(57)【要約】【課題】本明細書は、特定の設計パラメータ、すなわち、制御された屈折率設計の比率および寸法を有し、中程度に厳しい曲げにほとんど影響されない光ファイバを提供する。【解決手段】本願発明の多モード光ファイバは、第１の半径ａ１およびプロファイル・アルファを有するコア領域と、ａ１から第２の半径ａ２まで半径方向に延在する内側クラッドと、第２の半径ａ２から第３の半径ａ３まで半径方向に延在するトレンチと、第４の半径ａ４まで延在する外側クラッドとを備え、コア領域の最大屈折率ｄ１、内側クラッドの屈折率ｄ２、トレンチの屈折率ｄ３、外側クラッドの屈折率ｄ４が特定の値を有する。これにより、光ファイバ中のモード構造も、曲げによってほとんど影響を受けず、したがって光ファイバの帯域幅を本質的に損なわれないままにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半径ａ１およびプロファイル・アルファを有するコア領域と、ａ１から第２の半径ａ２まで半径方向に延在する内側クラッドと、第２の半径ａ２から第３の半径ａ３まで半径方向に延在するトレンチと、第４の半径ａ４まで延在する外側クラッドとを備える多モード光ファイバであって、前記コア領域の最大屈折率がｄ１であり、前記内側クラッドの屈折率がｄ２であり、前記トレンチの屈折率がｄ３であり、前記外側クラッドの屈折率がｄ４であり、
ａ１が、７〜５０ミクロンであり、
アルファが、１．６〜２．２であり、
（ａ２−ａ１）／ａ１が、０．１〜０．７であり、
（ａ３−ａ２）／ａ１が、０．３〜０．６であり、
ａ４が、３０〜２５０ミクロンであり、
ｄ１−ｄ４が、−０．０１９〜０．０３２であり、
ｄ２−ｄ４が、−０．０１〜０．０１であり、
ｄ３−ｄ４が、−０．０５〜−０．００２５であり、
ｄ４が、１．４〜１．５１１である、多モード光ファイバ。
【請求項２】
ａ１が、２１〜２９ミクロンであり、
アルファが、１．９６〜２．２であり、
（ａ２−ａ１）／ａ１が、０．１〜０．３であり、
（ａ３−ａ２）／ａ１が、０．３〜０．５であり、
ａ４が、６２．５＋／−２０ミクロンであり、
ｄ１−ｄ４が、０．００３７〜０．０２３７であり、
ｄ２−ｄ４が、−０．００５〜０．００５であり、
ｄ３−ｄ４が、−０．０１９〜−０．００３であり、
ｄ４が、１．４３〜１．４９である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
直径１０ｍｍの周りに２回転の基準状態が与えられたときに、曲がっていない状態から曲げられた状態まで０．０７ピコ秒毎メートル未満の曲げモード性能として測定されるモード遅延時間差の変化を示す多モード光ファイバ。
【請求項４】
第１の半径ａ１を有するコアと、第２の半径ａ２から第３の半径ａ３まで半径方向に延在するトレンチと、外側クラッドとを備え、
ａ１が２２〜２９マイクロメートルであり、そして、
ａ３−ａ２が少なくとも２．５ミクロンである、請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項５】
ａ３−ａ２が、１０〜１３ミクロンの範囲内である、請求項４に記載の光ファイバ。
【請求項６】
第１の半径ａ１から第２の半径ａ２まで半径方向に延在する内側クラッドをさらに有し、（ａ３−ａ２）／ａ１が０．１〜０．７の範囲内である、請求項５に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記光ファイバが、コア領域およびトレンチを有し、前記トレンチが、５００〜３５００μｍ２の範囲内の面積を有する、請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記光ファイバが、コア領域およびトレンチを有し、前記トレンチが、２０００〜２９００μｍ２の範囲内の面積を有する、請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記トレンチが、前記光ファイバの内側クラッドを下回る少なくとも０．００２５であり屈折率を有する、請求項７に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記トレンチが、１．４５２以下である屈折率を有する、請求項７に記載の光ファイバ。
【請求項１１】
ａ１が、２６．１２ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、２８．８５＋／−２％であり、
ａ３が、３８．９＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７２＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４４９＋／−２％であり、
ｄ４が、１．４５７＋／−２％であり、
アルファが、２．０８＋／−２％である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１２】
第１の半径ａ１およびプロファイル・アルファを有するコア領域と、ａ１から第２の半径ａ２まで半径方向に延在する内側クラッドと、第２の半径ａ２から第３の半径ａ３まで半径方向に延在するトレンチと、第４の半径ａ４まで延在する外側クラッドとを備え、前記コア領域の最大屈折率がｄ１であり、前記内側クラッドの屈折率がｄ２であり、前記トレンチの屈折率がｄ３であり、前記外側クラッドの屈折率がｄ４であり、
ａ１が、２８．４ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、２８．８１＋／−２％であり、
ａ３が、４０．７１＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７２＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４４９＋／−２％であり、
ｄ４が、１．４５７＋／−２％であり、
アルファが、２．０８＋／−２％である、請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項１３】
ａ１が、２４．４ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、２８＋／−２％であり、
ａ３が、４０．７２＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７０＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４４９＋／−２％であり、
ｄ４が、１．４５７＋／−２％であり、
アルファが、２．０８＋／−２％である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１４】
第１の半径ａ１およびプロファイル・アルファを有するコア領域と、ａ１から第２の半径ａ２まで半径方向に延在する内側クラッドと、第２の半径ａ２から第３の半径ａ３まで半径方向に延在するトレンチと、第４の半径ａ４まで延在する外側クラッドとを備え、前記コア領域の最大屈折率がｄ１であり、前記内側クラッドの屈折率がｄ２であり、前記トレンチの屈折率がｄ３であり、前記外側クラッドの屈折率がｄ４であり、
ａ１が、２５ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、２５．５＋／−２％であり、
ａ３が、３６．９＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７２＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４４９＋／−２％であり、
ｄ４が、１．４５７＋／−２％であり、
アルファが、２．０８＋／−２％である、請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項１５】
ａ１が、２５ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、２９．４＋／−２％であり、
ａ３が、４０．７５＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７２＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４４９＋／−２％であり、
ｄ４が、１．４５７＋／−２％であり、
アルファが、２．０８＋／−２％である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１６】
ａ１が、２５ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、２７．７＋／−２％であり、
ａ３が、３９．１＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７２＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４４９＋／−２％であり、
ｄ４が、１．４５７＋／−２％であり、
アルファが２．０８＋／−２％である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１７】
ａ１が、２５ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、３０＋／−２％であり、
ａ３が、４０＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７２＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４４６＋／−２％であり、
ｄ４が、１．４５７＋／−２％であり、
アルファが、２．０８＋／−２％である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１８】
ａ１が、２３．５ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、２８＋／−２％であり、
ａ３が、３８．２３＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７０＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４４９＋／−２％であり、
ｄ４が、１．４５７＋／−２％であり、
アルファが、２．０８＋／−２％である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１９】
第１の半径ａ１およびプロファイル・アルファを有するコア領域と、ａ１から第２の半径ａ２まで半径方向に延在する内側クラッドと、第２の半径ａ２から第３の半径ａ３まで半径方向に延在するトレンチと、第４の半径ａ４まで延在する外側クラッドとを備え、前記コア領域の最大屈折率がｄ１であり、前記内側クラッドの屈折率がｄ２であり、前記トレンチの屈折率がｄ３であり、前記外側クラッドの屈折率がｄ４であり、
ａ１が、２５ミクロン＋／−２％であり、
ａ２が、３４＋／−２％であり、
ａ３が、３７．６＋／−２％であり、
ａ４が、６２．５＋／−２％であり、
ｄ１が、１．４７２＋／−２％であり、
ｄ２が、１．４５７＋／−２％であり、
ｄ３が、１．４５１＋／−２％である、請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項２０】
前記ファイバが、直径１０ｍｍの周りに２回転の基準の曲げ状態について、曲がっていない状態から曲げられた状態まで０．０７ピコ秒毎メートル未満の曲げモード性能として測定されるモード遅延時間差の変化を示す、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項２１】
前記ファイバが、ＣＶＤ、ＯＶＤ、ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤ、ＶＡＤ、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される方法を用いて作製される、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項２２】
前記ファイバが、ＣＶＤ、ＯＶＤ、ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤ、ＶＡＤ、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される方法を用いて作製される、請求項３に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００８年９月１７日に出願された仮出願第６１／０９７，６３９号の利益を主張するものであり、この出願は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ロバスト（ｒｏｂｕｓｔ）な光伝達特性を有する光ファイバの一群の設計に関する。より具体的には、本発明は、光ファイバのモード構造および帯域幅を維持しつつ曲げ損失を制御するように設計される光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバは曲げられると光エネルギを漏洩するという光ファイバの傾向が、本技術の初期の頃より知られている。光は、直線経路に沿って進むが、低屈折率の材料によって囲まれた高屈折率の材料の（曲がった経路でさえ）経路を設けることによってある程度まで誘導できることがよく知られている。しかし、実際には、その原則は限られたものであり、光ファイバは、光を閉じ込める光のガイドの能力を超える曲率を伴う曲げをしばしば有する。
【０００４】
曲げられたときの伝達特性を制御することは、ほぼ全ての実際の光ファイバの設計において問題である。当初の手法は、未だに普通の手法であるが、光ファイバの物理的な曲げを防ぐまたは最小にすることである。このことは、長距離ではロバストなケーブルを設計することによって、または短距離では光ファイバをマイクロダクト中に設置することによってほとんど達成できるが、いずれの場合も、光ファイバは、各端部で終端されなければならない。したがって、最適条件下であっても、曲げ（しばしば厳しい曲げ）が、光ファイバの終端で生じる。
【０００５】
曲げ損失を制御することは、光ファイバそれ自体の物理的設計によって対処することもできる。一部の光ファイバは、本質的に他の光ファイバよりも曲げ損失に影響されない。このことは、早期に認識されており、現在大部分の光ファイバは、低損失用に特に設計されている。マイクロベンド損失の制御に典型的に効果的である設計の特徴は、光ファイバのクラッド、通常外側クラッドの特性を含む。したがって、リングの特徴またはトレンチの特徴、あるいはそれらの組み合わせが、曲げ損失を制御するために光ファイバの屈折率プロファイルの外側に普通見られる。例えば、米国特許第４，６９１，９９０号および米国特許第４，８５２，９６８号を参照されたい。両特許は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００６】
曲げられた状態の下での光ファイバについての性能問題は、曲げ位置での光ファイバからの光の漏洩による一般的光パワー損失を含むと一般に考えられてきた。大抵の場合、曲げ損失に基づくモード構造の変化の影響は見逃される。
【０００７】
単一モード光ファイバでは、全ての漏洩は光ファイバの基本モードの光に関わるので、一般のパワー損失が、主として考慮される。しかし、多モード光ファイバでは、モード構造がこの損失に影響を及ぼし、より高次のモードがより低次のモードより多い損失を被る。加えて、光ファイバの曲げは、モードを変換および混合させる。したがって、より低次のモードの信号は、いくらかの曲げに耐え得るが、より低次のモードの信号がより高次のモードへ変換される場合、その信号は曲げ損失の影響をより受けやすくなる。
【０００８】
多モード光ファイバにおけるより高次のモードとより低次のモードの組み合わせは、光ファイバの帯域幅、したがって光ファイバの信号搬送能力を決定する。多モード光ファイバを曲げると、光学系の信号搬送能力を減少させ得る。
【０００９】
多モード光ファイバにおける差分モード損失（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｍｏｄｅ  ｌｏｓｓ）の特性は、単一モード光ファイバにおける一般的光損失より深刻であり得る。後者は、安価な電力増幅器を用いて対処できる。しかし、多モード光ファイバにおける差分モード損失は、より高次のモード中で伝播する信号の完全な損失をもたらし得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，６９１，９９０号
【特許文献２】米国特許第４，８５２，９６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
厳しい曲げの存在下でも光ファイバのモード構造、したがって光ファイバの帯域幅をほとんど保持する多モード光ファイバを設計した。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】後述の（１つまたは複数の）実施形態によって用いられる設計パラメータについての名称を示す光ファイバの屈折率プロファイルの図である。この図は、いかなる尺度も表すものでない。
【図２】本発明の光ファイバの性能を評価するために用いられる特性である、モード遅延時間差（ＤＭＤ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｍｏｄｅ  Ｄｅｌａｙ）を測定する装置の概略図である。
【図３ａ】従来の多モード光ファイバに対する曲げの影響を示すＤＭＤパルスの記録の図である。
【図３ｂ】従来の多モード光ファイバに対する曲げの影響を示すＤＭＤパルスの記録の図である。
【図４ａ】本発明の多モード光ファイバに対する曲げの影響を示す図３ａおよび図３ｂと比較されるＤＭＤの記録の図である。
【図４ｂ】本発明の多モード光ファイバに対する曲げの影響を示す図３ａおよび図３ｂと比較されるＤＭＤの記録の図である。
【図５】ある従来の光ファイバと本発明により設計された他の光ファイバの２種類の多モード光ファイバを比較している損失対波長のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を参照すると、本発明の実施に関連する寸法設計パラメータが示されている。垂直基準線、線ｄ１は、多モード光ファイバの中心を表す。様々な絶対値を有する同様の比例したプロファイルは、光ファイバを製造するために用いられるプリフォームを特徴付けることになる。
【００１４】
特定の制御された設計の比率および寸法については、中程度に厳しい曲げに本質的に影響されない多モード光ファイバが生産できることが発見された。モード構造も、曲げによってほとんど影響を受けず、したがって光ファイバの帯域幅を本質的に損なわれないままにする。普通の光ファイバは、高次モードはクラッドの中に逃げ、中次モードは高次モードの中に混合され、光ファイバ帯域幅のかなりの変化を引き起こすので、曲げられたときにかなりのモード構造の変化を示す。典型的には、これらの変化は、モード遅延時間差（ＤＭＤ）として測定される。本発明に関連しているＤＭＤ技術およびＤＭＤ測定を以下により詳細に説明することにする。
【００１５】
典型的な光ファイバ、および本発明が関連している光ファイバは、最大屈折率がコアの中心にあると共に、コア／クラッドの境界に向かって屈折率が減少している多モード屈折率分布型コアを有する。減少する屈折率は、以下の式によって定められる放物曲線に一般に従う。
（１）ｄＣ（ｒ）＝ｄ１［１−２Δ（ｒ／ａ１）α］１／２
（２）Δ＝（ｄ１２−ｄ２２）／２ｄ１２
【００１６】
以下の説明におけるパラメータは、図１に示すパラメータに関連する。量ｄ１およびｄ２はそれぞれ、ｒ＝０およびｒ＝ａ１でのコアの屈折率である。量ａ１は、最大コア半径であり、コアとクラッドの境界を表す。値αは、コア形状プロファイル・パラメータであり、屈折率分布型プロファイルの形状を定める。コアは、ａ２によって示す半径のクラッドで囲まれる。従来の多モードファイバについては、屈折率は、ａ１とａ２の間の半径方向範囲内で値ｄ２に維持される。
【００１７】
本発明の具体的な設計の特徴は、本明細書中で「トレンチ」と呼ばれる（図１中の半径方向位置ａ２とａ３の間に示される）コア・クラッドの境界の近くのクラッド領域内の部分が、クラッド領域内で厳密に制御された幅（ａ３−ａ２）となっており、ｄ２と異なる屈折率の値ｄ３を有する。さらに、外側クラッドの屈折率ｄ４は、ｄ２によって示される内側の値と異なっていてよい。屈折率深さ（ｄ３−ｄ２、ｄ３−ｄ４）、幅（ａ３−ａ２）、および屈折率分布型コアに関連するその位置（ａ２−ａ１）を有するこの負の屈折率領域（トレンチ）は、（本説明において後に述べるように）ファイバがきつく曲げられたときに、本発明のファイバのモード構造の保持に寄与する。したがって、光ファイバの性能に関する新しいパラメータが実現され、「曲げモード性能」（「ＢＭＰ：ｂｅｎｄ  ｍｏｄｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」）と名付けられ、ここでＢＭＰは、曲げられた状態および曲がっていない状態において絶対差０〜２３ミクロンのＤＭＤである。ＴＩＡ−ＦＯＴＰ−２２０規格として知られているＤＭＤ試験法によって定められるように、ＢＭＰおよびＤＭＤのパラメータは共に、ピコ秒毎メートル、またはｐｓ／ｍで表現される。
【００１８】
本発明の基準に適合する設計を公式で表す際、トレンチの特性、具体的にはトレンチ幅ａ３−ａ２およびショルダ幅ａ２−ａ１は、光ファイバのＢＭＰに大きな影響があると分かった。実際には、トレンチ幅およびショルダ幅の特定の範囲内で、光ファイバのモード・ストラクチャは、極端な曲げを受けたときでも本質的に変わらないままであり得る。
【００１９】
前述の通り、関連する変化は典型的には、モード遅延時間差（ＤＭＤ）として測定される。ＤＭＤは、多モード光ファイバのコア内で異なるモードに沿って進む光エネルギ同士の間の伝播時間の差である。多モード光ファイバは、光を送信機から受信機まで搬送する複数の光路、すなわちモードを支持する。レーザパルスのエネルギが光ファイバの中に送信されるとき、レーザパルスのエネルギは、異なる経路に分かれる。エネルギが多モード光ファイバに沿って進む際には、ＤＭＤは、受信機に到達する前にパルスを広げさせることになる。パルスが過度に広がる場合、パルスは、共に走り得る。これが生じるとき、受信機は、デジタルの１と０を見分けることができず、このリンクは、絶える可能性がある。これは、１Ｇｂ／秒のシステムについての問題であり、従来の多モードファイバを用いての既存の１０Ｇｂ／秒のシステムおよび期待される４０Ｇｂ／秒のシステムおよび１００Ｇｂ／秒のシステムをほどほどの距離だけに制限する。多モード光ファイバのＤＭＤは、ＯＦＳ−Ｆｉｔｅｌ社が開発した高分解能処理を用いてピコ秒毎メートル（ｐｓ／ｍ）で測定される。この処理は、光ファイバのコアにわたって、非常に小さいステップによって分離された、多くの位置での非常に短い高パワーの８５０ｎｍのパルスを送信する。受信したパルスはプロットされ、特別に開発したＯＦＳ社のソフトウェアを用いてこのデータを使用してＤＭＤを表す。
【００２０】
ＯＦＳ−Ｆｉｔｅｌ社は、既製の多モード・ファイバのレーザ帯域幅を確実にするために、１９９８年に品質管理手段として高分解能ＤＭＤの使用を開拓した。高分解能ＤＭＤは、１０Ｇｂ／秒、および新たな４０Ｇｂ／秒および１００Ｇｂ／秒の多モード光ファイバ・システムについてのレーザ帯域幅の最も信頼できる指標として国際規格委員会（ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｃｏｍｍｉｔｔｅｅｓ）によって採用された。ＯＦＳ−Ｆｉｔｅｌ社は、ＴＩＡ／ＥＩＡ−４５５−２２０として知られているＤＭＤ試験法を一緒に生み出した。この方法は、業界標準になっており、１Ｇｂ／秒のシステムおよび１０Ｇｂ／秒のシステムについての信頼できるシステム性能を保証するために既製の光ファイバに幅広く用いられている。この方法は、将来の４０Ｇｂ／秒のシステムおよび１００Ｇｂ／秒のシステムについての規格にやはり取り込まれている。
【００２１】
図２に、ＴＩＡ／ＥＩＡ−４５５−２２０試験法を概略的に表す。試験される多モードファイバのコア２３は、パルス２１を発光する８５０ｎｍのレーザを用いて単一モードファイバ２２によって半径方向に走査される。ファイバ・コアの他端での対応する出力パルスは、単一モードファイバの半径方向位置に関連するそれらの位置に基づいて高速光受信機によって全体的に記録される。これにより様々な半径方向のオフセットで選択的に励起されるモード群の間のモード遅延差に基づいて正確な情報を与える。次いで、ＤＭＤ走査は、多重走査に基づいて評価される。
【００２２】
ＤＭＤ走査データを図３ａ、図３ｂ、図４ａおよび図４ｂに示す。
【００２３】
図３ａおよび図３ｂは、曲がっていない状態に比較してきつく曲げられたときに、他の多モードファイバの設計におけるモード構造がどのように変化するのかを示す。
【００２４】
図３ａは、ＴＩＡ／ＥＩＡ−４５５−２２０規格によって定められるように、曲がっていない状態の多モード光ファイバ（ＭＭＦ）のモード構造を示すＤＭＤパルスの記録を示す。（３１で示す）半径方向位置２１ミクロンと（３２で示す）半径方向位置２４ミクロンの間の外側モード・ストラクチャに注目されたい。これらの位置で多重パルスが現れ始めることが理解できよう。
【００２５】
図３ｂは、（本明細書できつく曲げられた状態として定められる）直径１２．８ｍｍのマンドレルの周りに曲げられることを除いて図３ａに示すのと同じＭＭＦのモード構造を示すＤＭＤパルスの記録である。ここで、（３１’で示す）半径方向位置２１ミクロンと（３２’で示す）半径方向位置２４ミクロンの間の外側モード・ストラクチャは、図３ａの曲がっていない状態と曲げられた状態の間でかなりの変化を受けている。とりわけ、図３ｂ中の２１ミクロンと２４ミクロンの間に示すパルスは、有意に減らされており、したがって信号パワーの実質的な損失を示している。
【００２６】
図３ａと図３ｂの比較では、０〜２３の半径について計算された外側モード・ストラクチャおよびＤＭＤの値が劇的に変化していることは明らかである。加えて、（１９ミクロン以上における）外側モードにおいて進むパワーは、有意に低下しており、モード・エネルギが再配分されたこと、およびより多くのパワーがクラッド・モードの中に漏れていることを示唆している。モード・エネルギのこの再配分は、２つの効果を有する。１つは、よく知られているように、かなり曲げられたときにファイバ損失が増大することである。しかし、本発明の前には、曲げられた状態に関連するモード構造への影響は、観察されていない。
【００２７】
ビット誤り率（ＢＥＲ）システム検査では、他のＭＭＦ設計および規格ファイバにおけるモード帯域幅および追加の損失は、きつい曲げの下で測定されるとき、リンクを絶えさせる（＞１０−１２ＢＥＲ）かなりの不利益をもたらすことが示されている。本発明によって作製されたファイバであれば、ＢＥＲシステム検査における不利益は、他のＭＭＦおよび規格ファイバを用いてなされる試験に比較して大いに最小にされ、リンクは、１０−１２ＢＥＲより良い状態で動作することが示されている。
【００２８】
図４ａおよび図４ｂは、本発明による多モードファイバの設計についてのモード構造が、曲がっていない状態に比較してきつく曲げられたときに変化しないことを示す。
【００２９】
図４ａは、本発明の実施形態によって作製されたＭＭＦのモード構造を示すＤＭＤパルスの記録を示す。曲がっていない状態におけるＭＭＦのパルスの記録を図４ａに示す。（４１で示す）半径方向位置２１ミクロンと（４２で示す）半径方向位置２４ミクロンの間の外側モード・ストラクチャに注目されたい。図３ａに示すＤＭＤパルスの記録と同様に、パルスは、外側モード・ストラクチャに現れ始める。
【００３０】
図４ｂは、直径１２．８ｍｍのマンドレルの周りに曲げられること（きつく曲げられた状態）を除いて図４ａに示したのと同じＭＭＦのモード構造を示す対応するＤＭＤパルスの記録を示す。（４１’で示す）半径方向位置２１ミクロンと（４２’で示す）半径方向位置２４ミクロンの間の外側モード・ストラクチャは、曲がっていない状態と曲げられた状態の間で変わらないままであることに注目されたい。したがって、曲げられた状態で最小のＭＭＦのパワー損失が図４ａおよび図４ｂに示されるだけでなく、元のモード構造は、本質的に変わらず、元のままに留まる。
【００３１】
モード構造を保持したときの、ＭＭＦファイバ（上方の曲線）対規格ファイバ（下方の曲線）についての測定された追加のパワー損失の比較を図５に示す。この測定は、直径１０ｍｍのマンドレルの周りに２回転させた各ファイバの曲げ損失に関するものである。
【００３２】
低曲げ損失に加えて高帯域幅の保持により、本発明の改善された多モード光ファイバは、短いジャンパに限定される必要がないことが明らかなはずである。この光ファイバは、例えば、１Ｇｂ／秒で２ｋｍまで、１０Ｇｂ／秒で５５０ｍまで、および４０Ｇｂ／秒または１００Ｇｂ／秒で推定１００ｍまでの高伝達リンクにおける適用を可能にする。
【００３３】
表１は、図１に示す屈折率プロファイルに関連する推奨されるパラメータを与える。これらのパラメータについて与えられる範囲内で、高帯域幅および超低曲げ損失を有する多モード光ファイバが同時に達成され得る。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
前述の通り、これらのパラメータのうちの１つ、（式（ａ３−ａ２）／ａ１によってコア半径に正規化された際の表１で表現される）トレンチ幅は、光ファイバの曲げモードの保持を決定する際に特に重要であると分かった。例えば、表１中の範囲のうちコア半径（２８．５ミクロン）についての範囲の中点を選択すると、パラメータ（ａ３−ａ２）／ａ１についての最小値が０．３であるとき、対応するトレンチ幅は、８．５５ミクロンである。光ファイバの断面におけるトレンチの面積として表すと、この面積は１９１３μｍ２である。
【００３６】
以下の具体例は、優れたＢＭＰを示した光ファイバについてのパラメータを与える。寸法は、マイクロメートルの単位であり、面積は、平方マイクロメートルの単位である。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
【表３】
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【００３９】
【表４】
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【００４０】
【表５】
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【００４１】
【表６】
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【００４２】
【表７】
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【００４３】
【表８】
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【００４４】
【表９】
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【００４５】
これらの表で与えられる値は、正確な値である。しかし、小さな偏差、例えば＋／−２％は、以下に示すものに匹敵する性能結果をやはり与えることになることが当業者によって理解されよう。
【００４６】
これらの光ファイバの設計の有効性を示すために、ＢＭＰが、上記の例ごとに測定され、以下の表、表ＩＩに与えられる。単位は、ピコ秒毎メートルである。
【００４７】
【表１０】
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【００４８】
これらの設計パラメータのうちの２つのパラメータが際立っている。１つは、コア半径である。最適モード保持性能を示す光ファイバは、２２〜２８ミクロンの範囲内のコア半径を有したが、コア半径が７〜５０ミクロンの範囲内である適切に設計されたＭＭＦも、モード構造の完全性を示すことになることが分かった。トレンチの特性も、ＢＭＰの設計において重要なパラメータと考えられる。トレンチ幅ＴＷは、少なくとも２．５ミクロンとすべきであり、好ましくは１０〜１３ミクロンとすべきである。
【００４９】
トレンチ面積ＴＡに関して表現すると、１５００〜３５００ミクロン２の範囲が推奨され、好ましくはこの範囲は、２０００〜２９００ミクロン２である。
【００５０】
優れたＢＭＰを示す光ファイバを設計できるこの狭い範囲の発見は、極めて予期せぬものである。この普通でない振舞いを示す光ファイバを生産するという設計目標はそれ自体、光ファイバ技術において新規であると考えられる。上記の８つの例のＢＭＰを示す前には、このＢＭＰを有する光ファイバがあり得ることを当技術分野で示すものは存在しなかった。表ＩＩの中で与えられるデータは、ＢＭＰについての目標性能指数を示唆する。これらの例の大部分は、曲げられた状態と曲がっていない状態の間で０〜２３μｍのＤＭＤの値の絶対変化量が０〜０．０６９ピコ秒毎メートルの範囲内である。この測定した性能データに基づいて、目標性能指数は、絶対値０．０７ピコ秒毎メートル未満であり、好ましくは０．０２ピコ秒毎メートル未満である。
【００５１】
トレンチ面積ＴＡに関して表現すると、５００〜３５００μｍ２の範囲が推奨され、好ましくはこの範囲は、２０００〜２９００μｍ２である。
【００５２】
本研究におけるコアのデルタｎは、０．０１２５〜０．０１６である。トレンチ深さ（屈折率深さ）は、幅ほど極めて重要なパラメータではないと思われ、すなわち、より大きい変化量が有用であると思われる。０．００２５〜０．０１２の値による内側クラッド（ｄ２）より低いトレンチ深さ（屈折率差）が推奨され、好ましいトレンチ深さは、内側クラッド（ｄ２）より低い０．００３〜０．００８である。この差は、次に隣接する内側クラッドから測定される。本明細書で表現される屈折率差は、シリカの屈折率（１．４６）に基づく屈折率差に言及している。
【００５３】
上記の光ファイバは、様々な知られた光ファイバ製造技術、例えば、外付け蒸着（ＯＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、改良化学蒸着（ＭＣＶＤ）、気相軸蒸着（ＶＡＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＣＶＤ）などのいずれかを用いて製造できる。
【００５４】
当業者は、本発明の様々な追加の変形形態を想到するであろう。技術を進歩させてきた原理およびそれらの均等物に基本的に依拠する本明細書の具体的な教示から逸脱したもの全ては、当然のことながら記載および主張した本発明の範囲内と考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【外国語明細書】
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