(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料分散とモード分散効果との両方を補正する自己補正マルチモード光ファイバケーブルを製造するための方法であって、
レーザを、標準放物線屈折率プロファイルを有する基準のマルチモード光ファイバケーブルに連結するステップと、
前記レーザを用いて、前記基準のマルチモード光ファイバケーブル内に複数の光パルス放射を生成し、かつ発射することであって、光放射の各パルスは種々の半径方向オフセットにおいて発射されるステップと、
各半径方向オフセットにおける各光パルスのパルス遅延と共に、ＤＭＤ波形プロファイルを確定するステップと、
前記半径方向オフセットが増大するときに、各半径方向オフセットにおけるＤＭＤ波形プロファイルに基づいたパルス遅延の差異が、左または右ＤＭＤ時間波形シフトを形成するか否かを判定するステップと、
前記ＤＭＤ波形プロファイルごとに存在するパルス遅延の何らかの差異を補正し、かつ前記基準のマルチモード光ファイバケーブル内に存在する前記材料分散の少なくとも一部を補正するために、前記マルチモード光ファイバケーブルが左ＤＭＤ時間波形シフトを示す場合に、前記基準のマルチモード光ファイバケーブルのコアの外側領域内の標準放物線未満の屈折率を備える屈折率プロファイル、又は、前記マルチモード光ファイバケーブルが右ＤＭＤ時間波形シフトを示す場合に、前記基準のマルチモード光ファイバケーブルのコアの外側領域の標準放物線より高い屈折率を備える屈折率プロファイルを有する前記自己補正マルチモード光ファイバケーブルを設計するステップと、
前記設計に応じて前記自己補正マルチモード光ファイバケーブルを製造するステップと、
を含み、
前記自己補正マルチモード光ファイバケーブルの前記屈折率プロファイルは、前記半径方向オフセットが増大するときに、前記マルチモード光ファイバケーブルが左ＤＭＤ時間波形シフトを示す場合に、前記基準のマルチモード光ファイバケーブルのコアの外側領域内の標準放物線未満の屈折率を備え、あるいは
前記自己補正マルチモード光ファイバケーブルの前記屈折率プロファイルは、前記半径方向オフセットが増大するときに、前記マルチモード光ファイバケーブルが右ＤＭＤ時間波形シフトを示す場合に、前記基準のマルチモード光ファイバケーブルのコアの外側領域の標準放物線より高い屈折率を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基準のマルチモード光ファイバケーブル内に前記複数の光パルス放射をそれぞれ発射するための単一モードファイバを用いるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
材料分散とモード分散効果との両方を補正する自己補正マルチモード光ファイバケーブルを設計するための方法であって、
標準放物線屈折率プロファイルを有する基準のマルチモード光ファイバケーブル内に複数の光パルス放射を生成および発射することであって、光放射の各パルスは種々の半径方向オフセットにおいて発射されるステップと、
各半径方向オフセットにおける光パルスごとのパルス遅延と共に、ＤＭＤ波形プロファイルを確定するステップと、
前記半径方向オフセットが増大するときに、各半径方向オフセットにおけるＤＭＤ波形プロファイルに基づいたパルス遅延の差異が、左または右ＤＭＤ時間波形シフトを形成するか否かを判定するステップと、
前記ＤＭＤ波形プロファイルごとに存在するパルス遅延の何らかの差異を補正することにより、前記基準のマルチモード光ファイバケーブル内に存在する前記材料分散の少なくとも一部を補正するために、前記マルチモード光ファイバケーブルが左ＤＭＤ時間波形シフトを示す場合に、前記基準のマルチモード光ファイバケーブルのコアの外側領域内の標準放物線未満の屈折率を備える屈折率プロファイル、又は、前記マルチモード光ファイバケーブルが右ＤＭＤ時間波形シフトを示す場合に、前記基準のマルチモード光ファイバケーブルのコアの外側領域の標準放物線より高い屈折率を備える屈折率プロファイルを有する改善されたマルチモード光ファイバケーブルのための自己補正屈折率プロファイルを設計するステップと、
前記設計に応じて前記自己補正マルチモード光ファイバケーブルを製造するステップと、
を含み、
前記自己補正マルチモード光ファイバケーブルの前記屈折率プロファイルは、前記半径方向オフセットが増大するときに、前記マルチモード光ファイバケーブルが左ＤＭＤ時間波形シフトを示す場合に、前記基準のマルチモード光ファイバケーブルのコアの外側領域内の標準放物線未満の屈折率を備え、あるいは
前記自己補正マルチモード光ファイバケーブルの前記屈折率プロファイルは、前記半径方向オフセットが増大するときに、前記マルチモード光ファイバケーブルが右ＤＭＤ時間波形シフトを示す場合に、前記基準のマルチモード光ファイバケーブルのコアの外側領域の標準放物線より高い屈折率を備えることを特徴とする方法。
【請求項４】
前記基準のマルチモード光ファイバケーブル内に前記複数の光パルス放射をそれぞれ発射するための単一モードファイバを用いるステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
レーザを基準のマルチモード光ファイバケーブルに連結するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、米国仮特許出願番号第６１／２３４５３０号（２００９年８月１７日出願）、および米国仮特許出願整理番号第６１／２３５５０６号（２００９年８月２０日出願）の優先権を主張するものであり、その主題はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本願は、米国仮特許出願整理番号第６１／１８７１３７号である名称「ＤＥＳＩＧＮ  ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＭＥＴＲＩＣ  ＦＯＲ  ＳＥＬＥＣＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＤＥＳＩＧＮＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＭＯＤＥ  ＦＩＢＥＲ  ＦＯＲ  ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥ」（２００９年６月１５日出願）、および米国仮特許出願整理番号第６１／１１８９０３号である名称「ＭＵＬＴＩＭＯＤＥ  ＦＩＢＥＲ  ＨＡＶＩＮＧ  ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＩＮＤＥＸ  ＰＲＯＦＩＬＥ」（２００８年１２月１日出願）の全てを組み込む。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバを通る光パルス伝搬の劣化は減衰および分散の結果である。分散はそれらが媒体を通って伝搬するときの離散データビットの広がりである。パルス広がりは、ビットが論理０または１として解釈されるか否かにかかわらずに不確実性を増大する、シーケンシャルデータビット間の重複をもたらす。論理状態におけるこの不確実性は、誤りビットの数を所与の期間に伝送されたビット総数で割った数として定義されたビット誤り率（ＢＥＲ）を単位として定量化される。高速イーサネット（登録商標）においては、ＢＥＲは伝送された１兆ビットごとに１を超えることはできない（ＢＥＲ＜１０−１２）。マルチモードファイバにおける全ての分散に寄与するものが２つある。すなわち色分散または材料分散、およびモード分散である。
【０００４】
光の波長に応じて材料の屈折率が変化するため、色分散または材料分散が生じる。これは、材料がその周波数で光（光は伝搬電磁場である）に反応する、特長的な共振周波数に起因する。より短い波長はより高い屈折率（すなわち、より大きい光学濃度）に直面し、この結果、より長い波長よりも遅く移動する。光パルスは、通常、いくつかの波長を有するため、光信号のスペクトル成分は伝搬するときに時間的に広がるか、または分散し、これによりパルス幅が広がる。
【０００５】
光ファイバはほぼ純粋なシリカ（ＳｉＯ２）であり、それ故、ファイバの色分散または材料分散は本質的に純粋な溶融石英と同じである。図１では、波長の関数として、溶融石英の材料分散と、屈折率とを示した。材料の屈折率が波長依存性のｎ（λ）であるため、材料内の光の速度も次式のように波長に依存する。
【０００６】
【数１】
0005551249.tif 000002
ここで、ｃは真空内の光の速度（２９９，７９２，４５８メートル／秒）である。
【０００７】
式１を参照すると、短波長（「青色」光と呼ばれる）の屈折率は、より長い波長（「赤色」光と呼ばれる）の屈折率よりも大きく、このため、より長い波長の光（「赤色」）は、より短い波長の光（「青色」）よりも速く移動する。
【０００８】
この特性を有する媒体を通って移動する光に対して、この効果は「正常」分散と呼ばれる。より短い波長の光の屈折率がより長い波長の屈折率よりも小さい場合には、この分散は異常と呼ばれ、青色光が赤色光よりも速く移動する。
【０００９】
材料分散に加えて、マルチモード光ファイバケーブル（ＭＭＦ）などの光導波路を通過する光信号はまた、ＭＭＦ内で通常、よりずっと大きい影響であるモード分散を受ける。光の波動性および光ファイバの導波特性に起因して、光信号は、モードと呼ばれる個々の光路に沿ってファイバ内を横断する。パルスの光強度は個々のモードの合計に応じて決定される。図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、全てのモードが同時にファイバの出力に達するようにＭＭＦは最適化される。これはファイバコアの屈折率プロファイルを調節または「等級分け」することにより達成される。より大きな角度で移動するモード（そしてそれ故、より長い距離を横断する）はより速く移動しなければならない。高次モードと呼ばれるモードがある。より小さな角度で移動するモード（低次モード）はグレーデッドインデックスファイバ内では移動がより遅い。ファイバ内の最も速いモードと最も遅いモードとの伝搬遅延の差異は、モード間分散または単なるモード分散であるかを判定するのに用いられる。
【００１０】
モード分散を最小化するために、コアを横切る屈折率が放物線状の分布（本明細書では標準放物線屈折率プロファイルと称される）に従うように、標準のグレーデッドインデックマルチモードファイバ（ＧＩ−ＭＭＦ）が設計される。最小のモードに対する、屈折率の半径方向分布を表す公式を示す。
【００１１】
【数２】
0005551249.tif 000003
ここで、αは２に近い数値（かつ、各ファイバ製造業者に特有の数値）であり、Ｒはファイバコアの半径であり、△は次式により与えられる。
【００１２】
【数３】
0005551249.tif 000004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ＭＭＦ内のモード分散を特徴付けるのに用いられるメトリックは、通信工業協会規格第ＴＩＡ−４５５−２２０−Ａ号に特定されており、メートル当りピコ秒の単位（ｐｓ／ｍ）で示される差動モード遅延（ＤＭＤ）であり、このため総合的な遅延はファイバの全長により正規化される。ＤＭＤにより測定された低次モード分散は、通常、より高帯域のＭＭＦをもたらす。製造工程におけるより優れた制御により、モード分散を最小化する標準放物線屈折率プロファイルに近いプロファイルが作成される。現在の能力を超えてモード分散を低減するために、標準放物線屈折率プロファイルを変更して光源の波長分布および放射パターンを補正することが望ましいであろう。さらに、これらの変更がＤＭＤおよびファイバ帯域幅を正確に特徴付けるための現在のＭＭＦ試験方法に含まれることが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一態様では、材料分散とモード分散効果との両方を補正する改善されたマルチモード光ファイバケーブルを製造するための方法が提供される。この方法は、レーザを基準のマルチモード光ファイバケーブルに連結することと、レーザによる複数の光パルス放射を、基準のマルチモード光ファイバケーブル内に生成および発射することとを含むが、これらに限定されない。光放射の各パルスは異なる半径方向オフセットで放射される。この方法は、各半径方向オフセットにおける光パルスごとのパルス遅延と共に、ＤＭＤ波形プロファイルを確定することと、ＤＭＤ波形プロファイルごとにパルス遅延の差異があるか否かを判定することとをさらに含むが、これらに限定されない。この方法は、各ＤＭＤ波形プロファイルに存在するパルス遅延の何らかの差異を補正し、かつ基準のマルチモード光ファイバケーブルに存在する材料分散の少なくとも一部を補正する改善された屈折率プロファイルを有する改善されたマルチモード光ファイバケーブルを設計することをさらに含むが、これらに限定されない。
【００１５】
一態様では、材料分散とモード分散効果との両方を補正する改善されたマルチモード光ファイバケーブルを設計するための方法が提供される。この方法は、レーザによりマルチモード光ファイバケーブル内に発射される光パルス放射に起因する、基準のマルチモード光ファイバケーブル内の材料およびモード分散量を確定することと、基準のマルチモード光ファイバケーブルに存在する材料分散の少なくとも一部を補正する改善されたマルチモード光ファイバケーブルに対する改善された屈折率プロファイルを設計することとを含むが、これらに限定されない。
【００１６】
一態様では、材料分散とモード分散効果との両方を補正する改善されたマルチモード光ファイバケーブルを設計するための方法が提供される。この方法は、基準のマルチモード光ファイバケーブル内に複数の光パルス放射を生成および発射することを含むが、これらに限定されない。光放射の各パルスは異なる半径方向オフセットにおいて発射される。この方法は、各半径方向オフセットにおける光パルスごとのパルス遅延と共に、ＤＭＤ波形プロファイルを確定することと、各ＤＭＤ波形プロファイルに存在するパルス遅延の何らかの差異を補正することにより、基準のマルチモード光ファイバケーブルに存在する材料分散の少なくとも一部を補正する改善されたマルチモード光ファイバケーブルに対する改善された屈折率プロファイルを設計することとをさらに含むが、これらに限定されない。
【００１７】
本発明の範囲は添付請求項のみによって定義され、この要約内の記述には影響されない。
【００１８】
本発明は以下の図面および記述を参照してより容易に理解することができる。図面における構成要素は必ずしも原寸に比例しておらず、むしろ本発明の原理を説明するために強調されて示される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に従う、材料分散および、波長の関数として純シリカの屈折率を示すグラフである。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に従う、種々のモード曲線を有するグレーデッドインデックスＭＭＦの第１の断面斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態に従う、ファイバ内を横断する種々のモードにおける速度を等しくする標準放物線屈折率プロファイルを有するグレーデッドインデックスＭＭＦの第２の断面斜視図である。先行のモデルにおいて、全てのモードが同一の波長を有するように意図される。
【図３】本発明の一実施形態に従う、ＧＩ−ＭＭＦにおける全てのモードの到着時刻の差異を測定するためのＤＭＤ波形を示すグラフである。ファイバの長さにより正規化されるこの時差により、ＯＭ３またはＯＭ４型のファイバに従うように、ファイバは等級分け、および分類される。明確化のためのみに種々の色が用いられる。全てのモードは同一の波長を有する。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に従う、類似のＤＭＤおよびＥＭＢ値を有する２つのファイバのＤＭＤ波形プロファイルのうち一方を示すグラフである。同じファイバケーブルから両方のファイバが形成される。両方とも４５４０ＭＨｚ・ｋｍのＥＭＢを有する。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に従う、類似のＤＭＤおよびＥＭＢ値を有する２つのファイバのＤＭＤ波形プロファイルのうち他方を示すグラフである。同じファイバケーブルから両方のファイバが形成される。両方とも４５４０ＭＨｚ・ｋｍのＥＭＢを有する。
【図５Ａ】本発明の一実施形態に従う、青色ファイバを示すアイダイアグラムである。青色ファイバのアイダイアグラムはより広いアイ開口を示し、より大きな信号対雑音比を示す。それ故、誤りがより少ない情報（より優れたＢＥＲ性能）を伝送する。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態に従う、茶色ファイバを示すアイダイアグラムである。
【図６】本発明の一実施形態に従う、受信強度の関数として青色および茶色ファイバのＢＥＲトレースを示すグラフである。−９．９ｄＢｍの受信した光強度（１０ＧＢＡＳＥ−ＳＲに対する最小の光強度）において、ＢＥＲ性能の差異が２桁の程度を超えるほどであることに気付いた。
【図７】本発明の一実施形態に従う、ファイバの出力端に同時に全てのモード（２つの低次モードを示す）が到達することがモード分散の最小化には必要であることを示すグラフである。前の実施では、モードは同じ波長を有すると仮定されている。
【図８】本発明の一実施形態に従う、デバイスの中心からのオフセットの関数としてＢＥＲＴ垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の波長依存性を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態に従う、モードの波長変動を考慮する場合に、材料分散効果［Ｄ（□）］Ｄ（λ）が標準放物線屈折率プロファイルに対して均等にパルスの構成要素に広がることを示すグラフである。「青色」モードは「赤色」モードよりも遅い時刻にファイバの出力に達する。
【図１０】本発明の一実施形態に従う、コアの外側領域における標準放物線よりも低い屈折率のファイバが、高次モード（「青色」）を加速するが、材料分散効果を相殺する低次モード（「赤色」）に影響を与えないことを（点線で示す標準屈折率と共に）示すグラフである。
【図１１】本発明の一実施形態に従う、コアの外側領域における標準屈折率よりも高い屈折率を有するファイバが、高次モード（「青色」）を減速するが、材料分散効果に悪影響を及ぼす低次モード（「赤色」）に影響を与えないことを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、種々の放射パターンにおいて種々の光波長を有するモードを放射する光源と共に用いる場合に、屈折率プロファイルを有するマルチモード光ファイバケーブルが、モード分散に加えて材料分散を補正するように設計される場合があることの発見に利用される。提案されているマルチモード光ファイバケーブルは、ファイバモード内で連結されると、レーザ発射モードの空間スペクトル分布を補正し、全体のモード分散を低減する。開示されたマルチモード光ファイバケーブルは、ＶＣＳＥＬモードの波長依存性と、マルチモード光ファイバケーブルの屈折率プロファイルとのバランスをとり、モード分散を低減することにより、改善されたビット誤り率（ＢＥＲ）システム性能を示す。開示されたマルチモード光ファイバケーブルはまた、それを介して許容できる誤り率で信号を伝送することができる最大範囲を増大する。マルチモード光ファイバケーブルの屈折率プロファイルは、より大きな半径方向オフセットにおいて左にシフトする差動モード遅延（ＤＭＤ）波形プロファイルを（ＤＭＤの標準図に示すようにｐｓ／ｍで）示し、光源内の放射された光周波数の空間分布を補正する。
【００２１】
この開示では、これらの効果をガラス光ファイバに関連付ける。ただし、この発明は、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）および他の導波構造にも等しく適用できる。
【００２２】
本明細書に、材料分散とモード分散効果との両方を補正するマルチモードファイバを製造するための方法を示す。この方法は、まず、レーザを用いてマルチモードファイバ内に発射された光パルス放射からもたらされる、基準のマルチモードファイバ内の材料量およびモード分散量を確定することを含む。この方法は、次に、基準のマルチモード光ファイバケーブル内に存在する材料分散の少なくとも一部を補正する改善されたマルチモードファイバのための改善された屈折率プロファイルを設計することを含む。
【００２３】
図３を参照すると、基準のマルチモードファイバ内の材料量およびモード分散量の確定には、修正されたＤＭＤ測定試験方法を最初に実施する必要がある。ここで、時間的に短く、かつスペクトル的に純粋な光放射の光パルスがレーザにより生成および伝送され、試験中の基準ＭＭＦのコア内に発射される。最初に、光放射の光パルスがファイバの中心軸に沿って発射され、光検知器およびサンプリングオシロスコープにより出力パルス波形が測定される。出力パルス波形はその後の分析用に保存される。発射された光放射の光パルスは、次に、基準ＭＭＦのコア中心から、典型的には１または２ミクロンである短い半径方向距離を移動し、再度出力波形が測定および記録される。この手順は中心から、中心から半径方向距離Ｘだけ離れたところまでＭＭＦのコアを横切って、コアとクラッドとの境界の近くまで繰り返される。例えば、コア直径が５０ミクロンである場合には、Ｘは約２３ミクロン（±５ミクロン）である。所定の半径方向の放射オフセットに関するモードのみが活性化していることを確実にするために、直径が小さいシングルモードファイバがＭＭＦのコア内への光放射の可視光パルスの放射に用いられることが好ましい。
【００２４】
図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、２つのＭＭＦ（青色ＭＭＦおよび茶色ＭＭＦ）に対して結果として得られた出力波形の例が示される。縦軸に沿って各半径方向オフセットに対する波形が示され、横軸に沿って各波形のパルス遅延が示される。理想的には、標準放物線インデックスプロファイルにおいて、全てのパルスがファイバの出力に同時に到達するべきである。しかしながら、屈折率プロファイルの均一性における不完全は、出力波形の時間的なシフトをもたらす。ＭＭＦのＤＭＤまたはモード分散は、最も速いパルスの前縁と最も遅いパルスの後縁との間の到着時刻の差異から、発射パルスの時間幅を減じることにより算出される。
【００２５】
ＴＩＡ−４５５−２２０−Ａに特定された標準のＤＭＤ試験方法を利用すると、（理論上）ＭＭＦファイバは、最大３００ｍまで、１０Ｇｂ／ｓイーサネット（登録商標）通信をサポートする能力を有する、レーザ用に最適化されている（すなわち、ＯＭ３）と分類することができる。ファイバは、コアの半径方向領域内の最大のモード分散（すなわち、ＤＭＤ）を特定する、６つのＤＭＤマスクテンプレートのうちの１つと適合しなければならない。ファイバがより厳しいＤＭＤ要件（ＴＩＡにより特定される）に適合する場合には、ファイバはより大きい到達をサポートするＯＭ４として特徴付けられる。ＤＭＤにより測定された低次モード分散は、より高いＭＭＦ性能に変更されると考えられている。
【００２６】
ＭＭＦの帯域幅性能を特徴付ける別の有用なメトリックには、メガヘルツキロメーター（ＭＨｚｋｍ）の単位で示される有効モード帯域幅（ＥＭＢ）がある。ＥＭＢはＤＭＤ測定で得られたパルス波形から導出されたメトリックである。測定された出力波形の集合は合計され、得られた出力信号波形がモデル化される。周波数領域に数学的換算を用いて、出力および入力波形が数値的に除算され、ファイバの帯域幅が計算される。１０の代表的な垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の半径方向の光強度分布をシミュレーションするために重み関数を適用することにより、算出された最小のＥＭＢ（ｍｉｎＥＭＢｃ）を確定する。ｍｉｎＥＭＢｃメトリックを用いて、乗算係数１．１３を利用してファイバのＥＭＢが算出される（すなわち、ＥＭＢ＝１．１３×ｍｉｎＥＭＢｃ）。高速イーサネット（登録商標）標準において特定されたＯＭ３およびＯＭ４として特徴付けるために、これらのファイバに関するＥＭＢ値は、それぞれ、少なくとも２０００ＭＨｚ・ｋｍおよび４７００ＭＨｚ・ｋｍでなくてはならない。
【００２７】
標準ＤＭＤおよびＥＭＢが単色源を利用する遅延時間測定（ＴＩＡ−４５５−２２０−Ａに特定される）に基づく技術を利用するため、これらは図４Ａおよび図４Ｂに示す２つのファイバの差異を認識しない。同じ光ケーブルに含まれる青色および茶色ファイバは、ＤＭＤおよびＥＭＢのメトリックに従い事実上同じである（表１参照）。それでもなお、これらは図５Ａおよび図５Ｂに示すアイダイアグラム、および図６に示すビット誤り率試験（ＢＥＲＴ）性能を分析することにより、基準として評価される、測定された経路性能において大きな差異を示す。
【表１】
0005551249.tif 000005
【００２８】
ＢＥＲシステム性能とＤＭＤ波形シフトとの関係が発見された。その根本的原因は、大きな半径方向オフセットにおける左および右のＤＭＤ時間波形シフトと、ＶＣＳＥＬの波長放射パターンとに関連する。この差異は図４Ａおよび図４Ｂに見ることができる。ＶＣＳＥＬは放射領域にわたってわずかに異なる波長を有する光の分布をもたらす多重横断モードに連結された単一縦モードを放射する。各ＶＣＳＥＬモードは規定された極性放射パターンを有する。この物理的影響は本明細書では、半径依存性の波長を有する極性パターンと称される。各ＤＭＤ波形プロファイルにおけるパルス遅延、または半径依存性の波長を有する極性パターンに差異があるか否かを判定することにより、材料分散およびモード分散効果の両方を補正することができ、さらには従来方法からモード分散を低減する。
【００２９】
ファイバモードの伝搬におけるこの放射パターンの影響を以下に記載する。標準放物線の屈折率プロファイル（式２に示すようなα値に基づく）は、ここで、全てのモードが実質的に同じ波長（色）を有するという仮定の下に、ファイバを通って移動する全てのモードの広がりを最小化するように意図される。図７を参照すると、レーザ光源の放射パターンおよび波長分布効果は完全に無視されている。
【００３０】
しかしながら、高速の光学送受信機に用いられるＶＣＳＥＬは、デバイスの孔（モード）にわたって種々の波長を有する光を放射する。より長い波長はより小さい角度で放射され、一方、短波長は面に垂直なより大きな角度で放射される（極性放射パターン）。図８を参照すると、ファイバモードに連結されると、このＶＣＳＥＬ空間スペクトル分布は保存される。現在用いられている標準放物線のＤＭＤ波形プロファイルは、すべての連結されたファイバモードが、同じ中心波長を有するとみなされる、ＶＣＳＥＬの孔にわたって同一の光の波長のみに有効である。モードが、それらの半径依存性の波長とともに、材料分散効果にも影響されるため、ＭＭＦ内に発射された光の波長の空間分布は新規の好ましいＤＭＤ波形プロファイルを要求する。モード分散に連結する半径依存性の放射パターンの影響を図９に示す。低次モードはより長い波長（「赤色」）を有し、それ故、より短い波長の光（「青色」）を有する高次モードよりも速く移動する。
【００３１】
実験からのデータに基づくと、ＤＭＤプロファイルの半径方向のパルス波形における「左」シフトを示すファイバ（ｐｓ／ｍの値がより小さい）は、ＭＭＦコアの外側領域における標準未満の放物線の屈折率に対応する。これは図４Ａに示す青色ファイバに対するＤＭＤ波形プロファイルにおける大きな半径方向オフセットにおいて観測される。低次モードは、外側領域を通って移動しない場合にはこの屈折率のシフトにより影響されない。高次モードは、図９に示すような波長依存性の屈折率の結果として速度は落ちるが、それらはいわゆる標準放物線屈折率プロファイルよりも低い領域で移動するため、実際には「赤色」光に追いつく（図１０参照）。
【００３２】
大きな半径方向オフセット波形において「右」シフトを有するファイバに対しては、屈折率は、コアの外側領域における標準放物線屈折率よりも高い。これは図４Ｂに示すような高い半径方向オフセットにおける茶色ファイバのＤＭＤ波形に示される。低次モードは、その領域を通って移動しないため、屈折率のこのシフトにより影響されない。図９に示すような波長依存性の屈折率により速度が落ちた、高次モードは、標準放物線インデックスプロファイルよりも高い領域を通って移動し、それ故、「青色」光の速度がさらに減速する（図１１参照）。
【００３３】
ＶＣＳＥＬのスペクトル分布および極性放射パターンは無視することができず、それ故、現在の理想的なＤＭＤ波形プロファイルがモード分散の最小化に最適ではないことが判明した。この発見に基づいて、ＶＣＳＥＬモードの種々の波長を考慮することにより、モード分散を低減することができ、モード波長が補正されたマルチモード光ファイバケーブルがもたらされる。
【００３４】
モード分散の最小化はモード波長が補正されたＭＭＦを、主にその減衰（加えて、モード分配ノイズ、モードノイズなどのようなＶＣＳＥＬに関連する他の不利益）により制限されたファイバに変形することができる。ＩＥＥＥ１０ＧＢＡＳＥ−ＳＲリンクモデルを用いて、この改善が最大チャンネルリンク範囲を１２５ｍから潜在的に２００ｍ超に増大することができる可能性があることが予期される。ＶＣＳＥＬから発射された光の空間分布およびスペクトル分布を考慮することにより、モードの波長依存性の少なくとも一部を補正する改善されたＭＭＦ用に、改善された屈折率プロファイルを設計することができ、従来の補正方法よりもモード分散がさらに低減することができる。
【００３５】
本明細書に記載された本主題の特定の態様を示し、記述したが、本明細書に記載された主題、およびそのより広い態様から逸脱することなく、本明細書の教示に基づいて、変更および変形がなされてもよく、それ故、添付の特許請求の範囲は、本明細書に記載された主題の真の精神および範囲内の全てのこれらの変更および変形を、その範囲の中に包含することは当業者に明らかである。さらに、本発明が添付請求項により定義されることが理解される。従って、本発明は添付請求項およびそれらの均等物に関するもの以外には制限されない。
【図１】
0005551249.tif 000006
【図４Ａ】
0005551249.tif 000007
【図４Ｂ】
0005551249.tif 000008
【図６】
0005551249.tif 000009
【図８】
0005551249.tif 000010
【図２Ａ】
0005551249.tif 000011
【図２Ｂ】
0005551249.tif 000012
【図３】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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