(57)【要約】  マクロ曲げ損失及びマイクロ曲げ損失のいずれもが低い光ファイバ。ファイバは７.０より小さいＭＡＣ数及び１４５０ｎｍより短いゼロ分散波長を有する。光ファイバは第一コーティング及び第二コーティングを有すると有利である。第一コーティングは１.０ＭＰａより低いヤング率及び−２５℃より低いガラス転移温度を有する。第二コーティングは第一コーティングを囲み、第二コーティングは１２００ＭＰａより高いヤング率を有する。１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ径曲げ試験によって測定したときのマクロ曲げ損失は５.０ｄＢ/ｍ以下である。光ファイバを有する光ファイバリボン及び光ファイバケーブルも開示される。
2009510520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバにおいて、
屈折率プロファイルを有するコア領域、
前記コア領域を囲む外層環状クラッド領域、
前記外層環状クラッド領域に接して前記クラッド領域を囲む第一コーティングであって、１.０ＭＰａより低いヤング率及び−２５℃より低いガラス転移温度を有する、第一コーティング、及び
前記第一コーティングを囲む第二コーティングであって、１２００ＭＰａより高いヤング率を有する、第二コーティング、
を備え、
前記屈折率プロファイルが、７.０以下のＭＡＣ数、１４５０ｎｍより短いゼロ分散波長、及び５.０ｄＢ/ｍ以下の１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ径曲げ損失を与える、
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記第一コーティングがオリゴマー及び少なくとも１つのモノマーを含有する第一硬化性組成物の硬化生成物であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記第一硬化性組成物の総オリゴマー含有量が約４０重量％と約６０重量％の間であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記第一硬化性組成物の総モノマー含有量が約３５重量％と約５５重量％の間であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項５】
１５５０ｎｍにおける前記２０ｍｍ径曲げ損失が２.０ｄＢ/ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２００５年９月３０日に出願された米国特許出願第１１/２４１２８０号による優先権の恩典を主張する。上記特許出願の明細書の内容は参照として本明細書に含まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は曲げ損失が低い光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００３】
いわゆる「アクセス」で利用される光ファイバ及び構内（ＦＴＴｘ）光ネットワークに利用されるファイバに対しては特に、低曲げ損失光ファイバが長らく必要とされ続けている。光ファイバはそのようなネットワークに、光ファイバを通して伝送される光信号に曲げ損失を誘起する態様で布設され得る。曲げ損失を誘起する、急曲げ半径、光ファイバの圧縮等のような、物理的要求を課し得るいくつかの用途には、光ドロップケーブルアッセンブリ内の光ファイバ布設、ファクトリーインストールドターミネーションシステム（ＦＩＴＳ）にともなう分配ケーブル及び遊びループ、フィーダーと分配ケーブルを接続するキャビネット内に配置される小曲げ半径マルチポート及び分配ケーブルとドロップケーブルの間のネットワークアクセスポイントにおけるジャンパーがある。
【０００４】
光ファイバは一般に、光ファイバまたは光ファイバ束が緩衝チューブ及び／またはマトリックス材料で囲まれるように、ケーブル化される。例えば、共面光ファイバ束はリボンケーブルマトリックス内に封入することができる。光ファイバはルーズチューブ内に配することができ、ルーズチューブケーブルのルーズチューブはゲルのような緩衝材料で満たすことも、無緩衝材料とすることもできる。代りに、硬質プラスチック層で囲まれた軟質プラスチック層のような、プラスチック層にファイバを包み込むことによって緊密に緩衝することができる。その他のケーブル構成も知られている。
【０００５】
本明細書で用いられるような、光ファイバのＭＡＣ数は、１３１０ｎｍにおけるμｍ単位のモードフィールド径をμｍ単位の（２ｍ試験による）ファイバ遮断波長で割った値として定義される。例えば、非特許文献１及び特許文献１を参照されたい。光ファイバのＭＡＣ数が小さくなるほど、一般にマクロ曲げ損失が小さくなるであろうことが知られている。
【０００６】
疎波長分散多重化（ＣＷＤＭ）システム及び応用装置は、１３１０ｎｍウインドウ、Ｓバンド、Ｃバンド及び／またはＬバンドで動作する傾向が益々強まっている。特に１３１０ｎｍウインドウ、Ｓバンド、Ｃバンド及びＬバンドのそれぞれにおいて、アクセス及びＦＴＴｘ光ネットワーク布設に見られるような、光ファイバに課せられる様々な曲げ環境をもつ光システムにおいては、低曲げ損失が望ましい。
【特許文献１】国際公開第０１/２７６６７号パンフレット
【非特許文献１】Unger
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は光ファイバの曲げ損失を低減する手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
屈折率プロファイルを有するコア領域、コア領域を囲む外層環状クラッド領域、外層環状クラッド領域に接して外層環状クラッド領域を囲む第一コーティングであって、１.０ＭＰａより低いヤング率及び−２５℃より低いガラス転移温度を有する、第一コーティング及び、第一コーティングを囲む第二コーティングであって、１２００ＭＰａより高いヤング率を有する、第二コーティングを備える光導波路ファイバが、本明細書に開示される。ファイバの屈折率プロファイルは、７.０以下のＭＡＣ数、１４５０ｎｍより短いゼロ分散波長及び５.０ｄＢ/ｍ以下の１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ径曲げ損失を与える。
【０００９】
第一コーティングはオリゴマー及び少なくとも１つのモノマーを含有する第一硬化性組成物の硬化生成物であることが好ましい。好ましい実施形態において、第一硬化性組成物の総オリゴマー含有量は約４０重量％と約６０重量％の間である。好ましい実施形態において、第一硬化性組成物の総モノマー含有量は約３５重量％と約５５重量％の間である。
【００１０】
１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ径曲げ損失は２.０ｄＢ/ｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
いくつかの好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに１４００ｎｍより短い２ｍファイバ遮断波長を与える。別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに１３３０ｎｍより短い２ｍファイバ遮断波長を与える。
【００１２】
いくつかの好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに１３２５ｎｍより短いゼロ分散波長を与える。別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに１３００ｎｍと１３２５ｎｍの間のゼロ分散波長を与える。
【００１３】
屈折率プロファイルはさらに１２６０ｎｍより短いケーブル遮断波長を与えることが好ましい。
【００１４】
いくつかの好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに１３１０ｎｍにおいて９.０μｍより小さいモードフィールド径を与える。別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに１３１０ｎｍにおいて８.２μｍと９.０μｍの間のモードフィールド径を与える。また別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに１３１０ｎｍにおいて８.６μｍ以下のモードフィールド径を与える。
【００１５】
いくつかの好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに６.２と７.０の間のＭＡＣ数を与える。別の好ましい実施形態において、屈折率プロファイルはさらに６.８以下のＭＡＣ数を与える。
【００１６】
いくつかの好ましい実施形態において、外層環状クラッド領域に対するコアの相対屈折率プロファイルは負ではなく、好ましくは完全に負ではない。別の好ましい実施形態において、外層環状クラッド領域に対するコアの相対屈折率プロファイルは負であるセグメントを少なくとも１つ有する。
【００１７】
水素分圧が０.０１気圧（１０１３Ｐａ）の雰囲気に少なくとも１４４時間さらされた後の１３８３ｎｍにおける光ファイバの最大水素誘起減衰変化は０.０３ｄＢ/ｋｍより小さいことが好ましい。光ファイバの１３８３ｎｍにおける光減衰は１３１０ｎｍにおける光減衰を０.１０ｄＢ/ｋｍは上回らないことが好ましく、１３８３ｎｍにおける光減衰は１３１０ｎｍにおける光減衰より小さいことがさらに一層好ましい。
【００１８】
いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ径曲げ損失は１.０ｄＢ/ｍ以下である。別の好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける２０ｍｍ径曲げ損失は０.５ｄＢ/ｍ以下である。
【００１９】
本明細書には、本発明の光ファイバを有する光ファイバケーブルだけでなく、本発明の光ファイバを有する光ファイバリボンも開示される。
【００２０】
本明細書に説明され、開示される光ファイバによって、約１２６０ｎｍと約１６５０ｎｍの間の複数の動作波長ウインドウにおいて適する性能が可能になることが好ましい。本明細書に説明され、開示される光ファイバによって、約１２６０ｎｍから約１６５０ｎｍまでの複数の波長において適する性能が可能になることがさらに好ましい。好ましい実施形態において、本明細書に説明され、開示される光ファイバは、少なくとも１３１０ｎｍウインドウ及び１５５０ｎｍウインドウにおける動作に適合できる複ウインドウファイバである。
【００２１】
本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、当業者には、説明から明らかであろうし、添付される特許請求の範囲及び図面とともに以下の説明に記述されるように本発明を実施することによって認められるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
その例が添付図面に示される、本発明の現在好ましい実施形態をここで詳細に参照する。
【００２３】
「屈折率プロファイル」は屈折率または相対屈折率と導波路ファイバ半径の間の関係である。
【００２４】
「相対屈折率％」は、
【数１】
2009510520.tif 000003
【００２５】
として定義される。ここで、ｎｉは、別に指定されない限り、領域ｉにおける最大屈折率であり、ｎｃはクラッド領域の平均屈折率である。本明細書で用いられるように、相対屈折率はΔで表され、その値は、別に指定されない限り、％を単位として与えられる。ある領域の屈折率がクラッド領域の平均屈折率より小さい場合、相対屈折率％は負であり、陥没領域または陥没屈折率を有すると称される。ある領域の屈折率がクラッド領域の平均屈折率より大きい場合、相対屈折率％は正であり、その領域は隆起しているといわれるかまたは正屈折率を有するといわれることがある。
【００２６】
導波路ファイバの、別に注記されない限り、本明細書では「分散」と称される、「色分散」は、材料分散、導波路分散及びモード間分散の総和である。単一モード導波路ファイバの場合、モード間分散はゼロである。ゼロ分散波長は分散の値がゼロになる波長である。分散勾配は波長に関する分散の変化率である。
【００２７】
「実効面積」は、
【数２】
2009510520.tif 000004
【００２８】
として定義される。ここで、積分範囲は０から∞であり、ｆは導波路内を伝搬する光にともなう電場の横成分である。本明細書で用いられるように、「実効面積」または「Ａ実効」は、別に注記されない限り、波長１５５０ｎｍにおける光学実効面積である。
【００２９】
術語「αプロファイル」は、ｒを半径として、式：
【数３】
2009510520.tif 000005
【００３０】
にしたがう、％を単位とするΔ（ｒ）の項で表される相対屈折率プロファイルを称する。ここで、ｒ０はΔ（ｒ）が最大になる点であり、ｒ１はΔ（ｒ）％がゼロになる点であり、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲にあり、Δは上で定義されており、ｒｉはαプロファイルの始点であり、ｒｆはαプロファイルの終点であって、αは実数の指数である。
【００３１】
モードフィールド径（ＭＦＤ）はＰｅｔｅｒｍａｎ II法を用いて測定される。ここで、２ｗ＝ＭＦＤであり、
【数４】
2009510520.tif 000006
【００３２】
であって、積分範囲は０から∞である。
【００３３】
導波路ファイバの曲げ性能は規定された試験条件の下で誘起される減衰によって評価することができる。
【００３４】
曲げ試験の一タイプは横荷重マイクロ曲げ試験である。このいわゆる「横荷重」試験においては、規定された長さの導波路ファイバが２枚の平プレートの間におかれる。＃７０ワイアメッシュがプレートの一方に取り付けられる。既知の長さの導波路ファイバがプレートの間に挟み込まれ、プレートが３０ニュートン（Ｎ）の力で押し合わされている間に、基準減衰が測定される。次いで７０Ｎの力がプレートに印加され、減衰の増大がｄＢ/ｍを単位として測定される。この減衰の増大が導波路の横荷重減衰である。
【００３５】
導波路ファイバの相対耐曲げを比較するために「ピンアレイ」曲げ試験が用いられる。この試験を実施するため、本質的に曲げ損失が誘起されていない導波路ファイバについて減衰損失が測定される。次いで導波路ファイバがピンアレイをめぐって編み上げられ、減衰が再び測定される。曲げによって誘起される損失は測定された２つの減衰の間の差である。ピンアレイは、平表面上で１列に並べられて一定の縦位置に保持された、１０本一組の円柱ピンである。ピンの中心間隔は５ｍｍである。ピンの直径は０.６７ｍｍである。試験中、導波路ファイバをピン表面の一部と同形にするに十分な張力が印加される。
【００３６】
与えられたモードに対する理論的ファイバ遮断波長、あるいは「理論ファイバ遮断波長」または「理論遮断波長」は、それより長波長ではそのモードで導波光が伝搬できない波長である。数学的定義は、ヨイノーム（Jeunhomme）著，「単一モード光ファイバ（Single Mode Fiber Optics）」，（ニューヨーク），マーセル・デッカー（Marcel Dekker），１９９０年，ｐ.３９-４４に見ることができ、本書には、モード伝搬定数が外層クラッドにおける平面波伝搬定数に等しくなる波長として理論ファイバ遮断波長が説明されている。この理論波長は、無限に長く、直径が変化しない完全に直線のファイバについて適用される。
【００３７】
実効ファイバ遮断波長は、曲げ及び／または機械的圧力によって誘起される損失により、理論遮断波長より短い。本明細書の状況において、ＬＰ１１モード及びＬＰ０２モードの遮断波長は比較的長いとされる。ＬＰ１１及びＬＰ０２は一般に測定では弁別されないが、ともにスペクトル測定における段差として明らかである。すなわち、測定される遮断波長より長波長でこれらのモードにおけるパワーは全く観察されない。実ファイバ遮断波長は、「２ｍファイバ遮断波長」または「遮断波長測定値」としても知られる、「ファイバ遮断波長」が得られる、標準の２ｍファイバ遮断試験−ＦＯＴＰ-８０（ＥＩＡ-ＴＩＡ-４５５-８０）−によって測定することができる。ＦＯＴＰ-８０標準試験は、制御された大きさの曲げを用いてさらに高次のモードを取り去るか、あるいはファイバのスペクトル応答を多モードファイバのスペクトル応答に規格化するために行われる。
【００３８】
ケーブル化後遮断波長、または「ケーブル遮断波長」は、ケーブル環境においては曲げ及び機械的圧力のレベルが高くなるため、ファイバ遮断波長測定値よりもさらに短くなる。実ケーブル条件は、ＥＩＡ-ＴＩＡ光ファイバ標準、すなわち米国電子工業会−電気通信工業会（Electronics Industry Alliance-Telecommunications Industry Association）光ファイバ標準の一部であり、より一般的にはＦＯＴＰとして知られる、ＥＩＡ-４５５光ファイバ試験手順に記述されているケーブル遮断波長試験によって近似することができる。ケーブル遮断波長測定はＥＩＡ-４５５-１７０，「伝送パワーによる単一モードファイバのケーブル遮断波長」、すなわち「ＦＯＴＰ-１７０」に記述されている。
【００３９】
本明細書では別に注記されていない限り、（分散、分散勾配等のような）光学特性はＬＰ０１モードについて報告される。
【００４０】
様々な波長帯または動作波長範囲または波長ウインドウは，以下のように定義することができる。「１３１０ｎｍ帯」は１２６０〜１３６０ｎｍ，「Ｅバンド」は１３６０〜１４６０ｎｍ，「Ｓバンド」は１４６０〜１５３０ｎｍ，「Ｃバンド」は１５３０〜１５６５ｎｍ，「Ｌバンド」は１５６５〜１６２５ｎｍ，「Ｕバンド」は１６２５〜１６７５ｎｍである。
【００４１】
本明細書に開示される光ファイバは、所望のマクロ曲げ性能及び分散特性が得られるように、７.０以下のＭＡＣ数及び１４５０ｎｍより短いゼロ分散波長を有する。様々な好ましい実施形態が本明細書に開示される。
【００４２】
表１には、例示的な、光ファイバの好ましい実施形態の第１のセット、実施例１から３が挙げてある。図１〜３はそれぞれ、実施例１〜３の対応する屈折率プロファイルを曲線１〜３で示す。
【表１】
2009510520.tif 000007
【００４３】
表２には、実施例１〜３に対する、マクロ曲げマンドレル巻付け曲げ損失測定値、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径及び２ｍファイバ遮断波長値が、（１３１０ｎｍにおけるμｍ単位のＭＦＤをｎｍ単位のファイバ遮断波長で割って１０００倍した）ＭＡＣ数計算値とともに、挙げてある。
【表２】
2009510520.tif 000008
【００４４】
表３には、実施例１〜３と同様の屈折率プロファイルを有していた光ファイバ実施例１Ａ及び１Ｂについての、マクロ曲げマンドレル巻付け曲げ損失測定値、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径、２ｍファイバ遮断波長、ケーブル遮断波長値が、（１３１０ｎｍにおけるμｍ単位のＭＦＤをμｍ単位のファイバ遮断波長で割った）ＭＡＣ数計算値とともに、挙げてある。
【表３】
2009510520.tif 000009
【００４５】
実施例１〜３及び１Ａ〜１Ｂで示される光ファイバは、約６０μｍ２より大きく、好ましくは６０μｍ２と９０μｍ２の間であり、なお一層好ましくは約６５μｍ２と８５μｍ２の間の、１５５０ｎｍにおける光学モード実効面積を有する。いくつかの好ましい実施形態において、１５５０ｎｍにおける光学モード実効面積は約６５μｍ２と７５μｍ２の間である。
【００４６】
図１に示されるように、コアは、中心線（ｒ＝０）から半径０.８μｍまで広がる中心領域１０，半径０.８μｍから半径３μｍまで広がる中間領域２０及び半径３μｍからコアの外周境界，Ｒコアまで広がる外周領域３０を有する。Ｒコアでコア１００は終端し、クラッド層２００が始まる。コア１００の相対屈折率プロファイルΔ（ｒ）は、コアの中心領域１０，中間領域２０及び外周領域３０のそれぞれの相対屈折率、Δ１（ｒ），Δ２（ｒ），Δ３（ｒ）からなる。コア１００は全体にわたり正の相対屈折率を有することが好ましい。コア１００はｒ＝０μｍとｒ＝３μｍの間に生じている最大相対屈折率Δ最大を有する。Δ最大は０.４０％より大きい。いくつかの好ましい実施形態においてΔ最大は０.４２％より大きく、別の好ましい実施形態においてΔ最大は０.４３％より大きい。Δ最大は０.４０％より大きく、０.５０％より小さいことが好ましい。
【００４７】
中心領域１０は、１つまたはそれより多くの光ファイバ製造技手法の結果として生じ得る、図１に見られるような、いわゆる中心線ディップ１１をもつ相対屈折率プロファイルを有することがある。しかし、本明細書に開示される屈折率プロファイルのいずれにおいても中心線ディップ１１は必須ではなく、よって、例えば、Δ１（ｒ）が中間領域全体にわたって実質的に一定である。
【００４８】
中間領域２０は実質的に一定の相対屈折率プロファイルを有する。すなわち、中間領域内のいずれの２つの半径における相対屈折率間の差も０.０２％より小さく、いくつかの好ましい実施形態においては０.０１％より小さい。Δ２（ｒ＝２μｍ）とΔ２（ｒ＝３μｍ）の間の差の絶対値は０.０１％以下である。すなわち、中間領域２０の相対屈折率プロファイルは実質的に平坦な形状を有する。中間領域２０のどこでも、Δ２（ｒ）は０.４０％より大きく、いくつかの実施形態においては０.４２％より大きい。
【００４９】
コア１００の外周領域の少なくとも一部は、半径３μｍから４μｍまで広がるアルファ（α）形状をもつ相対屈折率Δ３（ｒ）を有し、αは７と１１の間であることが好ましく、８と１０の間であることがさらに一層好ましい。コア１００についてのΔ最大の高さの１/２に対応する半径において相対屈折率Δ（ｒ）に接して引かれた接線は半径ＲＨＨでΔ＝０％軸と交差する。より低い曲げ損失を得るためには、ＲＨＨは４.５０μｍより大きいことが好ましい。好ましい実施形態において、ＲＨＨは４.５０μｍより大きく、５.０μｍより小さい。外周領域はさらにα＜１.０のアルファ（α）形状を有するテール部分を有することができる。（本明細書ではΔ（ｒ）が０.００１％より小さいと定義されるＲコアの半径で終端する）テール部分３７の径方向広がりはファイバを製作するために用いられる製造プロセスに依存し得る。好ましい実施形態において、Ｒコアは８.０μｍより小さく、好ましくは６.０μｍより小さい。Ｒコアは４.５０μｍと８.０μｍの間であることが好ましく、４.５０μｍと６.０μｍの間であることがさらに好ましい。
【００５０】
好ましい実施形態の１つのセットにおいて、Δ（ｒ）は０.８μｍから３.０μｍまでの全ての半径に対して０.４０％より大きく、０.５％より小さい。Δ（ｒ）は半径３.５μｍにおいて０.３０％より大きく、０.４５％より小さい。Δ（ｒ）は半径４.０μｍにおいて０.１０％より大きく、０.４０％より小さい。さらに、Δ（ｒ）は半径４.５μｍにおいて０.０２％より大きく、０.１０％より小さい。
【００５１】
好ましい実施形態の別のセットにおいて、Δ（ｒ）は０.８μｍから３.０μｍまでの全ての半径に対して０.４０％より大きく、０.４５％より小さい。Δ（ｒ）は半径３.５μｍにおいて０.３５％より大きく、０.４３％より小さい。Δ（ｒ）は半径４.０μｍにおいて０.１５％より大きく、０.３５％より小さい。さらに、Δ（ｒ）は半径４.５μｍにおいて０.０２％より大きく、０.１０％より小さい。
【００５２】
本明細書に開示される光ファイバの別の好ましい実施形態が、図４〜７に示され、対応する計算値が表４に挙げられており、これらの実施形態も小ＭＡＣ数及び優れた曲げ性能を与える。
【表４】
2009510520.tif 000010
【００５３】
表４の実施例４は、より低い遮断波長（２ｍ遮断波長及びケーブル遮断波長）が得られる、０.１％以下のΔ及び６μｍ以下の幅を有することが好ましい、「ペデスタル」５０を屈折率プロファイルに有する、好ましい実施形態の第２のセットの例示である。図４は実施例４の対応する相対屈折率プロファイルを曲線４で示す。
【００５４】
表４の実施例５は、中心線ディップ１１を有し、０と２μｍの間、好ましくは０と１μｍの間にΔ値が０.５０％と０.６０％の間の最大相対屈折率をもつ局所ピークを有し、２〜３μｍの半径、好ましくは２〜３.５μｍの半径に対して、０.３０％と０.４０％の間、好ましくは０.３５％と０.４０％の間の実質的に一定のΔ値をもつ好ましい実施形態の第３のセットの例示である。プロファイルは、０.１％以下のΔ及び６μｍ以下の幅を有することが好ましいペデスタル５０も有することができる。図５は実施例５の対応する屈折率プロファイルを曲線５で示す。表５には、実施例５と同様の屈折率プロファイルを有していた光ファイバ実施例５Ａ及び５Ｂについての、マクロ曲げマンドレル巻付け曲げ損失測定値、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径、２ｍファイバ遮断波長、ケーブル遮断波長値が、（１３１０ｎｍにおけるμｍ単位のＭＦＤをｎｍ単位のファイバ遮断波長で割って１０００倍した）ＭＡＣ数計算値とともに、挙げてある。
【表５】
2009510520.tif 000011
【００５５】
表４の実施例６は、中心線ディップをもたず、０と２μｍの間、好ましくは０と１μｍの間に生じる、Δ値が０.５０％と０.６０％の間の最大相対屈折率をもつ局所ピーク５２を有し、２〜３μｍの半径、好ましくは２〜３.５μｍの半径に対して、０.３０％と０.４０％の間、好ましくは０.３５％と０.４０％の間の実質的に一定のΔ値をもつ、好ましい実施形態の第４のセットの例示である。プロファイルは、好ましくは、０.１％以下のΔ及び６μｍ以下の幅を有する、ペデスタル５０も有することができる。図６は実施例６の対応する屈折率プロファイルを曲線６で示す。
【００５６】
表４の実施例７は好ましい実施形態の第５のセットの例示である。図７は、図１に示される実施形態と同様のプロファイルを有するが、７〜９μｍの半径に対してΔ値が０％と−０.１％の間の陥没領域に接する態様で、陥没領域に囲まれた、５〜６μｍの半径に対してΔ値が０.０２％と０.０７％の間の「ペデスタル」５０も有する、実施例７の対応する屈折率プロファイルを曲線７で示す。陥没領域は６〜１４μｍの半径にわたることができる。
【００５７】
本明細書に開示されるファイバに対し、好ましい実施形態においては、１５５０ｎｍにおける２０ｍｍマクロ曲げ損失は５.０ｄＢ/ｍより小さく、好ましくは２.０ｄＢ/ｍより小さく、さらに好ましくは１.０ｄＢ/ｍより小さく、なお一層好ましくは０.５０ｄＢ/ｍより小さい。（２ｍ法）ファイバ遮断波長は１４５０ｎｍより短く、好ましくは１４００ｎｍより短く、さらに好ましくは１３５０ｎｍより短く、さらに一層好ましくは１３３０ｎｍより短い。いくつかの好ましい実施形態において、２ｍファイバ遮断波長は１２９０ｎｍと１３５０ｎｍの間である。１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は８.８μｍより小さく、さらに好ましくは８.７μｍより小さい。好ましい実施形態において、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は８.２μｍと８.６μｍの間である。
【００５８】
好ましい実施形態において、本明細書に開示される光ファイバは、１５５０ｎｍにおいて２７０〜３３０ｎｍのκ（カッパ）、１３４０ｎｍより短く、さらに好ましくは１３２５ｎｍより短く、さらに一層好ましくは１２７０ｎｍと１３２５ｎｍの間のゼロ分散波長、絶対値が３ｐｓ/ｎｍ-ｋｍより小さく、さらに好ましくは１ｐｓ/ｎｍ-ｋｍより小さい、１３１０ｎｍにおける分散、及び、０.１０ｐｓ/ｎｍ２-ｋｍより小さい、１３１０ｎｍにおける分散勾配を有する。１５５０ｎｍにおけるピンアレイマクロ曲げ損失は５.０ｄＢより小さく、好ましくは２.０ｄＢより小さく、さらに好ましくは１.０ｄＢより小さい。
【００５９】
１５５０ｎｍにおける（スペクトル）減衰は、好ましくは０.２４ｄＢ/ｋｍより小さく、さらに好ましくは０.２３ｄＢ/ｋｍより小さく、さらに一層好ましくは０.２１ｄＢ/ｋｍより小さい。
【００６０】
したがって、本発明の光ファイバにより良好な曲げ性能が得られ、さらに、約１２６０ｎｍより長波長における単一モード動作に適する遮断波長が得られる。
【００６１】
いくつかの実施形態において、コアは、１つまたはそれより多くの光ファイバ製造手法の結果として生じ得る、いわゆる中心線ディップを有する相対屈折率プロファイルを有することができる。しかし、本明細書に開示される屈折率プロファイルのいずれにおいても中心線ディップは必須ではない。
【００６２】
本明細書に開示される光ファイバはコア及び、コアを囲み、コアに直接に接するクラッド層（あるいはクラッド領域または外周環状クラッド領域）を有する。コアはゲルマニウムがドープされたシリカ、すなわちゲルマニウムドープシリカからなることが好ましい。所望の屈折率及び密度を得るために、本明細書に開示される光ファイバのコア内、特に中心線またはその近傍に、ゲルマニウム以外のドーパントを、単独で、または組み合せて、用いることができる。好ましい実施形態において、本明細書に開示される光ファイバのコアは負にはならない屈折率プロファイル、さらに好ましくは正の屈折率プロファイルを有し、コアはクラッド層に囲まれ、クラッド層に直接に接する。
【００６３】
本明細書に開示される光ファイバの屈折率プロファイルは中心線からコアの外半径，Ｒコアまでの間で負にならないことが好ましい。好ましい実施形態において、光ファイバはコア内に屈折率低下ドーパントを含有しない。
【００６４】
本明細書に開示される光ファイバは１２６０ｎｍから１６２５ｎｍの波長範囲内で光信号を伝送できることが好ましい。
【００６５】
本明細書に開示されるファイバは気相成長プロセスで作成されることが好ましい。本明細書に開示されるファイバは外付け（ＯＶＤ）プロセスで作成されることがさらに好ましい。したがって、本明細書に開示される光導波路ファイバを作成するために、例えば既知のＯＶＤ被着、固結及び線引き手法を有利に用いることができる。内付け（ＭＣＶＤ）プロセスまたは気相軸付け（ＶＡＤ）プロセスまたはプラズマ化学的気相成長（ＰＣＶＤ）プロセスのような別のプロセスを用いることもできる。したがって、本明細書に開示される光導波路ファイバの屈折率及び断面プロファイルは、ＯＶＤ，ＶＡＤ及びＭＣＶＤプロセスを含むが、これらには全く限定されない、当業者には既知の製造手法を用いて達成することができる。
【００６６】
図８は、コア１００及び、コア１００に直接に接し、コア１００を囲む、外周環状クラッド層または外周クラッド層またはクラッド層２００を有する、本明細書に開示されるような光導波路ファイバ３００の（比例尺で描かれていない）簡略な図である。
【００６７】
クラッド層は層内にゲルマニウムまたはフッ素をドーパントとして含有していないことが好ましい。本明細書に開示される光ファイバのクラッド層２００は純シリカまたは実質的に純粋なシリカからなることが好ましい。クラッド層２００は、例えば被着プロセス中に堆積されたか、あるいはチューブ内ロッド光学プリフォーム構成におけるチューブまたは堆積された材料と外被の組合せのような、外被の形態で与えられた、クラッド材料からなることができる。クラッド層２００は１つまたはそれより多くのドーパントを含有することができる。クラッド層２００は第一コーティングＰ及び第二コーティングＳで囲まれる。クラッド層２００の屈折率は、本明細書の別の所で論じられるように、相対屈折率％を計算するために用いられる。
【００６８】
図面を参照すれば、クラッド層２００は、光ファイバまたは光ファイバプリフォームの様々な部分または領域の屈折率％を計算するために用いられる、Δ（ｒ）＝０％を有すると定義された、コアを囲む屈折率ｎｃを有する。
【００６９】
本明細書に開示される光ファイバはシリカベースのコア及びクラッド層を有することが好ましい。好ましい実施形態において、クラッド層は約１２５μｍの外径，２×Ｒ最大を有する。クラッド層の外径は光ファイバの長さに沿って一定であることが好ましい。好ましい実施形態において、光ファイバの屈折率は放射形対称性を有する。コアの外径は光ファイバの長さに沿って一定であることが好ましい。１つまたはそれより多くのコーティングがクラッド層を囲み、クラッド層に接していることが好ましい。コーティングはアクリル樹脂のようなポリマーコーティングであることが好ましい。コーティングは径方向にまたファイバの長さに沿って一定の直径を有することが好ましい。好ましい実施形態において、コーティングの外径は約２５０μｍである。
【００７０】
ＭＡＣ数が７.０未満でゼロ分散波長が１４５０nｍより短いファイバについて、発明者等は、緩衝チューブ内に布設した場合、ＭＡＣ数が小さいファイバほどファイバ内におけるマクロ曲げ損失は小さくなるが、マクロ曲げ損失がＭＡＣ数にともなって低下するほど急速には、マイクロ曲げ損失がＭＡＣ数にともなって低下しないことを見いだした。すなわち、光ファイバが緩衝チューブ内に布設された場合、ファイバのマイクロ曲げ損失は、ＭＡＣ数を小さくしてもマクロ曲げ損失ほど低下しない。図９は、ポリプロピレン緩衝チューブ内に配置された場合の、ＭＡＣ数が５.８と７.２の間の５５０ｍ長光ファイバについての、−４０℃における、１５５０ｎｍマクロ曲げ損失計算値（線３５０）及び１６２５ｎｍマクロ曲げ損失計算値（線３６０）を、１５５０ｎｍマクロ曲げ損失＋マイクロ曲げ損失（線３５２）及び１６２５ｎｍマクロ曲げ損失＋マイクロ曲げ損失（線３６２）とともに示す。マイクロ曲げは、例えば緩衝チューブと光ファイバの間の、熱膨張係数のずれにより、低温で大きな問題となる。点３５３は、既知の第一及び第二コーティングをもつ、ＭＡＣ数が約６.１７の光ファイバについての、約０.０８ｄＢに等しい、１５５０ｎｍにおける誘起減衰の測定値である。点３６３は、既知の第一及び第二コーティングをもつ、ＭＡＣ数が約６.１７の光ファイバについての、約０.１５ｄＢに等しい、１６２５ｎｍにおける誘起減衰の測定値である。ＭＡＣ数の低いファイバほどマクロ曲げ損失は低くなるのであろうことは知られていたがが、発明者等は思いがけなくもＭＡＣ数が低いファイバほどマイクロ曲げ損失が支配的であることを見いだした。
【００７１】
発明者等は、驚くべきことに、第一コーティングと第二コーティングのある組合せによって、特にそのような態様で布設されたそのようなファイバにおいて、マイクロ曲げ性能、したがって総合曲げ性能が、顕著に改善されることも見いだした。
【００７２】
すなわち、本明細書に開示される光ファイバは、外周環状クラッド領域２００に接し、クラッド領域を囲んでいる、ヤング率が１.０ＭＰａより低く、好ましくは０.９ＭＰａより低く、好ましい実施形態においては０.８ＭＰａ以下の、第一コーティングＰを有し、さらに、第一コーティングＰに接し、第一コーティングＰを囲んでいる、ヤング率が１２００ＭＰａより高く、好ましい実施形態においては１４００ＭＰａより高い、第二コーティングＳを有する。
【００７３】
本明細書に用いられるような、第一コーティングの硬化ポリマー材料のヤング率、破断点伸び及び張力の強さは、厚さが約０.００３インチ（７６μｍ）と０.００４インチ（１０２μｍ）の間で、幅が約１.３ｃｍのフィルムの形にした材料の試料について、張力試験計測器（例えば、Sintec MTS Tensile TesterまたはIBSTRON Universal Material Test System）を用い、ゲージ長を５.１ｃｍ，試験速度を２.５ｃｍ/分として、測定した。
【００７４】
第一コーティングＰは、コーティングされた光ファイバの計画最低使用温度より低いガラス転移温度を有することが望ましい。好ましい実施形態において、第一コーティングＰは、−２５℃より低く、さらに好ましくは−３０℃より低い、ガラス転移温度を有する。第一コーティングＰは、光ファイバ３００のコア１００からの漂遊光信号の抜去を可能にするために、光ファイバのクラッド層より高い屈折率を有することが望ましい。例えば、伝送光ファイバはコア及びクラッド層について波長１５５０ｎｍにおいてそれぞれ１.４４７及び１.４３６の屈折率値を有する。したがって、第一コーティングＰの屈折率は１５５０ｎｍにおいて１.４４より大きいことが望ましい。第一コーティングＰは熱／水雰囲気エージング中にガラスファイバに対する十分な密着を維持すべきであるが、接続のためのガラスファイバからの剥取りは可能であるべきである。第一コーティングＰは一般に２５〜５０μｍの範囲内（例えば約３２.５μｍ）の厚さを有する。第一コーティングＰは液体として光ファイバに塗布し、硬化させることができる。
【００７５】
第一コーティングＰは、オリゴマー及び少なくとも１つのモノマーを含有する第一硬化性組成物の硬化生成物であることが好ましい。第一コーティングの形成に用いられる第一硬化性組成物は、光重合開始剤、酸化防止剤及び、当業者には良く知られている、その他の添加剤も含有することができる。第１硬化性組成物の総オリゴマー含有量は約５重量％と約９５重量％の間、好ましくは約２５重量％と約７５重量％の間、いくつかの好ましい実施形態においては約４０重量％と約６０重量％の間である。第一硬化性組成物のモノマー成分は一般に、オリゴマーに適合し、低粘度配合物を与え、第一コーティングの屈折率を高めるように選ばれる。第一硬化性配合物の総モノマー含有量は、約５重量％と約９５重量％の間、好ましくは約２５重量％と約６５重量％の間、本発明のいくつかの好ましい実施形態においては約３５重量％と約５５重量％の間である。
【００７６】
好ましい実施形態において、第一コーティングＰは、５２重量％の、Bomar Specialty Co.から入手できるＢＲ３７４１（オリゴマー），４１.５重量％の、Cognisから入手できるＰｈｏｔｏｍｅｒ４００３（モノマー），５重量％の、Dow Chemicalから入手できるＴｏｎｅ Ｍ-１００（モノマー），１.５重量％の、Chiba Specialty Chemicalから入手できるＩｒｇａｃｕｒｅ８１９（光重合開始剤），１ｐｐｈの、Gelest Incorporatedから入手できる（３-アクリロキシプロピル）トリメトキシシラン（定着剤），１ｐｐｈの、Chibaから入手できるＩｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤），及び０.０３ｐｐｈの、Aldrichから入手できるペンタエリトリトールテトラキス（３-メルカプトプリオネート）（安定化添加剤）からなる。この第一コーティングの好ましい実施形態は、約１５００ＭＰａのヤング率及び約５５℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。
【００７７】
第二コーティングＳは硬化ポリマー材料で形成され、一般に２０〜３５μｍの範囲内（例えば約２７.５μｍ）の厚さを有する。第二コーティングＳは、光ファイバを保護するに十分な剛性を有し、取扱い、曲げまたはスプール巻取りに十分に可撓性であり、取扱いを可能にして、スプール上の隣接する巻きとの相互粘着を防止するための低い粘着性を有し、水及び光ファイバケーブル充填コンパウンドのような化学物質に耐性があって、第二コーティングが施されるコーティング（例えば第一コーティング）への十分な密着性を有することが望ましい。図８においては、第二コーティングＳが第一コーティングに直接に施されるとして示されているが、当業者であれば、第一コーティングＰと第二コーティングの間に１つまたはそれより多くの中間コーティング層を配し得ることを認めるであろう。コーティングされた光ファイバ３００の第二コーティングＳは、少なくとも約２７５μｍの延性を有する、硬化ポリマー材料で形成されることが好ましい。本発明の光ファイバの第二コーティングに用いられる硬化ポリマー材料は、オリゴマー及び少なくとも１つのモノマーを含有する第２硬化性組成物の硬化生成物であることが好ましい。硬化性組成物のオリゴマーは硬化ポリマー材料に高延性及び高ヤング率を与える。第二硬化性組成物は、オリゴマーの反応性末端基と反応するように選ばれた反応性末端基を有する、１つまたはそれより多くのモノマーも含有する。一般に、約８０％をこえる率で転換が可能な個々のモノマーは転換率がより低いモノマーよりも望ましい。どれだけの低転換率モノマーを硬化性組成物に導入できるかは、所望の硬化ポリマー材料の特定の要件に依存する。一般に、高転換率によって強度がより高い硬化生成物が得られるであろう。
【００７８】
好ましい実施形態において、第二コーティングＳは、１０重量％の、Bomar Specialty Co.から入手できるＫＷＳ４１３１（オリゴマー），８２重量％の、Cognisから入手できるＰｈｏｔｏｍｅｒ４０２８（モノマー），５重量％の、Cognisから入手できるＰｈｏｔｏｍｅｒ３０１６（モノマー），１.５重量％の、BASFから入手できるＬｕｃｅｒｉｎｅ ＴＰＯ（光重合開始剤），１.５重量％の、Chiba Specialty Chemical（米国ニューヨーク州ホーソーン（Hawthorne））から入手できるＩｒｇａｃｕｒｅ１８４（光重合開始剤），及び０.５ｐｐｈの、Chibaから入手できるＩｒｇａｎｏｘ１０３５（酸化防止剤）からなる。この第二コーティングの好ましい実施形態は、約１５００ＭＰａのヤング率及び約５５℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。
【００７９】
適する第一コーティング及び第二コーティングのさらなる説明は、ＰＣＴ国際公開第２００５/０１０５８９号パンフレットに見ることができる。このパンフレットの内容はその全体が本明細書に参照として含まれる。
【００８０】
図９の点３５４は、本明細書に開示される好ましい実施形態の第一コーティング及び好ましい実施形態の第二コーティングをもつ、ＭＡＣ数が約６.０７の光ファイバについての１５５０ｎｍにおける誘起減衰の測定値を示し、点３５４におけるファイバの誘起減衰は約０.０００８ｄＢに等しかった。図９の点３６４は、本明細書に開示される好ましい実施形態の第一コーティング及び好ましい実施形態の第二コーティングをもつ、ＭＡＣ数が約６.０７の光ファイバについての１６２５ｎｍにおける誘起減衰の測定値を示し、点３６４の減衰は約０.０１ｄＢに等しい。すなわち、総曲げ誘起減衰は、ＭＡＣ数が６.２程度の光ファイバについて、１５５０ｎｍにおいて点３５３のファイバに対する約０.０８ｄＢから点３５４のファイバに対する約０.０００８ｄＢまで、また１６２５ｎｍにおいて点３６３のファイバに対する約０.１５ｄＢから点３６４のファイバに対する約０.０１ｄＢまで低下し、マイクロ曲げ成分が大きく減少した。これらの結果はポリプロピレン緩衝チューブ内の布設に限定されず、高密度ポリエチレンのような、他の材料にもあてはまる。
【００８１】
本明細書に開示される光ファイバのＯＨ含有量は低いことが好ましく、減衰曲線が特定の波長領域、特にＥバンドにおいて、比較的低い水ピークを示すか、または水ピークを示さないことが好ましい。低水ピーク光ファイバを作成する方法は、国際公開第００/６４８２５号パンフレット、同第０１/４７８２２号パンフレット及び同第０２/０５１７６１号パンフレットに見ることができる。これらのパンフレットのそれぞれの内容は本明細書に参照として含まれる。本明細書に開示される光ファイバの１３８３ｎｍにおける光（スペクトル）減衰は、１３１０ｎｍにおける光学減衰より０.１０ｄＢ/ｋｍは上回らないことが好ましく、１３１０ｎｍにおける光学減衰より大きくはないことがさらに好ましい。本明細書に開示される光ファイバの、例えば水素分圧が０.０１気圧（１０１３Ｐａ）の、水素雰囲気に少なくとも１４４時間さらした後の１３８３ｎｍにおける最大水素誘起減衰変化は０.０３ｄＢ/ｋｍより小さいことが好ましい。
【００８２】
低水ピークによって一般に、特に約１３４０ｎｍと約１４７０ｎｍ間の伝送信号に対して、より低い減衰損失が得られる。さらに、低水ピークによって、１つまたはそれより多くのポンプ波長で動作することができるラマンポンプまたはラマン増幅器のような光ファイバに光結合されたポンプ光発光デバイスのポンピング効率を向上させることも可能になる。ラマン増幅器は、所望のいずれの動作波長または波長領域よりも約１００ｎｍ短い、１つまたはそれより多くの波長でポンピングすることが好ましい。例えば、ポンプ波長が約１４５０ｎｍのラマン増幅器で、約１５５０ｎｍの波長において動作信号を伝送する光ファイバをポンピングすることができる。したがって、約１４００ｎｍから約１５００ｎｍの波長領域内における減衰が低いファイバほど、特に約１４００ｎｍのポンプ波長に対して、ポンプ減衰が減少し、ポンピング効率、例えばポンピングパワー１ｍＷあたりの利得が高くなる傾向にあるであろう。
【００８３】
本明細書に開示されるファイバは、特にＯＶＤプロセスで作成した場合に、低ＰＭＤ値を示す。本明細書に開示される光ファイバに対しては、ファイバを撚ってもＰＭＤ値を下げることができる。
【００８４】
上述の説明は本発明の例示に過ぎず、特許請求の範囲で定められるような本発明の本質及び特徴の理解のための概要の提供が目的とされていることは当然である。添付図面は本発明のさらなる理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて、本明細書の一部をなす。図面は、記述とともに、本発明の様々な特徴及び実施形態を示し、本発明の原理及び動作の説明に役立つ。添付される特許請求の範囲に定められるような本発明の精神及び範囲を逸脱することのない、様々な改変が本明細書に説明される本発明の好ましい実施形態になされ得ることが当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態の第１のセットに対応する第１の屈折率プロファイルを示す。
【図２】本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態の第１のセットに対応する第２の屈折率プロファイルを示す。
【図３】本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態の第１のセットに対応する第３の屈折率プロファイルを示す。
【図４】本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態の第２のセットに対応する屈折率プロファイルを示す。
【図５】本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態の第３のセットに対応する屈折率プロファイルを示す。
【図６】本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態の第４のセットに対応する屈折率プロファイルを示す。
【図７】本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態の第５のセットに対応する屈折率プロファイルを示す。
【図８】本明細書に開示されるような光導波路ファイバの好ましい実施形態の単純化した簡略な断面図である
【図９】ポリプロピレンチューブ内に配置された本明細書に開示される光ファイバについての、１５５０ｎｍ及び１６２５ｎｍにおける−４０℃での減衰対ＭＡＣ数の簡略なグラフである
【符号の説明】
【００８６】
１００    コア
２００    クラッド層
３００    光導波路ファイバ
Ｐ    第一コーティング
Ｓ    第二コーティング
【図１】
2009510520.tif 000012
【図２】
2009510520.tif 000013
【図３】
2009510520.tif 000014
【図４】
2009510520.tif 000015
【図５】
2009510520.tif 000016
【図６】
2009510520.tif 000017
【図７】
2009510520.tif 000018
【図８】
2009510520.tif 000019
【図９】
2009510520.tif 000020
【国際調査報告】
2009510520.tif 000021
2009510520.tif 000022
2009510520.tif 000023