(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側クラッドに囲まれた中心コアであって、（ｉ）外半径Ｒ１と、（ｉｉ）アルファインデックスプロファイルと、（ｉｉｉ）前記外側クラッドに関する最大屈折率差Δｎ１とを有する中心コアと、
前記中心コアと前記外側クラッドとの間に配置されるディプレスト内側クラッドであって、（ｉ）外半径Ｒ２と、（ｉｉ）約０．６ミクロンと３．５ミクロンの間の幅ｗ１と、（ｉｉｉ）前記外側クラッドに関する負屈折率の差Δｎｉｎｎｅｒとを有するディプレスト内側クラッドと、
前記ディプレスト内側クラッドと前記外側クラッドとの間に配置されたディプレストトレンチであって、（ｉ）外半径Ｒ３と、（ｉｉ）幅ｗ２と、（ｉｉｉ）前記外側ディプレストクラッドに関する負屈折率の差Δｎｔｒｅｎｃｈと、（ｉｖ）約１６５０×１０−３μｍ２と４５００×１０−３μｍ２の間の体積Ｖｔｒｅｎｃｈを有し、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが下記のように定義されるディプレストトレンチと、
【数１】
0006031276.tif 000008
前記ディプレストトレンチと前記外側クラッドとの間に配置された外側ディプレストクラッドであって、（ｉ）約３０ミクロンと４７ミクロンの間の外半径Ｒ４と、（ｉｉ）前記外側クラッドに関する負屈折率の差Δｎ２とを有する外側ディプレストクラッドと、
を含み、
前記外側クラッドに関する前記中心コアの最大屈折率の差Δｎ１は、約−１．０×１０−３と０．８×１０−３の間であり、
前記外側ディプレストクラッドに関する前記ディプレストトレンチの屈折率の差Δｎｔｒｅｎｃｈは、約−６×１０−３と−２×１０−３の間である
多モード光ファイバ。
【請求項２】
前記外側クラッドに関する前記外側ディプレストクラッドの屈折率差Δｎ２は、約−１８×１０−３と−１２×１０−３の間である請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記ディプレストトレンチの幅ｗ２は、約２．４ミクロンと１０ミクロンの間である請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項４】
８５０ナノメートルの波長において、５００メートルにわたって計測された前記多モード光ファイバの全モード励振帯域幅は、８キロメートルにわたって計測された前記多モード光ファイバの全モード励振帯域幅の少なくとも約９０パーセントである請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項５】
１３００ナノメートルの波長において、５００メートルにわたって計測された前記多モード光ファイバの全モード励振帯域幅は、８キロメートルにわたって計測された前記多モード光ファイバの全モード励振帯域幅の少なくとも約７０パーセントである請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項６】
２メートルの前記多モード光ファイバに対して８５０ナノメートルの波長において計測された光コアサイズは、±２ミクロンの許容誤差を有して前記中心コアの外半径Ｒ１に等しい請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項７】
前記中心コアの外半径Ｒ１は、約２３ミクロンと２７ミクロンの間である請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項８】
前記ディプレストトレンチの外側クラッドに関する屈折率の差が約−２４×１０−３と−１４×１０−３の間である請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項９】
前記ディプレスト内側クラッドの前記外側ディプレストクラッドに関する屈折率の差は約−２×１０−３と２×１０−３の間である請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１０】
前記中心コアのアルファインデックスプロファイルは、約１．９と２．１の間のアルファパラメータを有する請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１１】
８５０ナノメートルの波長において、前記多モード光ファイバは約５００ＭＨｚ．ｋｍ以上の全モード励振帯域幅を有する請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１２】
８５０ナノメートルの波長において、前記多モード光ファイバは約１０００ＭＨｚ．ｋｍ以上の全モード励振帯域幅を有する請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１３】
１３００ナノメートルの波長において、前記多モード光ファイバは約５００ＭＨｚ．ｋｍ以上の全モード励振帯域幅を有する請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１４】
１３００ナノメートルの波長において、前記多モード光ファイバは約１０００ＭＨｚ．ｋｍ以上の全モード励振帯域幅を有する請求項１に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１５】
外側クラッドに囲まれた中心コアであって、（ｉ）約２３ミクロンと２７ミクロンの間の外半径Ｒ１と、（ｉｉ）約１．９と２．１の間のアルファパラメータを有するアルファインデックスプロファイルと、（ｉｉｉ）前記外側クラッドに関して約−１．０×１０−３と０．８×１０−３間の最大屈折率差Δｎ１とを有する中心コアと、
前記中心コアの外周を囲むディプレスト内側クラッドであって、（ｉ）外半径Ｒ２と、（ｉｉ）約０．６ミクロンと３．５ミクロンの間の幅ｗ１と、（ｉｉｉ）前記外側クラッドに関する負屈折率の差Δｎｉｎｎｅｒとを有するディプレスト内側クラッドと、
前記ディプレスト内側クラッドの外周を囲むディプレストトレンチであって、（ｉ）外半径Ｒ３と、（ｉｉ）約２．４ミクロンと１０ミクロンの間の幅ｗ２と、（ｉｉｉ）前記外側ディプレストクラッドに関する、約−６×１０−３と−２×１０−３の間の負屈折率の差Δｎｔｒｅｎｃｈと、（ｉｖ）約１６５０×１０−３μｍ２と４５００×１０−３μｍ２の間の体積Ｖｔｒｅｎｃｈとを有し、前記体積Ｖｔｒｅｎｃｈが下記のように定義されるディプレストトレンチと、
【数２】
0006031276.tif 000009
前記ディプレストトレンチの外周を囲む外側ディプレストクラッドであって、（ｉ）約３０ミクロンと４７ミクロンの間の外半径Ｒ４と、（ｉｉ）前記外側クラッドに関する、約−１８×１０−３と−１２×１０−３の間の負屈折率の差Δｎ２と、（ｉｉｉ）前記ディプレスト内側クラッドに関する、約−２×１０−３と２×１０−３の間の屈折率の差とを有する外側ディプレストクラッドと、
を含む多モード光ファイバ。
【請求項１６】
８５０ナノメートルの波長において、５００メートルにわたって計測された前記多モード光ファイバの全モード励振帯域幅は、８キロメートルにわたって計測された前記多モード光ファイバの全モード励振帯域幅の少なくとも約９０パーセントである請求項１５に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１７】
１３００ナノメートルの波長において、５００メートルにわたって計測された前記多モード光ファイバの全モード励振帯域幅は、８キロメートルにわたって計測された前記多モード光ファイバの全モード励振帯域幅の少なくとも約７０パーセントである請求項１５に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１８】
２メートルの前記多モード光ファイバに対して８５０ナノメートルの波長において計測された光コアサイズは、±２ミクロンの許容誤差を有して前記中心コアの外半径Ｒ１に等しい請求項１５に記載の多モード光ファイバ。
【請求項１９】
８５０ナノメートルの波長において、前記多モード光ファイバは約１０００ＭＨｚ．ｋｍ以上の全モード励振帯域幅を有する請求項１５に記載の多モード光ファイバ。
【請求項２０】
１３００ナノメートルの波長において、前記多モード光ファイバは約１０００ＭＨｚ．ｋｍ以上の全モード励振帯域幅を有する請求項１５に記載の多モード光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ伝送の分野に関し、具体的にはトレンチ型でディプレストトレンチ（低くしたトレンチ）のグレーデッドインデックス多モード光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ（すなわち典型的に１層以上の被覆層に囲まれたグラスファイバ）は、従来、光信号を送信および／または増幅する光ファイバコアと、コア内に光信号を閉じ込める光学クラッドとを含む。したがって、コアの屈折率ｎｃは、光学クラッドの屈折率ｎｇより典型的に大きい（すなわちｎｃ＞ｎｇ）。
【０００３】
光ファイバにおいて、通常、屈折率プロファイルは、光ファイバの屈折率を半径と関連づける関数のグラフィカルな外観に従って分類される。従来、光ファイバの中心の距離ｒはｘ軸上に示され、屈折率（半径ｒにおける）と光ファイバの外側クラッド（外側光学クラッドなど）の屈折率との差はｙ軸上に示される。ステップ、台形、放物線または三角形の各形状を有するグラフにおいて、屈折率プロファイルをそれぞれ、「ステップ」プロファイル、「台形」プロファイル、「放物線」プロファイル、または「三角形」プロファイルと呼ぶ。これらの曲線は、通常、光ファイバの理論上または所定のプロファイルを表す。しかしながら、光ファイバの製造時の制約によって、実際のプロファイルとは若干異なる場合がある。
【０００４】
一般的に言えば、光ファイバの２つの主な分類として、多モードファイバと単モードファイバが存在する。多モード光ファイバでは、所与の波長において、いくつかの光学モードが光ファイバに沿って同時に伝播される。単モード光ファイバでは、光ファイバコア中をガイドされる基本ＬＰ０１モードで信号が伝播し、高次モード（ＬＰ１１モードなど）は強力に減衰される。単モードまたは多モードのグラスファイバの典型的な直径は１２５ミクロンである。多モード光ファイバのコアは、典型的に、約５０ミクロンと６２．５ミクロンの間の直径を有する。一方、単モード光ファイバのコアは、典型的に、約６ミクロンと９ミクロンの間の直径を有する。多モードの光源やコネクタ、メンテナンスは低コストで得られるため、多モードシステムは、通常単モードシステムよりもあまり高価ではない。
【０００５】
同じ伝播媒体に対して（すなわちステップ型多モード光ファイバにおいて）、モードが異なれば、それぞれのグループ遅延時間も異なる。グループ遅延時間の違いは、結果的に、光ファイバの異なる径方向オフセットに従って伝播されるパルス間にタイムラグ（すなわち遅延）が発生する。この遅延は、結果的に光パルスの広がりを発生させる。光パルスの広がりは、パルスが立下りパルスに重畳する危険性を高め、その光ファイバが対応できる帯域幅（すなわちデータ転送速度）を狭めることとなる。したがって、この帯域幅は光ファイバの多モードコアにおいて伝播する光学モードのグループ遅延時間へとつながる。したがって、広帯域幅を確実に得るためには、すべてのモードのグループ遅延時間が同一であることが望ましい。換言すれば、所与の波長に対して、多モード分散がゼロ、または少なくとも最小限とすべきである。
【０００６】
多モード分散を低減するために、通信において用いられる多モード光ファイバは、通常、光ファイバの中心からクラッド（すなわち「アルファ」コアプロファイル）を有するインタフェースへ徐々に減少する屈折率を有するコアを有する。そのような光ファイバが長年使用されており、その特性は、非特許文献１に記載されており、その概要は非特許文献２に記載されている。上記に記載の文献の全体が、参照文献として組み込まれる。
【０００７】
グレーデッドインデックスプロファイル（graded index profile）（すなわちアルファインデックスプロファイル）は、以下の式に基づいて、光ファイバの屈折率の値ｎと光ファイバの中心からの距離ｒとの関係によって表すことができる。
【０００８】
【数１】
0006031276.tif 000002
ここで、α≧１であり、αは、インデックスプロファイルの形状を示す無次元パラメータである。ｎｍａｘは、光ファイバのコアの最大屈折率である。ｒ１は光ファイバのコアの半径である。
【０００９】
【数２】
0006031276.tif 000003
ここで、ｎｍｉｎは多モードコアの最小屈折率であり、外側クラッド（無水ケイ酸からなる場合が非常に多い）の屈折率に相当する。
【００１０】
したがって、グレーデッドインデックス（すなわちアルファプロファイル）を有する多モード光ファイバは、回転対称のコアプロファイルを有し、光ファイバの半径方向に沿って、屈折率の値が光ファイバのコアの中心から外周に向けて継続的に減少するようになっている。多モード光信号が上述したようなグレーデッドインデックスコア中を伝播すると、それぞれ異なる光学モードは異なる伝播媒体（屈折率が異なる）を経験することになる。そのため、各光学モードの伝播速度が様々な影響を受ける。したがって、パラメータαの値を調整することによって、全モードに対してほぼ等しいグループ遅延時間を得ることが可能となる。換言すれば、屈折率プロファイルを修正すれば、多モード分散を低減させる、さらには無くすことまでできるようになる。さらに、パラメータαの値を調整して、所与の波長またはある波長の範囲（約８５０ナノメートルと１３００ナノメートルの間）で高帯域幅を実現してもよい。
【００１１】
多モード光ファイバは、特に光ファイバ互換性に関する要件に関する基準（帯域幅、開口数、コア直径など）を定義するITU-T651.1推奨の国際標準の対象である。ITU-T651.1標準（２００７年７月）は、ここにその全部として参照文献として組み込まれる。
【００１２】
さらに、OM3標準は、長距離（すなわち３００メートルより長い距離）における広帯域幅アプリケーション（すなわち１ＧｂＥより速いデータ転送速度）の要求を満足するために採用されてきた。OM3標準は、その全部が参照文献として組み込まれる。高帯域幅アプリケーションの開発に伴い、多モード光ファイバの平均コア直径は、６２．５ミクロン〜５０ミクロンに縮小されてきた。多モード光ファイバは、ローカルネットワークまたはＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）など、広帯域幅を必要とする短距離アプリケーションにおいて通常使用される。
【００１３】
共同所有の特許文献１（および対応する特許文献２）（それぞれはここでその全部が参照文献として組み込まれる）は、ディプレスト内側クラッドにトレンチを付加処理して、漏れ損失を減らし、外側クラッドをコアに近づけるようにする。しかしながら、本出願は単モード光ファイバに関し、異なる設計問題を提示している。例えばＬＰ０１、ＬＰ１１およびＬＰ０２モードのみが、帯域幅、コアサイズ、および開口数における制約なく管理される必要がある。さらに、「ディプレストクラッドの外半径」対「中心コアの外半径」の比率は、多モード屈折率プロファイルよりも非常に大きい。
【００１４】
特許文献３（およびその対応する特許文献４）（それぞれ、ここでその全部が参照文献として組み込まれる）は、中心コアと光学クラッドとの間においてディプレストインデックス環状部によって囲まれたグレーデッドインデックス中心コアを有する多モード光ファイバを記載している。このディプレストインデックス環状部はグレーデッドインデックス多モード光ファイバの曲げ損失を減らすために付加されている。一般的に言えば、特許文献３および特許文献４に開示されている解決策は、ディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバに関係しない。クラッドがディプレストクラッドと天然無水ケイ酸からなる外側クラッドから成る場合、フッ素のみをドーピングしたプロファイルに上記に提案された解決策を用いてもその漏れ損失を低減することはできない。
【００１５】
特許文献５（およびその対応する特許文献６）（それぞれ、ここでその全部が参照文献として組み込まれる）は、グレーデッドインデックス中心コアと、グレーデッドインデックス中心コアに隣接する内側クラッドと、中心コアと光学クラッドとの間の周囲ディプレストインデックス環状部とを有する多モード光ファイバを記載している。このディプレストインデックス環状部は、グレーデッドインデックス多モード光ファイバの曲げ損失を低減するために付加される。一般的に言えば、特許文献５および特許文献６に開示される実施形態は、ディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバに関係していない。フッ素のみをドーピングしたプロファイルに対して提案されている各実施形態を適用しても、クラッドがディプレストクラッドと天然無水ケイ酸からなる外側クラッドとから構成される場合の漏れ損失を低減させることができない。
【００１６】
ここでその全部が参照文献として組み込まれる特許文献７は、グレーデッドインデックス中心コアと、そのグレーデッドインデックス中心コアに隣接する内側クラッドと、中心コアと光学クラッドとの間の周囲ディプレストインデックス環状部とを有する多モード光ファイバを記載している。このディプレストインデックス環状部は、グレーデッドインデックス多モードファイバの曲げ損失を低減するように付加されている。一般的に言えば、特許文献７に開示される光ファイバは、ディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバに関係していない。フッ素のみをドーピングしたプロファイルに対して提案されている各実施形態を適用しても、クラッドがディプレストクラッドと天然ケイ酸からなる外側クラッドとから構成される場合の漏れ損失を低減させることができない。
【００１７】
さらに、ディプレストトレンチを含めると、結果として所望の漏洩モードとともに伝播する漏洩モードが追加されているように見える。この追加漏洩モードは、ディプレストグレーデッドインデックス中心コアによって維持されるものよりも低い実効屈折率を有する。周知の標準化ＩＥＣ６０７９３−１−４３方式に従ってディプレストトレンチのないグレーデッドインデックスファイバで計測された開口数と比較すると、それらの追加の漏洩モードに対応する低実効屈折率によって、ディプレストトレンチを含むグレーデッドインデックス光ファイバにおいて遠視野特性によって２メートルで計測された場合の開口数が増加する。ディプレストトレンチを有するグレーデッドインデックス多モード光ファイバ（ＧＩＭＭＦ）の開口数は、グレーデッドインデックスコアのパラメータΔの値に基づいて予測されるものよりも大きく見える。
【００１８】
さらに、この漏洩モードは、ＩＥＣ６０７９３−１−２０方式Ｃを用いた２メートルのサンプルの出力において近視野特性から全モード励振（ＯＦＬ）の状態で計測した場合のコアサイズに歪みが生じる場合がある。したがって、ディプレストトレンチを有するＧＩＭＭＦのコアサイズは、グレーデッドインデックス中心コアの幅の値に基づいて予測されるものよりも大きく見える。
【００１９】
開口数およびコアサイズの歪められた計測値によって、接続性を判断する上で重要な、コアサイズおよびパラメータΔの屈折率プロファイルの値に関する結論が不正確となる場合がある。コアサイズおよびΔは、導かれたモードの数と形状とを決定する。そのような、２つの異なるグレーデッドインデックス光ファイバの間の導かれたモードの数および形状の違いによって、モードの不適合が生じ、従ってスプライス損失または接続損失を高める場合がある。
【００２０】
さらに、（ｉ）無水ケイ酸に近い率を有する中心コアと、（ｉｉ）ダウンドーピングされたインデックスクラッドとを含む多モードファイバは、アップドーピングされた中心コアと無水ケイ酸クラッドとを有する標準多モードファイバと比べると、いくつかの利点を有する。例えば、そのような光ファイバの放射抵抗および水素耐性は改善されており、低損失で広帯域幅を実現できる。しかしながら、そのような構造は、高ディプレストクラッドが蒸着されるため、作製が困難で費用も高い。無水ケイ酸に関する蒸着クラッドの屈折率の差は、−１６×１０−３となる場合がある。したがって、ＰＣＶＤ法が使用されることが多い。この方法は、そのような低い負の屈折率差を容易に実現できるようにする内部蒸着法（ＭＣＶＤ法やＦＣＶＤ法と同様）である。したがって、ＰＣＶＤ法で用いられる無水ケイ酸基体管は、モードの漏洩を防ぎ、したがって漏れ損失が高くなることを防ぐために、中心コアから離れて配置しなければならない。基体管の配置による制約によって、典型的に心金の直径が小さくなり、したがって製造コストも高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２３１２３５０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／００８５７７０号明細書
【特許文献３】国際公開第２００８／０８５８５１号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００８／０１６６０９４号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第２１６６３８６号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／００６７８５８号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開第２２２０５２４号明細書
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｇｒａｄｅｄ−Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒｓ（Ｄ．Ｇｌｏｇｅ等、Ｂｅｌｌｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ １９７３，第１５６３〜１５７８頁）
【非特許文献２】Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎ Ｇｒａｄｅｄ−ｉｎｄｅｘ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ（Ｇ．Ｙａｂｒｅ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２０００年２月、第１８巻、Ｎｏ．２、第１６６〜１７７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
したがって、他の光ファイバ特性（帯域幅、コアサイズ、および／または開口数など）に対する漏洩モードの影響を制限するが、より狭い幅で無水ケイ酸基体管内に蒸着可能なディプレストクラッドを備える多モード光ファイバが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
このように、一態様において、本発明は、外側クラッド（例えば外部光学クラッドまたは外部クラッド）に囲まれた中心コアを含む多モード光ファイバを含む。中心コアは、外半径Ｒ１およびアルファインデックスプロファイル（すなわちグレーデッドインデックスプロファイル）を有する。中心コアのアルファインデックスプロファイルは外側クラッドに対する最大屈折率差Δｎ１に相当する最大屈折率値（例えば中心コアの中心において）を有する。
【００２５】
また、前記多モード光ファイバは、中心コアと外側クラッド（例えば中心コアの直周囲）との間に配置されたディプレスト内側クラッドを含む。ディプレスト内側クラッドは、外半径Ｒ２、幅ｗ１、および外側クラッドに対する屈折率差Δｎｉｎｎｅｒを有する。例示の実施形態によれば、中心コアおよびディプレスト内側クラッドをまとめて「コア領域」と呼ぶ。ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は典型的に約０．６ミクロンと３．５ミクロンの間である。
【００２６】
前記多モード光ファイバは、典型的に、（ｉ）ディプレスト内側クラッドと外側クラッド（例えばディプレスト内側クラッドの直周囲）との間に配置されたディプレストトレンチと、（ｉｉ）ディプレストトレンチと外側クラッド（例えばディプレストトレンチの直周囲）との間に配置された外側ディプレストクラッドとを含む。
【００２７】
前記ディプレストトレンチは、外半径Ｒ３、幅ｗ２、体積Ｖｔｒｅｎｃｈ、および外側ディプレストクラッドに対する屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈを有する。典型的に、前記ディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈは約１６５０×１０−３μｍ２と２４５００×１０−３μｍの間である。
【００２８】
前記外側ディプレストクラッドは、外半径Ｒ４と、外側クラッドに対する屈折率差Δｎ２とを有する。前記外側ディプレストクラッドの外半径Ｒ４は、典型的に、約３０ミクロンと４７ミクロンの間である。
【００２９】
一例示の実施形態によれば、中心コアの最大屈折率差Δｎ１は、約−１．０×１０−３と０．８×１０−３の間である。
【００３０】
別の例示の実施形態によれば、前記外側ディプレストクラッドの屈折率差Δｎ２は、約−１８×１０−３と−１２×１０−３の間である。
【００３１】
別の例示の実施形態によれば、前記ディプレストトレンチの幅ｗ２は、約２．４ミクロンと１０ミクロンの間である。
【００３２】
別の例示の実施形態によれば、８５０ナノメートルの波長において、光ファイバの５００メートルサンプルに対して計測された全モード励振帯域幅は、前記光ファイバの８キロメートルサンプルに対して計測された全モード励振帯域幅の約９０パーセント以上である（すなわち約１０パーセント以下の全モード励振帯域幅の減少）。
【００３３】
別の例示の実施形態によれば、１３００ナノメートルの波長おいて、光ファイバの５００メートルサンプルに対して計測された全モード励振帯域幅は、前記光ファイバの８キロメートルサンプルに対して計測された全モード励振帯域幅の約７０パーセント以上である（すなわち約３０パーセント以下の全モード励振帯域幅の減少）。
【００３４】
別の例示の実施形態によれば、近視野技術を用いた場合の８５０ナノメートルの波長において、光ファイバの２メートルサンプルに対する計測光コアサイズは、±２ミクロンの許容誤差を有して中心コアの外半径Ｒ１に等しい。
【００３５】
別の例示の実施形態によれば、前記中心コアの外半径Ｒ１は、約２３ミクロンと２７ミクロンの間である。
【００３６】
別の例示の実施形態によれば、外側ディプレストクラッドに対するディプレストトレンチの屈折率の差Δｎｔｒｅｎｃｈは約６×１０−３と−２×１０−３の間である。
【００３７】
別の例示の実施形態によれば、前記ディプレストトレンチは、前記外側クラッドに対する屈折率の差が約−２４×１０−３と１４×１０−３の間である。
【００３８】
別の例示の実施形態によれば、前記ディプレスト内側クラッドは、前記外側ディプレストクラッドに対する屈折率の差が約−２×１０−３と２×１０−３の間である。
【００３９】
別の例示の実施形態によれば、前記中心コアのアルファプロファイルは、約１．９と２．１の間のアルファパラメータを有する。
【００４０】
別の例示の実施形態によれば、８５０ナノメートルの波長において、前記光ファイバは、約５００ＭＨｚ．ｋｍ以上（例えば約１０００ＭＨｚ．ｋｍ以上）の全モード励振（ＯＦＬ）帯域幅を有する。
【００４１】
別の例示の実施形態によれば、１３００ナノメートルの波長において、前記光ファイバは、約５００ＭＨｚ．ｋｍ以上（例えば約１０００ＭＨｚ．ｋｍ以上）の全モード励振（ＯＦＬ）帯域幅を有する。
【００４２】
別の態様によれば、本発明は、上記にしたがって光ファイバを製造する方法を含む。
【００４３】
本発明の他の例示の目的および／または利点と同様に、上記の例示の概要および同じ効果が得られる方法を、以下の詳細な説明および添付図面の範囲で詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】は、比較ディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバの設定屈折率プロファイルを図示する。
【図２】は、本発明による例示の光ファイバの設定屈折率プロファイルを図示する。
【図３】は、光ファイバ長の関数として計測光コアサイズを図示する。
【図４】は、例示の光ファイバに対する径方向オフセットの関数として屈折率および近視野輝度を図示する。
【図５】は、別の例示の光ファイバに対する径方向オフセットの関数として屈折率および近視野輝度を図示する。
【図６】は、比較光ファイバおよび例示の光ファイバに対するグループモード数の関数として損失を図示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明は、他の光ファイバ特性（帯域幅、コアサイズ、および／または開口数など）に対する漏洩モードの影響を制限するディプレストクラッドを含むディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバを含む。
【００４６】
粒子加速研究所や衛星など、原子力発電所などの放射線環境において光ファイバを用いることに対する関心が高まっている。例えば、光ファイバは、光データ通信回線、分散化センサ、プラズマの診断、計装システムで使用される場合がある。そのような用途において、光ファイバは、典型的に、電磁雑音環境、高ガンマ線線量および／または線量率、高中性子線量を介して信号を送信する。
【００４７】
光ファイバを介して送信された信号は、典型的に、送信距離に応じて累積される光損失を経験する（すなわち減衰）。光ファイバが、ベータ、アルファ、ガンマ、および／またはＸ線などの電離放射線にさらされると、上述した伝送損失は大幅に増加する。
【００４８】
そのような放射線に露出されると、ゲルマニウムやリンの存在が光ファイバにおいて瑕疵の形成を促進する傾向にあり、それによって放射線誘発減衰が増加する。したがって、リンやゲルマニウムが無添加の光ファイバが放射線環境における用途のために提案されてきた。
【００４９】
地熱井における分散化温度感知のために光ファイバを用いることに対しても関心が高まっている。掘削直後に得られる温度プロファイルは地熱井が発生させる熱を利用する効率的な方法に関する情報を提供する場合がある。さらに、発電地熱井の長期的な熱監視は、その製造を最適化する必要がある。しかしながら、実用化のためには、地熱井に配された光ファイバが長期間（数年など）にわたって過酷な水素含有の下げ孔環境に耐えられなければならない。伝送不具合は、光ファイバの珪酸塩ガラス基質におけるＯＨイオンの形成に関係していることがわかってきた。可能性のある劣化メカニズムは、高温の下げ孔環境にある水素が光ファイバに対して拡散し、珪酸塩ガラスの酸素と反応して、ＯＨイオンを形成するというものである。珪酸塩ガラス基質中のゲルマニウムおよび／またはリンの存在がＯＨイオンの形成を促進する。したがって、遮断塗料と組み合わされた、リン無添加かつ低ゲルマニウム含有光ファイバが下げ孔環境における用途のために提案されてきた。
【００５０】
リン無添加およびゲルマニウム無添加の多モード光ファイバは、従来、その屈折率を減少させるために、グレーデッドインデックスアルファプロファイル中心コアと、フッ素がドーピングされた無水ケイ酸からなるクラッドとを有する。したがって、それらのグレーデッドインデックス中心コアとクラッドとは、純粋な無水ケイ酸の屈折率と比較すると屈折率が低い。
【００５１】
光ファイバは、最終的な光プリフォーム（ファイバ線引きタワーなど）から引き出すことによって製造することが可能である。例示する光プリフォームは、光ファイバのクラッドの一部と中心コアとを形成する非常に高品質なガラス管を含む一次光プリフォームを含んでもよい。この一次光プリフォームは、その直径を増加させ、ファイバ線引きタワー上で使用可能な最終的な光プリフォームを形成するために、オーバークラッドまたは被覆（スリーブ）される。
【００５２】
このファイバ線引き動作は、最終的な光プリフォームをタワーに垂直に配置し、最終的な光プリフォームの端から光ファイバストランドを線引きすることを含む。このため、無水ケイ酸が軟化するまで、最終的な光プリフォームの一端に対して局所的に高熱を印加する。光ファイバの直径を制御するため、ファイバ線引き率と温度は、光ファイバ線引き時に継続的に監視される。最終的な光プリフォームの配置は、光ファイバの屈折率比と寸法比（例えばコアおよびクラッドとについて）とに適合していた方がよく、それによって線引きされた光ファイバが求められているプロファイルを有するようになる。
【００５３】
一次光プリフォームは、１層以上の無水ケイ酸がドーピングされた層および／またはドーピングされていない層を蒸着して、光ファイバの中心コアと内側クラッドとを形成した基体管（例えば石英）を含んでもよい。基体管内部における蒸着法は、変形化学蒸着法（ＭＣＶＤ）、炉式化学蒸着法（ＦＣＶＤ）、プラズマ化学蒸着（ＰＣＶＤ）を含む。コアと内側クラッドとに対応する層を蒸着した後、崩壊と呼ばれる動作の間は、管を閉鎖しておいてもよい。
【００５４】
成分蒸着は一般的に「ドーピング」という表現で呼ばれ、それによってドーパントが無水ケイ酸に添加されて、その屈折率が変化する。ゲルマニウム（Ｇｅ）とリン（Ｐ）は、無水ケイ酸の屈折率を増加させ、それぞれ光ファイバの中心コアにドーピングするために用いられることが多い。フッ素（Ｆ）およびホウ素（Ｂ）は無水ケイ酸の屈折率を下げ、フッ素はディプレストクラッドを形成するために使用されることが多い。
【００５５】
サイズが大きく高いディプレストグレーデッドインデックス中心コアとクラッドとを含む一次プリフォームを製造する際には、独特の問題が発生する。そのような一次プリフォームは、中心コア領域とそれを囲むクラッドとの両方がフッ素を含有している必要がある。ある温度を過ぎると、フッ素は加熱された無水ケイ酸とあまり結合しなくなるが、ガラス作製のためには高温が必要である。蒸着管の内部にディプレストクラッドを作製する際に、ＰＣＶＤ法を効率的に用いることができる。そのような製造技術は、例えば米国再発行特許発明第３０，６３５号明細書および米国特許第４，３１４，８３３号明細書（それぞれは、ここにその全部が参照文献として組み込まれる）などに記載されている。
【００５６】
ＰＣＶＤ法によって、非常に大量のフッ素を無水ケイ酸に結合させることができ、それによって、深いディプレストクラッドを形成する。純無水ケイ酸またはフッ素がドーピングされた無水ケイ酸のいずれかからなる蒸着管が提供され、ガラス製のタワーに載せられる。その後、蒸着管を回転して、無水ケイ酸とドーパントの混合ガスを管に注入する。蒸着管は、混合ガスが局所的に加熱されたマイクロ波空洞を通過する。このマイクロ波加熱は、注入されたガスをイオン化することによってプラズマを発生させるものである。イオン化したドーパントは無水ケイ酸粒子と反応して、管の内部に無水ケイ酸をドーピングした層を蒸着する。マイクロ波加熱はドーパントの反応性を大幅に向上し、それによって高濃度のドーパントを無水ケイ酸層に結合させることが可能となる。
【００５７】
図１は、従来のディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバ（ＤＧＩＭＭＦ）の屈折率プロファイルを図示している。光ファイバは、外側クラッド（例えば外側光学クラッドなど）によって囲まれた中心コアを含む。コスト上の理由のため、外側クラッドは、典型的に天然無水ケイ酸からなるが、ドーピングされた無水ケイ酸からなってもよい。図示するように、光ファイバの中心コアはアルファインデックスプロファイル（グレーデッドインデックスプロファイル）と外半径Ｒ１とを有するガラスベースの中心コアである。中心コアは、典型的にフッ素（Ｆ）がドーピングされて、無水ケイ酸の屈折率を低減させるようにしている。典型的に、グレーデッドインデックスコアと内側クラッドは、基体管内おける蒸着によって作製され、外側クラッドは、（ｉ）一次プリフォームを作製するために使用される基体管と、（ｉｉ）所望の次元比率に到達するために用いられるオーバークラッドまたはスリーブとから形成される。
【００５８】
グレーデッドインデックスコア（すなわちアルファインデックスプロファイルコア）の最大とほぼ同じ屈折率の外側クラッドを有する上述の光ファイバにおいて、多モード光ファイバによって伝送される異なるモードは、完全に導かれず、漏れ損失と呼ばれる追加の損失を示す。漏れ損失は、外側クラッドの内側インタフェースにおいて外側クラッドよりも低い実効屈折率（すなわちその実部）を経験するモードの部分反射に起因するものである。所与のモードに対して、実効屈折率が低いと高い漏れ損失が生じる。結果的に、高次モードになるほど、漏れ損失は高くなる。そのような漏れ損失を最小限に抑えるためには、純無水ケイ酸外側クラッドにおいて伝播するエネルギーの一部を低減させなければならない。ディプレスト内側クラッド無水ケイ酸は、グレーデッドインデックス中心コアに光信号を確実に留めておくようにし、漏れ損失を許容レベルに抑えるように十分に延長していなければならない。
【００５９】
実効コアサイズおよび開口数を劇的に減らすため、高い漏れ損失は有害である。これは、標準多モード光ファイバとの下位互換性と接続目的のために非常に重要であろう。
【００６０】
さらに、最高次モードの最高減衰量は、最大のグループ時間遅延の差を有する各モードを抑制することになる。その結果、光ファイバの帯域幅はファイバ長に依存するようになり、ファイバを特徴づける際に問題となる可能性がある。
【００６１】
ＭＣＶＤ、ＦＣＶＤ、およびＰＣＶＤ法は、高品質の中心コアと深いディプレストで、サイズが大きい内側クラッドを得るのには十分であるが、これらの技術は、大容量プリフォームが求められる場合に高コストとなる。しかしながら、ＣＶＤ法を使用すると、減衰量を制限し、特にＯＨピークに起因する１３８３ナノメートルにおける減衰量を制限することが可能となる。
【００６２】
光プリフォームの容量は、プリフォームから線引き可能な光ファイバの質（すなわち光ファイバの長さ）として定義される。プリフォームの直径が大きいほど、典型的に容量も大きくなる。製造コストを下げるため、１つの光プリフォームから長い光ファイバを線引きするのが望ましい。したがって、上述した中心コアとディプレスト内側クラッドとの直径に関する制約の中で、直径の大きいプリフォームを組み立てることが求められる。したがって、「ディプレストクラッドの外半径」対「グレーデッドインデックス中心コアの外半径」の比率を低くすれば、直径の大きなプリフォームの製造が容易になり、それによって製造コストが下がる。
【００６３】
さらに、ディプレストクラッドの幅を狭めれば、グレーデッドインデックス中心コアの蒸着の程度が比較的高くなり、典型的にアルファ形状プロファイルの精度が向上する。ディプレストクラッドの幅を狭めるための手段として、グレーデッドインデックスコアと外側クラッドとの間の内側クラッドにおいてディプレストトレンチを追加することができる。したがって、本発明による多モード光ファイバの例示の実施形態は、典型的に、グレーデッドインデックス中心コアと外部クラッドとの間に配置されたディプレストトレンチを含む。
【００６４】
典型的に、ディプレストトレンチの幅が広いと、漏洩モードの漏れ損失が減る。さらに、ディプレストトレンチが深くなると（すなわち絶対値において、外側クラッドに対するディプレストトレンチの負屈折率の差が大きくなると）、漏洩モードの数も多くなる。さらに、このディプレストトレンチによって、漏洩モードが所望の誘導モードとともに伝播する。
【００６５】
これらの漏洩モードは、光ファイバの２メートルサンプルの出力において観察される近視野特性および遠視野特性の両方を大幅に乱し、グレーデッドインデックスコアサイズを過大に見積もってしまう。
【００６６】
上記を鑑みると、ディプレストトレンチの特性（例えば幅、外半径、および屈折率の差など）は、（ｉ）所望の誘導モード（すなわちコアモード）の漏れ損失の低減と、（ｉｉ）追加漏洩モードの数の制限と、（ｉｉｉ）漏洩モードの漏れ損失の増加と、（ｉｖ）高帯域幅とを同時に実現しやすくする。中心コアにおいて所望の誘導モードの漏れ損失を低減させると、コアサイズおよび／または開口数の減少を防ぐとともに、光ファイバの長さに対する帯域幅の乱れを防ぐ。漏洩モードは数メートルにわたって伝播できるため、追加の漏洩モードの存在を制限すれば、グレーデッドインデックスコアの寸法を正確に見積もりやすくなる。さらに、コアの寸法は、光ファイバの接続性能を評価する上で関係するため、漏洩モードをしっかりと制御することは接続上重要である。
【００６７】
したがって、本発明による例示の多モード光ファイバは、典型的に、ディプレストグレーデッドインデックス中心コア（例えばアルファインデックスコア）およびディプレストトレンチを含む設定屈折率プロファイルを有する。図２は、本発明による例示の光ファイバの設定屈折率プロファイルを図示する。多モード光ファイバは、外側クラッド（例えば外側光学クラッドまたは外部クラッド）によって囲まれる中心コアを含む。この外側クラッドは、典型的に、プリフォーム製造中にガラス層の蒸着が行われた基体管から得られる。中心コアは、外半径Ｒ１と、ディプレスト内側クラッドに関するアルファインデックスプロファイル（すなわちグレーデッドインデックスプロファイル）を有する。中心コアのアルファインデックスプロファイルは、外側クラッドに関する最大屈折率差Δｎ１に対応する最大屈折率値を有する（例えば中心コアの中心において）。
【００６８】
例示の実施形態によれば、中心コアのアルファインデックスプロファイルは、１．９と２．１の間のアルファパラメータ（例えば図２に示すように、１．９５）を有する。中心コアの外半径Ｒ１は、典型的な多モード光ファイバの外半径でよい（例えば約３６．２５ミクロン以下）。典型的に、中心コアの外半径Ｒ１は２３ミクロンと２７ミクロンの間である（例えば約２５．５ミクロン）。中心コアの最大屈折率差Δｎ１は典型的に−１．０×１０−３と０．８×１０−３の間である。
【００６９】
また、多モード光ファイバは、中心コアと外側クラッド（例えば中心コアの直周囲）に配置されたディプレスト内側クラッドを含む。このディプレスト内側クラッドは外半径Ｒ２、幅ｗ１、および外側クラッドに対する屈折率差Δｎｉｎｎｅｒを有する。例示の実施形態によれば、中心コアおよびディプレスト内側クラッドをまとめて「コア領域」と呼ぶ。図示するように、ディプレスト内側クラッドの屈折率差Δｎｉｎｎｅｒは、典型的に幅ｗ１全体において一定である。
【００７０】
例示の実施形態によれば、ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は０．６ミクロンと３．５ミクロンの間である（例えば０．８ミクロンと２．５ミクロンの間）。ディプレスト内側クラッドのそのような幅によって、多モード光ファイバの帯域幅を減らすことなく適切な光コアサイズを容易に得られるようになる。
【００７１】
多モード光ファイバは、典型的に（ｉ）ディプレスト内側クラッドと外側クラッド（例えばディプレスト内側クラッドの直周囲）との間に配置されたディプレストトレンチおよび（ｉｉ）ディプレストトレンチと外側クラッドとの間に配置された外側ディプレストクラッド（例えばディプレストトレンチの直周囲）とを含む。
【００７２】
ディプレストトレンチは、外半径Ｒ３、幅ｗ２、体積Ｖｔｒｅｎｃｈ、および外側ディプレストクラッドに対する屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈとを有する。例示の実施形態によれば、ディプレストトレンチの幅ｗ２は、２．４ミクロンと１０ミクロンの間である。例示の光ファイバは、−６×１０−３と−２×１０−３の間の屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈを有するディプレストトレンチを含む。
【００７３】
上述したようにディプレストトレンチは体積Ｖｔｒｅｎｃｈを有する。本明細書で用いられているように、ディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈは以下の方程式で定義される。
【数３】
0006031276.tif 000004
例示の実施形態によれば、ディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈは、１６５０×１０−３μｍ２と４５００×１０−３μｍ２の間である（例えば３０００×１０−３μｍ２と４０００×１０−３μｍ２の間）。そのようなディプレストトレンチの体積によって、中心コアの外半径が典型的な多モード光ファイバよりも小さくなるように漏れ損失を制御し、それによって製造コストを削減しながら他の光ファイバの特性を維持する。
【００７４】
外側ディプレストクラッドは、外半径Ｒ４と、外側クラッドに対する屈折率差Δｎ２とを有する。外側ディプレストクラッドの外半径Ｒ４は、典型的に、３０ミクロンと４７ミクロンの間である（例えば約３０ミクロンと４５ミクロンの間）。例示の実施形態によれば、外側ディプレストクラッドの屈折率差Δｎ２は、−１８×１０−３と−１２×１０−３の間である。上述したように、例示の光ファイバは、外側ディプレストクラッドに対する屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが−６×１０−３と−２×１０−３であるディプレストトレンチを含む。したがって、一部の例示の実施形態によれば、外側クラッドに対するディプレストトレンチの屈折率（すなわちΔｎｔｒｅｎｃｈ＋Δｎ２）は−２４×１０−３と−１４×１０−３の間である。
【００７５】
例示の実施形態によれば、ディプレスト内側クラッドは、外側ディプレストクラッドに対する屈折率の差が約−２×１０−３と２×１０−３の間である。すなわち、ディプレスト内側クラッドと外側ディプレストクラッドの間の屈折率の差は−２×１０−３と２×１０−３の間でもよい。この関係は、以下の数式を用いてさらに説明できる。
Δｎｉｎｎｅｒ＝Δｎ２±２×１０−３
【００７６】
さらに、図２は、外側クラッドに対する屈折率の差が一定のクラッド層（例えばディプレスト内側クラッド、ディプレストトレンチ、および外側ディプレストクラッド）を図示する。ただし、本発明による例示の光ファイバは、放射位置（例えば台形、三角形、またはアルファプロファイル）の関数に応じて変化する１つ以上の屈折率の差を有することができる。一定でない屈折率を有するクラッド層に関しては、それぞれの屈折率の差は、クラッド層およびそのそれぞれの基準クラッド（例えば外側クラッド層）との絶対値における最大の屈折率の差となる。外側ディプレストクラッドが一定でない屈折率を有する程度に、ディプレストトレンチパラメータ（例えばΔｎｔｒｅｎｃｈおよびディプレストトレンチ体積）を外側ディプレストクラッドの最内部に関して算出する。
【００７７】
当業者は、外側クラッドが典型的に一定の屈折率を有することを認識するであろう。そのため、外側クラッドが一定でない屈折率を有する場合、屈折率の差は、典型的に、外側クラッドの最内部（すなわち中心コアに最も近く、光ファイバ内の光信号の伝播に影響する外側クラッドの部分）について計測される。
【００７８】
同じ中心コア寸法および外側クラッド位置（すなわち外側クラッドの内半径が約３０ミクロンと４５ミクロン）の間であるが、ディプレストトレンチを有さない（例えば図１の多モード光ファイバ）ディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバと比較すると、本例示の多モード光ファイバは光学的性能特性が改善している。特に、図２の屈折率プロファイルを有し、ディプレストトレンチ体積Ｖｔｒｅｎｃｈが１６５０×１０−３μｍ２と４５００×１０−３μｍ２の間、内側ディプレストクラッド幅ｗ１が０．６ミクロンと３．５ミクロンの間、およびディプレストトレンチ幅ｗ２が２ミクロンと１０ミクロンの間である例示の光ファイバの光学的性能は大幅に改善したものであった。実際、本例示の光ファイバは、減衰量とともに、帯域幅、光コアサイズ、および開口数が減少し、ファイバ−の長さに対する依存性が低くなっている。
【００７９】
さらに、同じ中心コア寸法を有するがディプレストトレンチがないディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバ（例えば図１の多モード光ファイバ）と比較すると、ディプレストトレンチを含む例示の光ファイバは、光学的性能特性を低減させることなく、外側クラッドが中心コアに近く配置できるようにすることが可能である（すなわち外側クラッドの内半径が大幅に減少）。中心コアサイズおよび光学的性能特性を維持しながら外側クラッドの内半径を減少させることによって、製造コストの削減が容易となる。
【００８０】
上記の利点を表１および表２（以下）を参照してさらに説明する。表１は、例示の光ファイバと比較光ファイバのファイバプロファイルパラメータをシミュレーションしたものである。表２は、同じ例示の光ファイバと比較光ファイバの性能特性をシミュレーションしたものである。例示の光ファイバと比較光ファイバは、類似のグレーデッドインデックス中心コアであるが、異なる外側クラッド位置、および様々なトレンチ特性を含む（トレンチを含む例示の光ファイバと比較光ファイバを「例Ｔ＃」として示す。
【００８１】
【表１】
0006031276.tif 000005
【００８２】
各光ファイバに対して、表１は、外側ディプレストクラッドの外半径Ｒ４、中心コアの外半径Ｒ１、中心コアの最大屈折率差Δｎ１、中心コアの最大屈折率差Δｎ１と外側ディプレストクラッドの屈折率差Δｎ２の間の差Δｎ１−Δｎ２、外側ディプレストクラッドに対するディプレストトレンチの屈折率の差Δｎｔｒｅｎｃｈ、ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１、ディプレストトレンチの幅ｗ２、およびディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈの項目を設けている。各光ファイバのグレーデッドインデックス中心コアは、１．９６のアルファパラメータを有する。さらに、各光ファイバに対して、ディプレスト内側クラッドの屈折率差Δｎｉｎｎｅｒは、外側ディプレストトレンチの屈折率の差Δｎ２に等しい。比較例１、２、および３は、ディプレストトレンチを含まず、したがって表１のあるパラメータに対する値を持たない。
【００８３】
上述したように、表２は、表１の例示の光ファイバと比較光ファイバの性能特性をシミュレーションしたものである。
【００８４】
【表２】
0006031276.tif 000006
【００８５】
表２において、全モード励振帯域幅値は、１キロメートルにおいて計測され、２波長および８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルが与えられている。全モード励振帯域幅は、ここにその全部として参照文献として組み込まれるＦＯＴＰ−２０４標準によって定義される標準化光ファイバ帯域幅計測方法を用いて得られる。この方法において、光源は多モード光ファイバの全モードに対して均一に光を入射させる。すべてのモードが均一に入射されるため、この計測方法は漏れ損失を検出する上で特に効果的である。この全モード励振帯域幅計測方法は、異なる光ファイバ長に対して全モード励振帯域幅を計測させた場合の最低実効屈折率に対応し、したがって最大漏れ損失に対応する、最高次モードに対する漏れ損失を検出するのに特に効果的である。帯域幅計測値の再現性を改善するためには、少なくとも５５ミクロンのコア直径と０．２１０±０．０１の開口数とを有する大コアステップ型光ファイバを用いて全モード励振モードを濾過する。大コアステップ型光ファイバは２メートル±０．２メートルの長さで、試験対象の光ファイバに接続される。
【００８６】
５００メートル（すなわちＯＦＬ−ＢＷ０．５ｋｍ）にわたって計測された全モード励振帯域幅は、８キロメートル（すなわちＯＦＬ−ＢＷ８ｋｍ）にわたって計測された全モード励振帯域幅と比較できる。この２つの計測帯域幅の差は、相対的割合で表され、５００メートルで計測された帯域幅と、８キロメートルで計測された帯域幅との間の帯域幅の損失に相当する。
【００８７】
この全モード励振帯域幅差はΔＢで示す。このとき、
【数４】
0006031276.tif 000007
である。全モード励振帯域幅差ΔＢは、漏れ損失の重要な指標として用いることができ、２つの波長、すなわち８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルに対するものである。
【００８８】
導出コアサイズ計測は、ＩＥＣ６０７９３−１−２０方法Ｃに従って実行される。ＩＥＣ６０７９３−１−２０の技術レポートは、ここにその全部が参照文献として組み込まれる。ＩＥＣ６０７９３−１−２０方法Ｃは、ＯＦＬにしたがって光ファイバの一端における断面において近視野特性とも呼ばれる近視野配光を分析し、曲線の当てはめを行うか、またはそれを行わずにコア直径を計算することによって、光ファイバの中心コアの断面直径を決定する。８５０ナノメートルの波長における光ファイバのコアサイズは、ＩＥＣ６０７９３−１−２０方法Ｃを用いて、曲線当てはめを行わずに、ｋレベルの計測パターンから直接導出される。この場合ｋ＝２．５％である。この計測コアサイズ値をΦｃｏｒｅとする。典型的に、計測コアサイズ値Φｃｏｒｅはグレーデッドインデックスコア直径と比較される。
【００８９】
例Ｔ１
例Ｔ１は、図２に図示したように屈折率プロファイルを有する例示の光ファイバである。表１に示すように、中心コアの外半径Ｒ１は２５．５ミクロン、外側ディプレストクラッドの外半径Ｒ４は４０ミクロンである。Δｎ１−Δｎ２の値は１５．８×１０−３である。ディプレストトレンチは、外側ディプレストクラッドに対して屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが−２×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが３２８５×１０−３μｍ２および幅ｗ２が８．５ミクロンである。さらに、ディプレストトレンチは、中心コアの外半径Ｒ１から１ミクロンの位置に配置される（すなわちディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は１ミクロン）。
【００９０】
例Ｔ１の性能特性を表２に記載する。１０００メートルの光ファイバに対して計測された全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて１９００ＭＨｚ・ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて１６６０ＭＨｚ．ｋｍである。さらに、ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長に対してそれぞれ０．５パーセントおよび１３．０パーセントである。ΔＢの値は、８５０ナノメートルの波長に対して１０パーセントより小さく、１３００ナノメートルの波長に対して３０パーセントより小さい。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは５２．６ミクロンに等しい。
【００９１】
例Ｔ１は比較例１と比較できる。例１は、同じコア寸法で、コアの中心から同じ半径のところに外側クラッド配置された、ダウンドーピングされた多モード光ファイバ（すなわちディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバ）に相当する。ただし、例１はディプレストトレンチを含まない。したがって、例１において、中心コアの外半径Ｒ１、半径Ｒ４、およびΔｎ１−Δｎ２の値は例Ｔ１と同じであるが、予測できるように、値Δｎｔｒｅｎｃｈおよびディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈはゼロである。
【００９２】
表２に記載のように、例１による１０００メートルの光ファイバは、８５０ナノメートルにおいて１８５０ＭＨｚ．ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて１４５０ＭＨｚ．ｋｍの全モード励振帯域幅を示す。さらに、ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長に対してそれぞれ４．０パーセントおよび３１．２パーセントである。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは５０．８ミクロンに等しい。
【００９３】
したがって、例１による光ファイバと比較すると、例Ｔ１による光ファイバは、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの両方において、ΔＢの値が減少する。例Ｔ１に対する全モード励振帯域幅が例１を超過しないため、ディプレストトレンチを追加しても全モード励振帯域幅を損なわない。さらに、２メートル光ファイバにおける計測コアサイズとグレーデッドインデックス中心コアの実際の直径（すなわち２×Ｒ１）との差が２ミクロンより小さいため、ディプレストトレンチによる漏洩モードに影響が制限される。
【００９４】
例Ｔ１および例１による光ファイバの異なる性能特性を、２つの光ファイバの異なる屈折率プロファイルによって説明する。実際、ディプレストトレンチが存在しないと、例１の外側クラッドはグレーデッドインデックスコアに近すぎ、その結果、最高次コアモードに対する漏れ損失が高くなる。結果的に、例１において、最高次コアモード（すなわち所望の最高次誘導モード）は、光ファイバ長とともに大幅に減衰し、長い光ファイバ長におけるモード帯域幅の演算につながらない。例１において、光ファイバに保持されるモードの数は、光ファイバ長が長いと大幅に減少するため、全モード励振帯域幅は光ファイバ長とともに増加するが、計測コアサイズは減少する。したがって、全モード励振帯域幅は、特に、漏れ損失が高くなる１３００ナノメートル（例えばΔＢが３０パーセントより大きい）において、光ファイバ長に大幅に依存するようになる。さらに、減衰量は、ディプレストトレンチを有する光ファイバよりも高くなる可能性がある。
【００９５】
したがって、例Ｔ１は例１と比較すると、改善した性能特性を示す。実際、全モード励振帯域幅、コアサイズ、および開口数の長さに対する依存性と同様に、減衰量は所与の外側クラッド位置において減少する。
【００９６】
例Ｔ２
例Ｔ２は、図２に図示するように屈折率プロファイルを有する例示の光ファイバである。例Ｔ１と比較すると、例Ｔ２は、ディプレストトレンチを除いて同じ屈折率プロファイルパラメータを有する。表１に示すように、例Ｔ２は、屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが３×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが４２７６×１０−３μｍ２、および幅ｗ２が７．５ミクロンであるディプレストトレンチを含む。グレーデッドインデックスコアとディプレストトレンチとの間の距離（すなわちｗ１）は例Ｔ１と同じである。
【００９７】
例Ｔ２の性能特性を表２に示す。具体的には、１０００メートルの光ファイバに対して計測された全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて４１７０ＭＨｚ・ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて１７００ＭＨｚ．ｋｍである。ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長においてそれぞれ０．１パーセントおよび−０．９パーセントである。ΔＢの値は、８５０ナノメートルにおいて１０パーセントより小さく１３００ナノメートルにおいて３０パーセントより小さい。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは５２．４ミクロンである。
【００９８】
例Ｔ２も例１と比較できる。例Ｔ２による光ファイバは、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの両方において例１のΔＢ値よりも小さいΔＢの値を有する。さらに、ディプレストトレンチを追加しても（例Ｔ２と同様）、全モード励振帯域幅は損なわれない。例Ｔ２において、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルにおいて１キロメートルにわたって計測される全モード励振帯域幅は例１よりも大きい。さらに、２メートル光ファイバにおける計測コアサイズは、グレーデッドインデックス中心コアの直径と２ミクロンよりも大きい差はない（すなわち２×Ｒ１）ため、ディプレストトレンチによる追加の漏洩モードの影響は制限される。したがって、例Ｔ１と同様に、例Ｔ２による光ファイバは、例１の光ファイバと比較すると改善した性能特性を示す。実際、減衰量と、全モード励振帯域幅、コアサイズ、および開口数の長さに対する依存性は、所与の外側クラッド位置において減少する。
【００９９】
例Ｔ３
例Ｔ２と比較すると、ディプレストトレンチの幅ｗ２が例Ｔ２の７．５ミクロンではなく３ミクロンであることを除いて、例Ｔ３は同じ屈折率プロファイルパラメータを有する。結果的に、ディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈは、例Ｔ２の４２７６×１０−３μｍ２ではなく１５８３×１０−３μｍ２となる。例Ｔ３において、ディプレストトレンチの外半径Ｒ３は２９．５ミクロン（すなわち表１におけるＲ１＋ｗ１＋ｗ２）である。
【０１００】
表２に示すように、例Ｔ３において、ΔＢの値は８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長において、それぞれ１０．０パーセントおよび５．５パーセントである。ΔＢの値は、同じ外側クラッド位置であるがディプレストトレンチ体積が大きい例Ｔ１およびＴ２と比較すると、８５０ナノメートルにおいて大幅に増加する。したがって、例Ｔ３のディプレストトレンチ体積は、特に８５０ナノメートルにおいて、最高次コアモードの漏れ損失をあまり効果的に制限しない。その結果、例Ｔ３の光ファイバは、光ファイバ長に依存する全モード励振帯域幅の影響を受けることになる。
【０１０１】
例Ｔ４
例Ｔ４は、図２に図示するような屈折率プロファイルを有する別の例示の光ファイバである。ディプレストトレンチは、屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが−４×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが３６１９×１０−３μｍ２、および幅ｗ２が５ミクロンである。ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は０．８ミクロンである。
【０１０２】
表２に示すように、例Ｔ４において、１０００メートルの光ファイバに対して計測される全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて２２２５ＭＨｚ．ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて６４０ＭＨｚ．ｋｍである。さらに、ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長においてそれぞれ０．２パーセントおよび２２．５パーセントである。ΔＢの値は、８５０ナノメートルにおいて１０パーセントより小さく、１３００ナノメートルにおいて３０パーセントより小さい。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは５２．４ミクロンである。
【０１０３】
例Ｔ４は例１と比較してもよい。ΔＢの値は、両方の波長において減少しており、８５０ナノメートルにおいて大幅に減少している。これらの結果をみると、ディプレストトレンチのない同じ光ファイバと比較すると、８５０ナノメートルにおいて漏れ損失が特に減少していたことがわかる。
【０１０４】
図３は、例１および例Ｔ４の計測コアサイズを比較する追加情報を提示するものである。実際、図３は、２メートルと２キロメートルの間の光ファイバ長の関数として計測光コアサイズを図示している。曲線１０は、グレーデッドインデックス中心コアの５１ミクロンの直径（すなわち２×Ｒ１）を示す。この５１ミクロンの直径は屈折率プロファイルパラメータであり、光ファイバ長から独立している。また、図３は曲線１２および１４を含み、それぞれ、光ファイバ長の関数として例Ｔ４および例１に対する計測光コアサイズを示す。曲線１２および１４を比較すると、曲線１２の計測コアサイズは、（ｉ）曲線１４よりも曲線１０に近く、（ｉｉ）光ファイバ長への依存性が低いことがわかる。したがって、例Ｔ４による光ファイバは、例１による光ファイバよりも良好の性能特性を有する。曲線１２と曲線１４との違いをみると、例Ｔ４は例１よりも低い漏れ損失を示していることがわかる。すなわち、例Ｔ４のディプレストトレンチは、グレーデッドインデックス中心コアの所望の誘導モードを限定しながら（計測コアサイズの長さへの低依存性でもわかる）、ディプレストトレンチによって発生した追加の漏洩モードの存在を制限する（グレーデッドインデックス中心コアの直径に近いコアサイズでわかる）。
【０１０５】
また、図４は、例Ｔ４が例１による光ファイバよりも良好の性能特性を有するという結論を裏付けしている。図４は、任意の単位において、例Ｔ４による例示の光ファイバに対する径方向オフセットの関数として屈折率および近視野輝度を図示する。曲線１６は屈折率プロファイルを示す。曲線１８は２メートルの光ファイバにわたる光の伝播後の近視野輝度を示す。曲線２０は２キロメートルの光ファイバにわたる光の伝播後の近視野輝度を示す。図４は、光ファイバ長が近視野特性を若干修正するのみであり、近視野特性はグレーデッドインデックス中心コアの屈折率プロファイルと密に相関していることを示す。
【０１０６】
したがって、例Ｔ１および例Ｔ２と比較すると、例Ｔ４による光ファイバは、例１と比較すると改善した性能特性を示す。実際、減衰量と、全モード励振帯域幅、コアサイズ、および開口数の長さに対する依存性は、所与の外側クラッド位置において減少する。
【０１０７】
例Ｔ５
例Ｔ５は、図２に図示するような屈折率プロファイルを有する別の例示の光ファイバである。このディプレストトレンチは、屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが−４×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが３７０７×１０−３μｍ２、および幅ｗ２が５ミクロンである。ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は１．５ミクロンである。
【０１０８】
例Ｔ５の性能特性を表２に示す。ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長において、それぞれ０．２パーセントおよび９．３パーセントである。ΔＢの値は、８５０ナノメートルにおいて１０パーセントより小さく、１３００ナノメートルにおいて３０パーセントより小さい。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは、５２．４７ミクロンであり、これは計測コアサイズがグレーデッドインデックス中心コアの外直径（すなわち２×Ｒ１）の２ミクロン以内だということを意味する。例Ｔ５は、例Ｔ４のディプレストトレンチと同じ幅ｗ１および屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈを有するディプレストトレンチを含むが、例Ｔ５は、例Ｔ４のディプレスト内側クラッドよりも広い（すなわちｗ１より大きい）ディプレスト内側クラッドを含む。したがって、例Ｔ５のディプレストトレンチは、例Ｔ４のディプレストトレンチよりも中心コアから離れている。表２に示すように、このような修正によって、１３００ナノメートルにおける全モード励振帯域幅を改善し、８５０ナノメートルにおける全モード励振帯域幅を若干のみ減らす。しかしながら、例Ｔ５は、例Ｔ４の計測コアサイズよりも若干（すなわち２ミクロンより小さい）大きい計測コアサイズを示す。
【０１０９】
例Ｔ５も、例１と比較できる。例Ｔ５による光ファイバは、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの両方において例１のΔＢ値よりも小さいΔＢの値を有する。したがって、例Ｔ２および例Ｔ４と同様に、例Ｔ５による光ファイバは、例１と比較すると、特に漏れ損失に関して改善した性能特性を示す。実際、減衰量と、全モード励振帯域幅、コアサイズ、および開口数の長さに対する依存性は、所与の外側クラッド位置において減少する。
【０１１０】
例Ｔ６
例Ｔ６は、図２に図示するような屈折率プロファイルを有する別の例示の光ファイバである。例Ｔ４および例Ｔ５と比較すると、例Ｔ６は同じ屈折率プロファイルパラメータを有するが、例Ｔ６は、例Ｔ４および例Ｔ５のディプレスト内側クラッドよりも広い（すなわちｗ１より大きい）ディプレスト内側クラッドを含む。したがって、例Ｔ６のディプレストトレンチは例Ｔ４および例Ｔ５のディプレストトレンチよりも中心コアから離れている。
【０１１１】
例Ｔ６において、ディプレストトレンチは、屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが−４×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが４３９８×１０−３μｍ２、および幅ｗ２が５ミクロンである。ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は７ミクロンである。
【０１１２】
表２に示すように、例Ｔ６による光ファイバは、１０００メートルの光ファイバに対して計測された全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて１１２０ＭＨｚ．ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて１０３５ＭＨｚ．ｋｍを示す。さらに、ΔＢの値は、それぞれ、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長に対して０．９パーセントおよび５．１パーセントである。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは、６２．２ミクロンに等しい。
【０１１３】
例Ｔ４および例Ｔ５において、ディプレストトレンチ体積Ｖｔｒｅｎｃｈは漏れ損失を制限する程度に大きい。その結果、ΔＢは比較例１と比較すると大幅に減少し、同じ中心コア寸法および同じ外側クラッド位置を有するがディプレストトレンチはない。しかしながら、例Ｔ６において、ディプレストトレンチは効果的に配置されていない。ディプレストトレンチに起因する追加の漏洩モードは、非常に小さい漏れ損失を有し、それによってコアサイズ計測が大幅に歪められる。その結果、例Ｔ６による光ファイバに対する計測コアサイズは、屈折率プロファイルからの中心コア直径よりも１２ミクロン大きい。
【０１１４】
図３は、例１および例Ｔ６の計測コアサイズを比較する追加情報を提供する。実際、図３は、計測光コアサイズを２メートルと２キロメートルの間の光ファイバ長の関数として図示する。上述したように、曲線１０は、グレーデッドインデックス中心コア（すなわち２×Ｒ１）の５１ミクロンの直径を示す。また、図３は、例Ｔ６に対する計測光コアサイズを光ファイバ長の関数として示す曲線２２を含む。曲線１４と２２を比較すると、曲線１４の計測コアサイズは、曲線２２よりも曲線１０に近いことがわかる。これは、例Ｔ６のディプレストトレンチが中心コアから離れすぎていることを示す。その結果、短い光ファイバ長に対して多すぎる漏洩モードが伝播し、それによって短い光ファイバ長に対して計測コアサイズが増加する。
【０１１５】
さらに、図５は、任意の単位の屈折率および近視野輝度を例Ｔ６の径方向オフセットの関数として図示する。曲線２４は、屈折率プロファイルを示す。曲線２６は、光が２メートルの光ファイバ上を伝播した後の近視野輝度を示す。曲線２８は、光が２キロメートルの光ファイバを伝播した後の近視野輝度を示す。図５は、光ファイバ長が近視野特性に対して大きく影響することを示している。さらにＩＥＣ６０７９３−１−２０、方法Ｃに従って曲線２６を分析することによって決定されたグレーデッドインデックス中心コアの直径は、曲線２８を分析することによって計測されたものよりも大幅に大きくなるであろう。したがって、例Ｔ６は例Ｔ４と同様にして漏洩モードを制御しない。実際、上述したように、例Ｔ６のディプレストトレンチは中心コアから離れ過ぎており、短い光ファイバ長に対して伝播する漏洩モードが多すぎる（例えば短い光ファイバ長に対して計測コアサイズが増加する）。
【０１１６】
例Ｔ７
例Ｔ７は、図２に示すような屈折率プロファイルを有する別の例示の光ファイバである。中心コアは２５．５ミクロンの外半径Ｒ１を有し、外側ディプレストクラッドは３５ミクロンの外半径Ｒ４を有する。Δｎ１−Δｎ２の値は、１５．８×１０−３である。ディプレストトレンチは屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが４×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが３７０７×１０−３μｍ２、および幅ｗ２が５ミクロンである。ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は１．５ミクロンである。
【０１１７】
表２に示すように、例Ｔ７において、１０００メートルの光ファイバに対して計測された全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて２０１５ＭＨｚ．ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて２１４０ＭＨｚ．ｋｍである。さらに、ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長において、それぞれ２．９パーセントおよび３．７パーセントである。ΔＢの値は、８５０ナノメートルにおいて１０パーセントより小さく、１３００ナノメートルにおいて３０パーセントより小さい。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは５２．７ミクロンである。
【０１１８】
例Ｔ７は例２と比較できる。例２は、同じコア寸法を有し、コアの中心から同じ半径に位置する外側クラッドを有するダウンドーピングされた多モード光ファイバ（すなわちディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバ）に相当する。しかしながら、例２はディプレストトレンチを含まない。したがって、例２において、中心コアの外半径Ｒ１、半径Ｒ４、およびΔｎ１−Δｎ２の値は、例Ｔ７と同じであるが、当然ながら値ΔｎｔｒｅｎｃｈおよびディプレストトレンチＶｔｒｅｎｃｈの体積はゼロである。
【０１１９】
表２に示すように、例２による光ファイバは、１０００メートルの光ファイバに対して計測された全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて１９７０ＭＨｚ．ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて２１１０ＭＨｚ．ｋｍを示す。さらに、ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長に対して、それぞれ１１．３パーセントおよび３９．６パーセントである。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは４９．７ミクロンに等しい。
【０１２０】
したがって、例Ｔ７による光ファイバは、例２と比較すると、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの両方において減少するΔＢの値を有する。例Ｔ７に対する全モード励振帯域幅が例２よりも大きいため、ディプレストトレンチを追加しても全モード励振帯域幅を損なわない。例Ｔ７においてディプレストトレンチを追加すると２メートルの光ファイバの計測コアサイズは増加するが、計測コアサイズは、グレーデッドインデックス中心コアの実際の直径と２ミクロンよりも大きくは差はない（すなわち２×Ｒ１）。
【０１２１】
図６は、例Ｔ７が例２よりもより効果的に漏洩モードを制御することを示す。図６は、例Ｔ７および例２に対するグループモード数の関数として損失（ｄＢ／ｋｍ）を図示する。各光ファイバに対して、一方のデータセットが８５０ナノメートルにおける計測値に反映され、他方のデータセットが１３００ナノメートルにおける計測値に反映される。
【０１２２】
特に、例２において、ひし形のデータ点は８５０ナノメートルにおける損失を表し、四角形のデータ点は１３００ナノメートルにおける損失を表す。例Ｔ７において、三角形のデータ点は８５０ナノメートルにおける損失を表し、円形のデータ点は１３００ナノメートルにおける損失を表す。
【０１２３】
図６に示すように、例２の最高次コアモードに対して、損失は例Ｔ７よりも大幅に大きい。例２は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルにおいて、それぞれ２ｄＢ／ｋｍおよび０．８ｄＢ／ｋｍの損失を有する。例Ｔ７は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルにおいて、それぞれ１．９ｄＢ／ｋｍおよび０．５ｄＢ／ｋｍの損失を有する。
【０１２４】
したがって、例Ｔ７は例２と比較すると改善した性能特性を有する。実際、減衰量と、全モード励振帯域幅、コアサイズ、および開口数の長さに対する依存性は、所与の外側クラッド位置において減少する。
【０１２５】
例Ｔ８
例Ｔ７と比較して、例Ｔ８は同じ屈折率プロファイルパラメータを有するが、例Ｔ８は例Ｔ７のディプレスト内側クラッドよりも狭い（すなわちｗ１より小さい）ディプレスト内側クラッドを含む。したがって、例Ｔ８のディプレストトレンチは、例Ｔ７のディプレストトレンチよりも中心コアに近い。例Ｔ８に対して、ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は０．５ミクロンで、ディプレストトレンチは体積Ｖｔｒｅｎｃｈが３５８１×１０−３μｍ２である。
【０１２６】
表２に示すように、例Ｔ８において、１０００メートルの光ファイバに対して計測された全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて１６９０ＭＨｚ．ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて５９０ＭＨｚ．ｋｍである。さらに、ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長において、それぞれ１．２パーセントおよび４０．９パーセントである。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは、５１．６ミクロンである。ディプレストトレンチがグレーデッドインデックス中心コアに非常に近いため、例Ｔ８は例Ｔ７よりも小さい全モード励振帯域幅を示す。
【０１２７】
さらに、例Ｔ８のディプレストトレンチは例Ｔ７に近い体積Ｖｔｒｅｎｃｈを有するけど、例Ｔ８のディプレストトレンチの位置は１３００ナノメートルにおいて低いΔＢを容易に達成できない。その結果、ΔＢは例Ｔ８の３０パーセントよりも大幅に大きくなる。
【０１２８】
例Ｔ９
例Ｔ９は、図２に図示するような屈折率プロファイルを有する別の例示の光ファイバである。例Ｔ７と比較すると、例Ｔ９は、ディプレストトレンチの屈折率の差Δｎｔｒｅｎｃｈが例Ｔ７にあるような−４×１０−３ではなく−７×１０−３であることを除いて同じ屈折率プロファイルパラメータを有する。したがって、例Ｔ９も、例Ｔ７よりも大きい６４８７×１０−３μｍ２ディプレストトレンチ体積Ｖｔｒｅｎｃｈを有する。
【０１２９】
表２に示すように、例Ｔ９において、１０００メートルの光ファイバに対して計測された全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて３２５０ＭＨｚ．ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて８７５ＭＨｚ．ｋｍである。さらに、ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長において、それぞれ２．０パーセントおよび２４．６パーセントである。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは５３．２ミクロンである。
【０１３０】
例Ｔ９の光ファイバにおいて、ディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈは、特に８５０ナノメートルにおいて、全モード励振帯域幅のファイバー長に対する依存性を制限できる程度に大きい。したがって、ディプレストトレンチの深さ（すなわちディプレストトレンチの屈折率の差Δｎｔｒｅｎｃｈの絶対値）およびディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈは大きすぎる。その結果、短い光ファイバ長上を伝播する漏洩モードが多すぎる。これによって近視野特性を損ない、短い光ファイバ長に対して計測コアサイズを増加させる。実際、計測コアサイズは５３ミクロンより大きい（すなわちグレーデッドインデックス中心コアの実際の直径より２ミクロン大きい、２×Ｒ１）。したがって、計測コアサイズはファイバ長に依存する。これによって、コアサイズ計測に歪みが生じ、接続目的において障害となり得る。
【０１３１】
例Ｔ１０
例Ｔ１０は、図２に図示するような屈折率プロファイルを有する別の例示の光ファイバである。例Ｔ１０は、例Ｔ９と同じ屈折率プロファイルパラメータを有するが、例Ｔ１０は例Ｔ９のディプレスト内側クラッドよりも広い（すなわちｗ１が大きい）ディプレスト内側クラッドを含む。したがって、例Ｔ１０のディプレストトレンチは例Ｔ９のディプレストトレンチよりも中心コアから離れている。
【０１３２】
例Ｔ１０において、ディプレストトレンチは屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが−７×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが６４８２×１０−３μｍ２、および幅ｗ２が４．５ミクロンである。ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は５ミクロンである。
【０１３３】
表２に示すように、例Ｔ１０において、１０００メートルの光ファイバに対して計測された全モード励振帯域幅は、８５０ナノメートルにおいて１２２５ＭＨｚ．ｋｍ、１３００ナノメートルにおいて１２２０ＭＨｚ．ｋｍである。さらに、ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長において、それぞれ０．４パーセントおよび４．３パーセントである。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは５９．９ミクロンである。
【０１３４】
例Ｔ１０の光ファイバにおいて、ディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈは８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルにおける全モード励振帯域幅のファイバ長に対する依存性を制限する程度に十分大きい。しかしながら、このディプレストトレンチの体積Ｖｔｒｅｎｃｈは、過度に大きく、深く、グレーデッドインデックス中心コアから離れている。その結果、短い光ファイバ長に対して伝播する漏洩モードが多すぎることになり、それが近視野特性を損ない、短い光ファイバ長に対して計測コアサイズを増加させる。実際、計測コアサイズは、５３ミクロンより大きい（すなわちグレーデッドインデックス中心コアの実際の直径より２ミクロン大きい、２×Ｒ１）。したがって、計測コアサイズはファイバ長に依存する。これによって、コアサイズ計測に歪みが生じ、接続目的において障害となり得る。
【０１３５】
例Ｔ１１
例Ｔ１１は、図２に図示するような屈折率プロファイルを有する別の例示の光ファイバである。ディプレストトレンチは、屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが−３．６×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが３７８８×１０−３μｍ２、および幅ｗ２が５．５ミクロンである。ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は１．５ミクロンである。外側ディプレストクラッドの外半径Ｒ４は、４６．５ミクロンである。
【０１３６】
例Ｔ１１の性能特性はを表２に示す。ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長において、それそれ０．２パーセントおよび０．６パーセントであり、これは極めて低い。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは５３．７ミクロンに等しく、２メートルの光ファイバでの計測コアサイズがグレーデッドインデックス中心コアの直径２ミクロンよりも大きい差はない（すなわち２×Ｒ１）ことを意味する。
【０１３７】
例Ｔ１１は低漏れ損失を示す。実際、減衰量と、全モード励振帯域幅、コアサイズ、および開口数の長さに対する依存性は、所与の外側クラッド位置において減少する。
【０１３８】
例Ｔ１２
例Ｔ１２は、図２に図示するような屈折率プロファイルを有する別の例示の光ファイバである。ディプレストトレンチは、屈折率差Δｎｔｒｅｎｃｈが−５×１０−３、体積Ｖｔｒｅｎｃｈが３６４４×１０−３μｍ２、および幅ｗ２が４ミクロンである。ディプレスト内側クラッドの幅ｗ１は２ミクロンである。外側ディプレストクラッドの外半径Ｒ４は、３２ミクロンである。
【０１３９】
例Ｔ１２の性能特性を表２に示す。ΔＢの値は、８５０ナノメートルおよび１３００ナノメートルの波長において、それぞれ６．０パーセントおよび６．９パーセントである（すなわち両方の値は１０パーセントより小さい）。さらに、コアサイズΦｃｏｒｅは４９．６ミクロンに等しく、２メートル光ファイバにおける計測コアサイズは、グレーデッドインデックス中心コアの直径と２ミクロンよりも大きい差はない（すなわち２×Ｒ１）ことを意味する。
【０１４０】
例Ｔ１２は、低漏れ損失を示す。実際、減衰量と、全モード励振帯域幅、コアサイズ、および開口数の長さに対する依存性は、所与の外側クラッド位置において減少する。
【０１４１】
例Ｔ１２も例３と比較できる。例３は同じコア寸法を有するダウンドーピングされた多モード光ファイバ（すなわちディプレストグレーデッドインデックス多モード光ファイバ）に相当する。しかしながら、例３はディプレストトレンチを含まない。さらに、例３の半径Ｒ４は４１ミクロンである。さらに、例３の外側クラッドは例１２の外側クラッドよりも中心コアから離れている。例３の半径Ｒ４が大きい（すなわち例１２と比較して半径方向に９ミクロン大きい）と、８５０ナノメートルにおいて１０パーセント未満、１３００ナノメートルにおいて３０パーセント未満のΔＢ値を達成しやすくなる。ただし、上述したように、コアの近くに配置された外部クラッドを用いてディプレスト光ファイバを製造することは容易で低コストである。したがって、光ファイバの性能（すなわち全モード励振帯域幅、コアサイズ、開口数、減衰量）を低下させることなく、例Ｔ１２の光ファイバの製造コストは下げられる。
【０１４２】
上記を鑑みると、例Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ１１およびＴ１２は、（ｉ）外半径Ｒ１（例えば第１の半径Ｒ１）を有する中心コアおよび最大光コア屈折率を有するアルファプロファイル、（ｉｉ）中心コアの外半径Ｒ１から外半径Ｒ２（例えば第２の半径Ｒ２）に半径方向に伸びるディプレスト内側クラッド、（ｉｉｉ）ディプレスト内側クラッドの外半径Ｒ２から外半径Ｒ３（例えば第３の半径Ｒ３）に延びるディプレストトレンチ、（ｉｖ）ディプレストトレンチの外半径Ｒ３から外半径Ｒ４（例えば第４の半径Ｒ４）に半径方向に伸びる外側ディプレストクラッド、および（ｖ）外側ディプレストクラッドの外半径Ｒ４から半径方向に延びる外部クラッドとを含む例示の多モード光ファイバである。さらに、それらの例による各光ファイバに対して、トレンチＶｔｒｅｎｃｈの体積は、１６５０×１０−３μｍ２と４５００×１０−３μｍ２の間で、第２の半径Ｒ２と第１の半径Ｒ１との差は、０．６ミクロンと３．５ミクロンの間、第４の半径Ｒ４は、３０ミクロンと４７ミクロンの間である。さらに、第３の半径Ｒ３と第２の半径Ｒ２との距離の差は（すなわちトレンチ幅ｗ２）、２．４ミクロンと１０ミクロンの間である。
【０１４３】
これらの例示の光ファイバは改善された性能特性を示す。さらに、例示の光ファイバは、損失が小さく、ディプレストグレーデッドインデックスで、５０ミクロンの多モード光ファイバであり、中心コア外半径は約４７ミクロン以下で、依然として漏れ損失を制御する。
【０１４４】
さらに、８５０ナノメートルの波長の波長において、例示の光ファイバは、５００ＭＨｚ．ｋｍ以上（例えば１０００ＭＨｚ．ｋｍ以上）の全モード励振（ＯＦＬ）帯域幅を有する。１３００ナノメートルの波長において、例示の光ファイバは約５００ＭＨｚ．ｋｍ以上（例えば約１０００ＭＨｚ．ｋｍ以上）全モード励振（ＯＦＬ）帯域幅を有する。さらに、近視野技術を用いた８５０ナノメートルの波長において、例示の光ファイバの２メートルサンプルに対する計測光コアサイズは、±２ミクロンの許容誤差で中心コアの外半径Ｒ１に等しい。８キロメートルにわたって計測された全モード励振帯域幅と比較すると、８５０ナノメートルの波長において、例示の光ファイバは、５００メートルにわたって計測された全モード励振帯域幅が１０パーセントよりも小さく減少する。同様に、８キロメートルにわたって計測された全モード励振帯域幅と比較すると、１３００ナノメートルの波長において、例示の光ファイバは、５００メートルにわたって計測された全モード励振帯域幅が３０パーセントよりも小さく減少する。
【０１４５】
さらに、例示の光ファイバの屈折率プロファイルは、外側クラッドと中心コアの外半径の間の半径方向の距離を削減することによって、光ファイバ性能特性（すなわち全モード励振帯域幅、コアサイズ、開口数、減衰量）を損なうことなく、製造コストを削減しやすくする。
【０１４６】
別の態様によれば、本発明は、上記に従って（例えばＰＣＶＤ法、フッ素ドーピング、および／またはフッ素がドーピングされた蒸着管を使用して）多モード光ファイバの製造方法を含む。
【０１４７】
本明細書および／または図面において、本発明の典型的な実施形態を開示した。本発明はそのような例示の実施形態に限定されない。「および／または」という用語は、羅列された関連項目のいずれかまたは１つ以上からなる全組み合わせを含む。図は概略的な表現であり必ずしも正確に描かれていない。特記する以外は、特定の用語は汎用的および記述的感覚において使用されており、限定を目的としたものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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