed layer is adjacent to the center core.
  • the relative refractive index difference changes continuously from the inside to the outside in the radial direction.
  • the relative refractive index difference changes continuously from the center core to the depressed layer in the radial direction.
  • the relative refractive index difference continuously changes means that the refractive index profile representing the relative refractive index difference changes smoothly without sharp bending, and the amount of change is 0.1% per 1 ⁇ m in the radial direction.
  • the core portion has residual compressive stress, and particularly the residual compressive stress in the center core is 40 MPa or more and 150 MPa or less.
  • the amount of dopant to be added to achieve the same ⁇ 1 can be reduced as in the case of the first embodiment, so that the transmission loss can be reduced.
  • ⁇ 1 can be increased by the photoelastic effect to realize low bending loss characteristics.
  • the cladding portion has residual tensile stress.
  • the optical fiber according to the second embodiment has characteristics of low bending loss while suppressing an increase in transmission loss.
  • ⁇ 1 of the center core is preferably 0.8% or less in terms of suppressing an increase in transmission loss and suppressing the occurrence of foaming during manufacturing. Also, ⁇ 1 of the center core is preferably greater than 0.25%. This is because if ⁇ 1 of the center core is 0.25% or less, the light confinement effect is weakened, and there is a possibility that the bending loss will deteriorate and the zero dispersion wavelength will shift to a shorter wavelength.
  • - ⁇ max ( ⁇ 2) of the depressed layer is -0.5% or more and -0.1% or less.
  • the core diameter 2a (see FIG. 3), which is the diameter of the center core, is 3 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less, and the outer diameter 2b (see FIG. 3) of the depressed layer is 9 ⁇ m or more. It is preferably 20 ⁇ m or less. More preferably, the core diameter 2a is 3.5 ⁇ m or more and 7.5 ⁇ m or more, and the depressed layer outer diameter 2b is 9.5 ⁇ m or more and 19 ⁇ m or less. More preferably, the core diameter 2a is 3.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and the depressed layer outer diameter 2b is 12 ⁇ m or more and 16 ⁇ m or less.
  • the core diameter 2a within the above range is preferable in that the characteristics of the optical fiber according to Embodiment 2, such as low bending loss, mode field diameter, cutoff wavelength and zero dispersion wavelength, can be obtained in a well-balanced manner.
  • the transmission loss is 0.190 dB/km or less at a wavelength of 1550 nm
  • the mode field diameter is 8.6 ⁇ m or more at a wavelength of 1310 nm
  • the cable cutoff wavelength is 1260 nm or less
  • the zero dispersion wavelength is 1300 nm or more.
  • the excellent characteristics of the optical fiber according to the second embodiment can be obtained in a well-balanced manner.
  • control of the outer diameter 2b of the depressed layer is effective in reducing bending loss.
  • the maximum value of the residual stress difference between the core portion and the cladding portion is 40 MPa or more and 220 MPa or less, it is preferable for realizing low bending loss while suppressing an increase in transmission loss, and the maximum value of the difference is It is more preferable if it is 70 MPa or more.
  • the residual compressive stress in the depressed layer is 20 MPa or more and 200 MPa or less, it is preferable in terms of realizing low bending loss.
  • the optical fibers according to Embodiments 1 and 2 preferably have a low transmission loss if the transmission loss is 0.190 dB/km or less at a wavelength of 1550 nm.
  • the mode field diameter is 8.6 ⁇ m or more at a wavelength of 1310 nm
  • the cable cutoff wavelength is 1260 nm or less
  • the zero dispersion wavelength is 1300 nm or more, ITU-T G652. It is preferable because it is an optical fiber that satisfies at least part of the D standard.
  • the macrobend loss when wound with a diameter of 20 mm is 0.1 dB/turn or less, the bending loss is low, ITU-T G657. It is preferable because it is an optical fiber that satisfies at least part of the A2 standard.
  • Example 1 As examples of the present invention, optical fibers of Examples 1 to 6 having refractive index profiles shown in FIG. 2 were manufactured. When producing the optical fibers of Examples 1 to 6, the residual stress was adjusted by appropriately adjusting the drawing speed, tension and temperature during drawing.
  • an optical fiber having the refractive index profile shown in FIG. 4 was manufactured.
  • the drawing speed, tension and temperature during drawing were appropriately adjusted so that the residual compressive stress in the center core was zero.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a refractive index profile of an optical fiber according to a comparative example.
  • profile P31 indicates the refractive index profile of the core portion
  • profile P32 indicates the refractive index profile of the clad portion 1b.
  • Profile P31a is the refractive index profile of the center core
  • profile P31b is the refractive index profile of the intermediate layer
  • profile P31c is the refractive index profile of the trench layer.
  • the relative refractive index difference changes discontinuously from the center core to the trench layer in the radial direction. That is, the refractive index profile sharply bends near the boundary between the intermediate layer and the trench layer, and the amount of change is greater than 0.1% per 1 ⁇ m in the radial direction.
  • Table 1 shows the characteristics of the optical fibers of Comparative Example and Examples 1-6.
  • Core Compressive Stress is the maximum residual compressive stress in the center core.
  • “Clad tensile stress” is the maximum residual tensile stress in the cladding.
  • “Before applying compressive stress ⁇ 1” is the amount of ⁇ 1 due to the increase in the refractive index due to Ge.
  • “ ⁇ 1 after application of compressive stress” is the amount of ⁇ 1 after application of compressive stress by wire drawing.
  • “Increase in ⁇ 1 due to compressive stress” is the amount of increase in ⁇ 1 due to the photoelastic effect due to compressive stress.
  • “MFD” is a value at a wavelength of 1310 nm.
  • “Macro bend loss” is a value at a wavelength of 1550 nm, and " ⁇ 30" and “ ⁇ 20” are diameters of the optical fiber when wound.
  • Example 1 As shown in Table 1, all of Examples 1 to 6 exhibited low bending loss while suppressing an increase in transmission loss. In particular, for the characteristics of " ⁇ 20", all of Examples 1 to 6 conform to ITU-T G657. It met the standard of A2. Specifically, in Example 1, the core compressive stress was 80 MPa, the clad tensile stress was 30 MPa, and the compressive stress increased ⁇ 1 by 0.09% from 0.33% to 0.42%. In this case, the transmission loss was 0.176 dB/km at a wavelength of 1550 nm, the MFD was 9.02 ⁇ m at a wavelength of 1310 nm, the cable cutoff wavelength was 1236 nm, and the zero dispersion wavelength was 1311 nm. The macrobend loss at a wavelength of 1550 nm was 0.048 dB/turn when wound with a diameter of 20 mm and 0.014 dB/turn when wound with a diameter of 30 mm.
  • the present invention is not limited by the above embodiments.
  • the present invention also includes those configured by appropriately combining the respective constituent elements described above. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, broader aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.
  • the optical fiber according to the present invention is suitable for realizing an optical fiber with low bending loss while suppressing an increase in transmission loss.
  • optical fiber 1a core portion 1b: cladding portion 1c: coating portion 1ca: primary layer 1cb: secondary layers P11, P11a, P11b, P11c, P12, P21, P21a, P21b, P22, P31, P31a, P31b, P31c, P32: Profile

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Abstract

本発明の一態様である光ファイバ（１）は、コア部（１ａ）と、前記コア部の最大屈折率よりも屈折率が低く、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部（１ｂ）と、を備え、前記コア部は、ゲルマニウムが添加されたセンタコアと、前記センタコアの外周を取り囲み、前記クラッド部の平均屈折率に対する比屈折率差の最小値である－Δmaxが負である低屈折率層と、を含み、前記センタコアにおける残留圧縮応力が４０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であり、前記クラッド部の平均屈折率に対する前記センタコアの平均の最大比屈折率差であるΔ１は０．８％以下である。

Description

光ファイバ
　本発明は、光ファイバに関する。
　次世代通信インフラの実現に向けて、様々な環境で安定した通信を可能とする低曲げ損失光ファイバの注目が高まっている。低曲げ損失を実現する取組として、主に屈折率プロファイルの制御が挙げられる。例えばトレンチ型プロファイルの場合、クラッド領域にトレンチ層を設けることで容易に曲げ損失を低減することが可能であり、かつＭＦＤ（モードフィールド径）などの他の特性についても良好な特性を実現する事が可能である。
　一方、光ファイバにおける破断特性などの特性改善のために、残留応力を有する光ファイバが開示されている（特許文献１～５）。
特開２００７－２９７２５４号公報 特許第４６６３２７７号公報 特開２００３－２０７６７５号公報 特許第５８３１１８９号公報 特許第６０２００４５号公報
　屈折率プロファイル制御技術は、ドーパントによる制御が主な手段であった。たとえば、曲げ損失低減のためにコア部の屈折率を大きくする場合、クラッド部の屈折率を下げる、あるいはコア部のドーパント量を増やすことにより、コア部のクラッド部に対する比屈折率差を大きくする手段が採用されていた。そのためドーパント添加に伴うレイリー散乱の増加による伝送損失の悪化や、ドーパント添加技術の確立などの懸念点があった。
　一方、光ファイバにおける残留応力と光ファイバ特性、特に耐曲げ特性との関係については、十分な検討がされていなかった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失である光ファイバを提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、コア部と、前記コア部の最大屈折率よりも屈折率が低く、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、を備え、前記コア部は、ゲルマニウムが添加されたセンタコアと、前記センタコアの外周を取り囲み、前記クラッド部の平均屈折率に対する比屈折率差の最小値である－Δmaxが負である低屈折率層と、を含み、前記センタコアにおける残留圧縮応力が４０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であり、前記クラッド部の平均屈折率に対する前記センタコアの平均の最大比屈折率差であるΔ１は０．８％以下である、光ファイバである。
　前記－Δmaxが－０．５％以上－０．１％以下であるものでもよい。
　前記低屈折率層は、前記センタコアと離隔したトレンチ層であるものでもよい。
　前記センタコアの直径が３μｍ以上８μｍ以下であり、前記トレンチ層の外径が９μｍ以上２０μｍ以下であるものでもよい。
　前記センタコアの直径が３．５μｍ以上７．５μｍ以下であり、前記トレンチ層の外径が９．５μｍ以上１９μｍ以下であるものでもよい。
　前記センタコアの直径が３．５μｍ以上５μｍ以下であり、前記トレンチ層の外径が１２μｍ以上１６μｍ以下であるものでもよい。
　前記低屈折率層は、前記センタコアと隣接したディプレスト層であるものでもよい。
　前記センタコアの直径が３μｍ以上８μｍ以下であり、前記ディプレスト層の外径が９μｍ以上２０μｍ以下であるものでもよい。
　前記センタコアの直径が３．５μｍ以上７．５μｍ以下であり、前記ディプレスト層の外径が９．５μｍ以上１９μｍ以下であるものでもよい。
　前記センタコアの直径が３．５μｍ以上５μｍ以下であり、前記ディプレスト層の外径が１２μｍ以上１６μｍ以下であるものでもよい。
　径方向において、前記センタコアから前記低屈折率層へ比屈折率差が連続的に変化しているものでもよい。
　前記比屈折率差が連続的に変化するとは、前記比屈折率差を表す屈折率プロファイルが急激に屈曲せずに滑らかに変化し、その変化量が径方向において１μｍ当たり０．１％以下であることを意味するものでもよい。
　前記低屈折率層における残留圧縮応力が２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であるものでもよい。
　前記低屈折率層は、フッ素を含むものでもよい。
　波長１５５０ｎｍにおいて伝送損失が０．１９０ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおいてモードフィールド径が８．６μｍ以上であり、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、零分散波長が１３００ｎｍ以上であるものでもよい。
　波長１５５０ｎｍにおいて、直径２０ｍｍで巻いたときのマクロベンド損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるものでもよい。
　クラッド径が１２５μｍ±１０μｍの範囲内であるものでもよい。
　クラッド径が１１５μｍ±１０μｍの範囲内であるものでもよい。
　クラッド径が１０５μｍ±１０μｍの範囲内であるものでもよい。
　クラッド径が９５μｍ±１０μｍの範囲内であるものでもよい。
　クラッド径が８５μｍ±１０μｍの範囲内であるものでもよい。
　前記クラッド部の外周を取り囲むプライマリ層と、前記プライマリ層の外周を取り囲むセカンダリ層とを含むコーティング部をさらに備え、前記セカンダリ層の外径は２６０μｍ以下であり、前記プライマリ層はヤング率が０．２ＭＰａ以上３ＭＰａ以下の樹脂からなり、前記セカンダリ層はヤング率が５ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下の樹脂からなるものでもよい。
　前記コア部と前記クラッド部とで、残留応力の差の最大値が４０ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下であるものでもよい。
　前記コア部と前記クラッド部とで、残留応力の差の最大値が７０ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下であるものでもよい。
　本発明によれは、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失である光ファイバを実現できるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係る光ファイバの長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。 図２は、実施形態１に係る光ファイバの屈折率プロファイルおよび対応する残留応力の模式図である。 図３は、実施形態２に係る光ファイバの屈折率プロファイルの模式図である。 図４は、比較例に係る光ファイバの屈折率プロファイルの模式図である。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、本明細書においては、カットオフ波長または実効カットオフ波長とは、国際通信連合（ＩＴＵ）のＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５０．１で定義するケーブルカットオフ波長（λｃｃ）をいう。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＧ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。
（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係る光ファイバの長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。光ファイバ１は、石英系ガラスからなり、コア部１ａと、コア部１ａの外周を取り囲み、コア部１ａの最大屈折率よりも屈折率が低いクラッド部１ｂとを備える。なお、光ファイバ１におけるコア部１ａとクラッド部１ｂとを備える部分は、光ファイバにおいてガラスからなる部分であり、ガラス光ファイバと記載する場合がある。また、光ファイバ１は、クラッド部１ｂの外周を取り囲むコーティング部１ｃを備える。コーティング部１ｃは、クラッド部１ｂの外周を取り囲むプライマリ層１ｃａと、プライマリ層１ｃａの外周を取り囲むセカンダリ層１ｃｂとを有する。コーティング部１ｃを備える光ファイバは、光ファイバ心線と記載する場合がある。
　クラッド部１ｂの外径（クラッド径）は、特に限定されないが、１２５μｍ±１０μｍの範囲内であることが好ましい。また、クラッド径は、光ファイバ１の細径化の観点から、１１５μｍ±１０μｍの範囲内であってもよく、１０５μｍ±１０μｍの範囲内であってもよく、９５μｍ±１０μｍの範囲内であってもよく、８５μｍ±１０μｍの範囲内であってもよい。
　セカンダリ層１ｃｂの外径は、たとえば２６０μｍ以下であるが、クラッド径の細径化に応じて細径にしてもよい。また、プライマリ層１ｃａは、たとえばヤング率が０．２ＭＰａ以上３ＭＰａ以下の樹脂からなる。また、セカンダリ層１ｃｂは、たとえばヤング率が５ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下の樹脂からなる。
　プライマリ層１ｃａを構成する樹脂、およびセカンダリ層１ｃｂを構成する樹脂は、たとえば、紫外線硬化樹脂である。紫外線硬化樹脂は、たとえば、オリゴマー、希釈モノマー、光重合開始剤、シランカップリング剤、増感剤、滑剤等、各種の樹脂材料と添加剤とを配合したものである。オリゴマーとしては、ポリエーテル系ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、シリコーンアクリレート等、従来公知の材料を用いることができる。希釈モノマーとしては、単官能モノマー、多官能モノマー等、従来公知の材料を用いることができる。また、添加剤は、上記したものに限定されず、紫外線硬化樹脂等に対して使用される従来公知の添加剤等を広く用いることができる。
　図２は、実施形態１に係る光ファイバの屈折率プロファイルおよび対応する残留応力の模式図である。図２に示す屈折率プロファイルは、いわゆるトレンチ型の屈折率プロファイルであり、比屈折率差を表している。図２において、プロファイルＰ１１がコア部１ａの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１２がクラッド部１ｂの屈折率プロファイルを示す。トレンチ型の屈折率プロファイルでは、コア部１ａは、直径が２ａのセンタコアと、センタコアの外周を取り囲むように形成されており、屈折率がセンタコアの最大屈折率よりも小さく内径が２ａで外径が２ｂの中間層と、中間層の外周を取り囲むように形成されており、屈折率がクラッド部の屈折率よりも小さく内径が２ｂで外径が２ｃのトレンチ層とで構成されている。プロファイルＰ１１ａはセンタコアの屈折率プロファイルであり、プロファイルＰ１１ｂは中間層の屈折率プロファイルであり、プロファイルＰ１１ｃはトレンチ層の屈折率プロファイルである。
　センタコアは、コア部１ａのなかで平均の屈折率が最大である部分である。クラッド部１ｂの平均屈折率に対するセンタコアの平均の最大比屈折率差はΔ１である。トレンチ層は、センタコアの外周を取り囲み、クラッド部１ｂの平均屈折率に対する比屈折率差の最小値である－Δmaxが負であり、低屈折率層の一例である。なお、図２において、－ΔmaxはΔ２と記載している。トレンチ層は、中間層が介在することによってセンタコアと離隔している。
　中間層では、径方向において、内側から外側へ比屈折率差が連続的に変化している。その結果、光ファイバ１では、径方向において、センタコアからトレンチ層へ比屈折率差が連続的に変化している。ここで、比屈折率差が連続的に変化するとは、当該比屈折率差を表す屈折率プロファイルが急激に屈曲せずに滑らかに変化し、その変化量が径方向において１μｍ当たり０．１％以下であることを意味する。これに対して、中間層とトレンチ層との境界は、比屈折率差の変化量で定義できる。たとえば、比屈折率差の変化量を中心側から見ていった場合、径方向において１μｍ当たり０．１％以下であればそこは中間層であり、０．１％を超えたら境界を越えてトレンチ層に移ったと言える。
　なお、コア部１ａのセンタコアの屈折率プロファイルは、幾何学的に理想的な形状のステップ型である場合だけでなく、頂部の形状が平坦ではなく製造特性により凹凸が形成されたり、頂部から裾を引くような形状となっていたりする場合がある。この場合、製造設計上のコア部１ａのコア直径２ａ（センタコアの直径）の範囲内における、屈折率プロファイルの頂部で略平坦である領域の屈折率が、Δ１を決定する指標となる。なお、略平坦である領域が複数個所に分かれていると思われる場合や、あるいは連続的な変化が起こっていて略平坦である領域の定義が難しい場合も、隣の層に向かって急激に屈折率が変化する部分以外のコア部の少なくともいずれかの部分が下記のΔ１の範囲に入っていて、最大値と最小値とのΔの差が、或る値±３０％以内であれば、所望に近い特性を出すことが可能であることを確認しており、特に問題はない。
　つぎに、光ファイバ１のコア部１ａおよびクラッド部１ｂの構成材料について説明する。コア部１ａのセンタコアは、ゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された石英ガラスからなる。Ｇｅは、石英ガラスの屈折率を上昇させるドーパントである。また、トレンチ層は、その少なくとも一部が、屈折率を低下させるドーパントであるたとえばフッ素（Ｆ）またはホウ素（Ｂ）を含む石英ガラスからなる。中間層は、クラッド部１ｂと同じ成分またはそれに近い成分の石英ガラスからなる。
　クラッド部１ｂは、たとえば、純石英ガラスからなる。純石英ガラスとは、屈折率を変化させるドーパントを実質的に含まず、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が約１．４４４である、きわめて高純度の石英ガラスである。ただし、クラッド部１ｂにドーパントが添加されていてもよい。
　ここで、図２にも示すように、光ファイバ１では、コア部１ａが残留圧縮応力を有しており、特にセンタコアにおける残留圧縮応力は４０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下である。このようにセンタコアに大きな残留圧縮応力がある結果、センタコアには光弾性効果が働き、Ｇｅなどの屈折率を上昇させるドーパントによる屈折率上昇効果に加えて、光弾性効果により屈折率が上昇する。したがって、同じΔ１を実現するためのドーパントの添加量を少なくできる。これにより、ドーパントによるレイリー散乱の発生を比較的少なくできるので、伝送損失を低減できる。また、Δ１を光弾性効果によって上昇させて低曲げ損失特性を実現できる。
　センタコアにおける残留圧縮応力が４０ＭＰａ以上であれば、光弾性効果による屈折率上昇の効果が十分であり、実用上は１５０ＭＰａ以下が好ましい。１５０ＭＰａより大きい残留圧縮応力が有るような場合は、後述する線引きの際の温度が低温であり、ガラス構造欠陥の生成により伝送損失が悪化してしまう可能性がある。
　さらに、光ファイバ１では、クラッド部１ｂが残留引張応力を有している。その結果、コア部１ａとクラッド部１ｂとで、残留応力の差が大きくなるので、比屈折率差も大きくなり、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失を実現する上で好ましい。
　したがって、実施形態１に係る光ファイバ１は、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失であるという特性を有する。
　なお、センタコアのΔ１は、０．８％以下であれば、Ｇｅなどのドーパントを少なくでき、伝送損失の増加を抑制する点で好ましい。また、センタコアのΔ１は、０．８％以下であれば、製造時に発泡が発生することを抑制する点でも好ましい。
　また、センタコアのΔ１は、０．２５％よりも大きいことが好ましい。何故ならば、センタコアのΔ１が０．２５％以下であると、光の閉じ込め効果が弱くなり、曲げ損失の劣化や零分散波長が短波長に遷移するなどの恐れが発生するからである。
　また、トレンチ層の－Δmax（Δ２）が－０．５％以上－０．１％以下であれば、低曲げ損失を実現する点で好ましい。
　また、光ファイバ１のコア部１ａでは、センタコアの直径であるコア直径２ａ（図２参照）が３μｍ以上８μｍ以下であり、トレンチ層の外径２ｃ（図２参照）が９μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。さらには、コア直径２ａが３．５μｍ以上７．５μｍ以上であり、トレンチ層の外径２ｃが９．５μｍ以上１９μｍ以下であることがより好ましい。特に、コア直径２ａが３．５μｍ以上５μｍ以下であり、トレンチ層の外径２ｃが１２μｍ以上１６μｍ以下であることがより一層好ましい。
　コア直径２ａを上記の範囲内にすることは、低曲げ損失、モードフィールド径、カットオフ波長および零分散波長といった光ファイバ１の特性をバランスよく得られる点で好ましい。たとえば、波長１５５０ｎｍにおいて伝送損失が０．１９０ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおいてモードフィールド径が８．６μｍ以上であり、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、零分散波長が１３００ｎｍ以上である、という光ファイバ１の良好な特性をバランスよく得られる。特に、トレンチ層の外径２ｃの制御は、曲げ損失の低減を図るうえで有効である。
　また、コア部１ａとクラッド部１ｂとで、残留応力の差の最大値が４０ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下であれば、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失を実現する上で好ましく、当該差の最大値が７０ＭＰａ以上であればさらに好ましい。
　また、トレンチ層における残留圧縮応力が２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であれば、トレンチ層が柔らかいことによって、コア部１ａの構造緩和による低伝送損失化の効果が得られる。さらには、コア部１ａ全体を圧縮雰囲気にすることができるので、結果として光弾性効果による屈折率上昇が起こりやすい効果が得られる。
　図２に示すような残留応力を有する光ファイバ１は、たとえばＶＡＤ（Vapor-phase　Axial　Deposition）法など、各種の母材作製方法を用いて作製した光ファイバ母材から光ファイバ１を線引きする際の線速や張力や温度を適切に調整することによって実現することができる。
（実施形態２）
　つぎに、実施形態２に係る光ファイバについて説明する。実施形態２に係る光ファイバは、屈折率プロファイルがいわゆるＷ型である点が実施形態１とは異なる。そこで以下では実施形態２に係る光ファイバの屈折率プロファイルを説明し、他の説明は適宜省略する。
　図３は、実施形態２に係る光ファイバの屈折率プロファイルの模式図である。図３に示す屈折率プロファイルは、Ｗ型の屈折率プロファイルであり、比屈折率差を表している。図３において、プロファイルＰ２１がコア部の屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ２２がクラッド部の屈折率プロファイルを示す。Ｗ型の屈折率プロファイルでは、コア部は、直径が２ａのセンタコアと、センタコアの外周を取り囲むように形成されており、屈折率がクラッド部の屈折率よりも小さく内径が２ａで外径が２ｂのディプレスト層とで構成されている。プロファイルＰ２１ａはセンタコアの屈折率プロファイルであり、プロファイルＰ２１ｂはディプレスト層の屈折率プロファイルである。
　センタコアは、コア部のなかで平均の屈折率が最大である部分である。クラッド部の平均屈折率に対するセンタコアの平均の最大比屈折率差はΔ１である。ディプレスト層は、センタコアの外周を取り囲み、クラッド部の平均屈折率に対する比屈折率差での最小値である－Δmaxが負であり、低屈折率層の一例である。なお、図３において、－ΔmaxはΔ２と記載している。ディプレスト層は、センタコアと隣接している。
　ディプレスト層は、径方向において、内側から外側へ比屈折率差が連続的に変化している。その結果、実施形態２に係る光ファイバでは、径方向において、センタコアからディプレスト層へ比屈折率差が連続的に変化している。ここで、比屈折率差が連続的に変化するとは、当該比屈折率差を表す屈折率プロファイルが急激に屈曲せずに滑らかに変化し、その変化量が径方向において１μｍ当たり０．１％以下であることを意味する。
　実施形態２に係る光ファイバでも、コア部が残留圧縮応力を有しており、特にセンタコアにおける残留圧縮応力は４０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下である。このようにセンタコアに大きな残留圧縮応力がある結果、実施形態１の場合と同様に、同じΔ１を実現するためのドーパントの添加量を少なくできるので、伝送損失が低減できる。また、Δ１を光弾性効果によって上昇させて低曲げ損失特性を実現できる。
　さらに、実施形態２に係る光ファイバでも、クラッド部が残留引張応力を有している。その結果、実施形態１の場合と同様に、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失を実現する上で好ましい。
　したがって、実施形態２に係る光ファイバは、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失であるという特性を有する。
　なお、センタコアのΔ１は、０．８％以下であれば、伝送損失の増加を抑制する点や、製造時に発泡が発生することを抑制する点で好ましい。また、センタコアのΔ１は、０．２５％よりも大きいことが好ましい。何故ならば、センタコアのΔ１が０．２５％以下であると、光の閉じ込め効果が弱くなり、曲げ損失の劣化や零分散波長が短波長に遷移するなどの恐れが発生するからである。
　また、ディプレスト層の－Δmax（Δ２）が－０．５％以上－０．１％以下であれば、低曲げ損失を実現する点で好ましい。
　また、実施形態２に係る光ファイバのコア部では、センタコアの直径であるコア直径２ａ（図３参照）が３μｍ以上８μｍ以下であり、ディプレスト層の外径２ｂ（図３参照）が９μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。さらには、コア直径２ａが３．５μｍ以上７．５μｍ以上であり、ディプレスト層の外径２ｂが９．５μｍ以上１９μｍ以下であることがより好ましい。特に、コア直径２ａが３．５μｍ以上５μｍ以下であり、ディプレスト層の外径２ｂが１２μｍ以上１６μｍ以下であることがより一層好ましい。
　コア直径２ａを上記の範囲内にすることは、低曲げ損失、モードフィールド径、カットオフ波長および零分散波長といった実施形態２に係る光ファイバの特性をバランスよく得られる点で好ましい。たとえば、波長１５５０ｎｍにおいて伝送損失が０．１９０ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおいてモードフィールド径が８．６μｍ以上であり、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、零分散波長が１３００ｎｍ以上である、という実施形態２に係る光ファイバの良好な特性をバランスよく得られる。特に、ディプレスト層の外径２ｂの制御は、曲げ損失の低減を図るうえで有効である。
　また、コア部とクラッド部とで、残留応力の差の最大値が４０ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下であれば、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失を実現する上で好ましく、当該差の最大値が７０ＭＰａ以上であればさらに好ましい。
　また、ディプレスト層における残留圧縮応力が２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下であれば、低曲げ損失を実現する点で好ましい。
　また、実施形態１、２に係る光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおいて伝送損失が０．１９０ｄＢ／ｋｍ以下であれば、低伝送損失であり好ましい。
　また、波長１３１０ｎｍにおいてモードフィールド径が８．６μｍ以上であり、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、零分散波長が１３００ｎｍ以上であれば、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ６５２．Ｄの規格の少なくとも一部を満たす光ファイバであるので好ましい。
　また、波長１５５０ｎｍにおいて、直径２０ｍｍで巻いたときのマクロベンド損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であれば、低曲げ損失であり、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ６５７．Ａ２の規格の少なくとも一部を満たす光ファイバであるので好ましい。
（実施例）
　本発明の実施例として、図２に示す屈折率プロファイルを有する実施例１～６の光ファイバを製造した。実施例１～６の光ファイバを製造する際は、線引き時の線速や張力や温度を適切に調整することによって残留応力を調整した。
　一方、比較例として、図４に示す屈折率プロファイルを有する光ファイバを製造した。比較例の光ファイバを製造する際は、線引き時の線速や張力や温度を適切に調整することによってセンタコアの残留圧縮応力がゼロになるように調整した。
　図４は、比較例に係る光ファイバの屈折率プロファイルの模式図である。図４において、プロファイルＰ３１がコア部の屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ３２がクラッド部１ｂの屈折率プロファイルを示す。プロファイルＰ３１ａはセンタコアの屈折率プロファイルであり、プロファイルＰ３１ｂは中間層の屈折率プロファイルであり、プロファイルＰ３１ｃはトレンチ層の屈折率プロファイルである。
　図４の屈折率プロファイルでは、図２の屈折率プロファイルとは異なり、径方向において、センタコアからトレンチ層へ比屈折率差が非連続的に変化している。すなわち、屈折率プロファイルが中間層とトレンチ層との境界付近で急激に屈曲し、その変化量は径方向において１μｍ当たり０．１％よりも大きい。
　比較例と実施例１～６の光ファイバの特性とを表１に示す。「コア圧縮応力」は、センタコアの残留圧縮応力の最大値である。「クラッド引張応力」は、クラッド部の残留引張応力の最大値である。「圧縮応力付与前Δ１」は、Ｇｅによる屈折率の上昇に起因するΔ１の量である。「圧縮応力付与後Δ１」は、線引きにより圧縮応力を付与した後のΔ１の量である。「圧縮応力によるΔ１上昇」は、圧縮応力による光弾性効果に起因するΔ１の上昇量である。「ＭＦＤ」は、波長１３１０ｎｍでの値である。「マクロベンド損失」は、波長１５５０ｎｍにおける値であり、「φ３０」、「φ２０」は、光ファイバを巻くときの直径である。
　表１に示すように、実施例１～６のいずれも、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失であった。特に、「φ２０」の特性については、実施例１～６のいずれも、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ６５７．Ａ２の規格を満たしていた。具体的には、実施例１では、コア圧縮応力が８０ＭＰａであり、クラッド引張応力が３０ＭＰａであり、圧縮応力によりΔ１は０．３３％から０．４２％と０．０９％だけ上昇した。この場合、波長１５５０ｎｍにおいて伝送損失が０．１７６ｄＢ／ｋｍであり、波長１３１０ｎｍにおいてＭＦＤが９．０２μｍであり、ケーブルカットオフ波長が１２３６ｎｍであり、零分散波長が１３１１ｎｍであった。また、波長１５５０ｎｍにおけるマクロベンド損失は、直径２０ｍｍで巻いたときに０．０４８ｄＢ／ｔｕｒｎであり、直径３０ｍｍで巻いたときに０．０１４ｄＢ／ｔｕｒｎであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　以上のように、本発明に係る光ファイバは、伝送損失の増加が抑制されながら低曲げ損失である光ファイバの実現に適している。
１　　　　：光ファイバ
１ａ　　　：コア部
１ｂ　　　：クラッド部
１ｃ　　　：コーティング部
１ｃａ　　：プライマリ層
１ｃｂ　　：セカンダリ層
Ｐ１１、Ｐ１１ａ、Ｐ１１ｂ、Ｐ１１ｃ、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２１ａ、Ｐ２１ｂ、Ｐ２２、Ｐ３１、Ｐ３１ａ、Ｐ３１ｂ、Ｐ３１ｃ、Ｐ３２　：プロファイル

Claims (24)

  1. 　コア部と、
    　前記コア部の最大屈折率よりも屈折率が低く、前記コア部の外周を取り囲むクラッド部と、
    　を備え、
    　前記コア部は、ゲルマニウムが添加されたセンタコアと、前記センタコアの外周を取り囲み、前記クラッド部の平均屈折率に対する比屈折率差の最小値である－Δmaxが負である低屈折率層と、を含み、
    　前記センタコアにおける残留圧縮応力が４０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下であり、
    　前記クラッド部の平均屈折率に対する前記センタコアの平均の最大比屈折率差であるΔ１は０．８％以下である
    　光ファイバ。
  2. 　前記－Δmaxが－０．５％以上－０．１％以下である
    　請求項１に記載の光ファイバ。
  3. 　前記低屈折率層は、前記センタコアと離隔したトレンチ層である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  4. 　前記センタコアの直径が３μｍ以上８μｍ以下であり、前記トレンチ層の外径が９μｍ以上２０μｍ以下である
    　請求項３に記載の光ファイバ。
  5. 　前記センタコアの直径が３．５μｍ以上７．５μｍ以下であり、前記トレンチ層の外径が９．５μｍ以上１９μｍ以下である
    　請求項４に記載の光ファイバ。
  6. 　前記センタコアの直径が３．５μｍ以上５μｍ以下であり、前記トレンチ層の外径が１２μｍ以上１６μｍ以下である
    　請求項５に記載の光ファイバ。
  7. 　前記低屈折率層は、前記センタコアと隣接したディプレスト層である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  8. 　前記センタコアの直径が３μｍ以上８μｍ以下であり、前記ディプレスト層の外径が９μｍ以上２０μｍ以下である
    　請求項７に記載の光ファイバ。
  9. 　前記センタコアの直径が３．５μｍ以上７．５μｍ以下であり、前記ディプレスト層の外径が９．５μｍ以上１９μｍ以下である
    　請求項８に記載の光ファイバ。
  10. 　前記センタコアの直径が３．５μｍ以上５μｍ以下であり、前記ディプレスト層の外径が１２μｍ以上１６μｍ以下である
    　請求項９に記載の光ファイバ。
  11. 　径方向において、前記センタコアから前記低屈折率層へ比屈折率差が連続的に変化している
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  12. 　前記比屈折率差が連続的に変化するとは、前記比屈折率差を表す屈折率プロファイルが急激に屈曲せずに滑らかに変化し、その変化量が径方向において１μｍ当たり０．１％以下であることを意味する
    　請求項１１に記載の光ファイバ。
  13. 　前記低屈折率層における残留圧縮応力が２０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  14. 　前記低屈折率層は、フッ素を含む
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  15. 　波長１５５０ｎｍにおいて伝送損失が０．１９０ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおいてモードフィールド径が８．６μｍ以上であり、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であり、零分散波長が１３００ｎｍ以上である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  16. 　波長１５５０ｎｍにおいて、直径２０ｍｍで巻いたときのマクロベンド損失が０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  17. 　クラッド径が１２５μｍ±１０μｍの範囲内である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  18. 　クラッド径が１１５μｍ±１０μｍの範囲内である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  19. 　クラッド径が１０５μｍ±１０μｍの範囲内である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  20. 　クラッド径が９５μｍ±１０μｍの範囲内である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  21. 　クラッド径が８５μｍ±１０μｍの範囲内である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  22. 　前記クラッド部の外周を取り囲むプライマリ層と、前記プライマリ層の外周を取り囲むセカンダリ層とを含むコーティング部をさらに備え、
    　前記セカンダリ層の外径は２６０μｍ以下であり、
    　前記プライマリ層はヤング率が０．２ＭＰａ以上３ＭＰａ以下の樹脂からなり、
    　前記セカンダリ層はヤング率が５ＭＰａ以上２０００ＭＰａ以下の樹脂からなる
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  23. 　前記コア部と前記クラッド部とで、残留応力の差の最大値が４０ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
  24. 　前記コア部と前記クラッド部とで、残留応力の差の最大値が７０ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下である
    　請求項１または２に記載の光ファイバ。
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