(57)【要約】【課題】  容易に製造することが可能であり、水素による伝送損失の増加を引き起こすことのないマルチモードの光ファイバを提供する。【解決手段】  コア部２とクラッド部３を有するマルチモードの光ファイバ１のコア部２が、最内層の第１コア層２ａから最外層の第３コア層２ｃへ段階的に屈折率が減少する同心円状の複数層構造を有し、この複数層構造は、シリカガラスに対するフッ素の添加量が調節されることにより形成されており、クラッド部３は、コア部２の最外層である第３コア層２ｃより屈折率が低くなるようにフッ素が添加されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部とクラッド部を有するマルチモードの石英系光ファイバであって、
前記コア部は、屈折率が中心領域ほど高く層毎に段階的に変化する同心円状の複数層構造を有し、シリカガラスに対するフッ素の添加量が全体として外層ほど多くなるように調節されていることを特徴とするマルチモード光ファイバ。
【請求項２】
前記コア部の屈折率分布は、径方向の中心部及び端部を理想的屈折率分布である下記式（１）
ｎ（ｒ）＝ｎ１｛１−２Δ（ｒ／ａ）α｝１／２，  ２．０≦α≦２．１  …（１）
ｎは屈折率差、ｎ１はコア中心の屈折率、Δは比屈折率差、ａはコア半径、ｒはコア中心からの距離、αは屈折率分布係数、
に一致させた場合に、前記層のうち中心の層を除く少なくとも一層が、前記式（１）の理想的屈折率分布と接触または交差していることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項３】
前記コア部の全ての層が、前記式（１）の理想的屈折率分布と接触または交差していることを特徴とする請求項２に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項４】
前記コア部の層数Ｍは、３≦Ｍ≦２０の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項５】
水素雰囲気２ａｔｍかつ１５０℃の環境下で３００時間経過後、８００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の範囲の波長域で、伝送損失の増加が０．２ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項６】
水素雰囲気２ａｔｍかつ１５０℃の環境下で３００時間経過後、８００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の範囲の波長域で、伝送損失の増加が０．２ｄＢ以下であることを特徴とするマルチモード光ファイバ。
【請求項７】
開口数ＮＡが０．１８以上であることを特徴とする請求項１または６に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項８】
伝送帯域が２００ＭＨｚ・ｋｍ以上であることを特徴とする請求項１または６に記載のマルチモード光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア部とクラッド部を有するマルチモードの光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
コア部に複数のモードの光信号を伝搬させるマルチモードの光ファイバには、その屈折率分布の種別としてステップインデックス（ＳＩ）型とグレーテッドインデックス（ＧＩ）型の２種類に大別される。このうち、ＧＩ型の光ファイバは、コアの中心部が最も高い屈折率を有し、半径方向の外方に向かって次第に低い屈折率になるα乗型の屈折率分布を持っており、伝搬する各モードの遅延時間差を極力小さく抑える構造となっている。
【０００３】
このＧＩ型の光ファイバとしては、ガラスの屈折率を高くする屈折率調整用添加物としてのゲルマニウム（Ｇｅ）が、コア部の外縁から中心に向かって次第に多く含有されたものが一般的である。
また、ガラスの屈折率を低下させる屈折率調整用添加物としてのフッ素（Ｆ）を、中心から径方向外方へ向かって次第に多く含有させたＧＩ型のマルチモード光ファイバも考えられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
一方、コアを純シリカガラスとし、クラッドにはフッ素を添加して屈折率を下げたシングルモードの光ファイバも知られている（例えば、非特許文献２参照）。この光ファイバはピュアシリカコアファイバ（Ｚファイバ）と呼ばれ、耐水素特性、耐放射線特性、及び低損失特性を有している。
【０００５】
【非特許文献１】International Wire & Cable Symposium Proceedings 1984  （２４４〜２５０頁）
【非特許文献２】Lightwave Technology, Vol.LT-4, No.8
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、海底資源の探索を行うとき等に、ＧＩ型のマルチモード光ファイバを用いた分布型光ファイバ温度計測システム（ＤＴＳ）により温度を測定することが行われている。この測定方法は、配設した光ファイバへ測定光を入射し、入射端に戻るラマン散乱光のうちのストークス光及びアンチストークス光の強度比を検出することにより、その測定時間に応じた測定位置における温度を測定するものである。
【０００７】
ところで、このような温度測定に、コアに屈折率調整用としてゲルマニウムを含有させた光ファイバを用いると、海底資源中の水素によって伝送損失が増加してしまうため、高精度の測定を行う事ができない。例えば、伝送波長１４００ｎｍ帯で水素により伝送損失が増加すると、そのロス増の影響はアンチストークス光（１４５５ｎｍ）にも及び、１４００ｎｍ帯から離れたストークス光（１６３３ｎｍ）との伝送損失の増加量に差が生じる。その伝送損失の増加量差がＤＴＳの温度検出精度を悪化させてしまう。
従来、コアにゲルマニウムを添加したＧＩ型のマルチモード光ファイバの表面にカーボンコーティングを施すことで、水素の浸入を防ぐものも知られているが、この光ファイバでは高温（例えば１２０℃以上）の環境下においては水素の浸入を防ぐことができない。
【０００８】
これに対して、非特許文献１に記載されているコア及びクラッドにフッ素を添加した光ファイバでは、水素による伝送損失増加が生じず、高精度の測定が可能であるが、フッ素の含有量を径方向に連続的に変化させてα乗型の屈折率分布を精度良く形成することは極めて困難であった。
【０００９】
なお、非特許文献２に記載されているシングルモードファイバ（ピュアシリカコアファイバ）では、コア径が小さいため大きなパワーの光を入射できない。また、開口数ＮＡが小さいためラマン散乱光の捕捉確率が減少してＳ／Ｎが悪くなりＤＴＳの温度検出精度が悪い。仮に入射パワーを大きくした場合には、誘導ラマン散乱を起こしてＳ／Ｎが悪くなり光の伝送ができなくなる。
【００１０】
本発明は、容易に製造することが可能であり、水素による伝送損失の増加を引き起こすことのないマルチモードの光ファイバを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決することのできる本発明のマルチモード光ファイバは、コア部とクラッド部を有するマルチモードの石英系光ファイバであって、前記コア部は、屈折率が中心領域ほど高く層毎に段階的に変化する同心円状の複数層構造を有し、シリカガラスに対するフッ素の添加量が全体として外層ほど多くなるように調節されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のマルチモード光ファイバにおいて、前記コア部の屈折率分布は、径方向の中心部及び端部を理想的屈折率分布である下記式（１）
ｎ（ｒ）＝ｎ１｛１−２Δ（ｒ／ａ）α｝１／２，  ２．０≦α≦２．１  …（１）
ｎは屈折率差、ｎ１はコア中心の屈折率、Δは比屈折率差、ａはコア半径、ｒはコア中心からの距離、αは屈折率分布係数、
に一致させた場合に、前記層のうち中心の層を除く少なくとも一層が、前記式（１）の理想的屈折率分布と接触または交差していることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のマルチモード光ファイバにおいて、前記コア部の全ての層が、前記式（１）の理想的屈折率分布と接触または交差していることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のマルチモード光ファイバにおいて、前記コア部の層数Ｍは、３≦Ｍ≦２０の範囲内であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明のマルチモード光ファイバにおいて、水素雰囲気２ａｔｍかつ１５０℃の環境下で３００時間経過後、８００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の範囲の波長域で、伝送損失の増加が０．２ｄＢ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、上記課題を解決することのできる本発明のマルチモード光ファイバは、水素雰囲気２ａｔｍかつ１５０℃の環境下で３００時間経過後、８００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の範囲の波長域で、伝送損失の増加が０．２ｄＢ以下であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のマルチモード光ファイバにおいて、開口数ＮＡが０．１８以上であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のマルチモード光ファイバにおいて、伝送帯域が２００ＭＨｚ・ｋｍ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のマルチモード光ファイバは、コア部が、屈折率が中心領域ほど高く層毎に段階的に変化する同心円状の複数層構造を有しているため、屈折率分布を高精度かつ連続的に変化させる必要がなく、製造が容易であり、なおかつα乗型に近似した屈折率分布とすることができるため、ＧＩ型のマルチモード光ファイバに近い伝送特性を得ることができる。また、層構造の屈折率分布はフッ素の添加により形成されているため、ゲルマニウムを添加した光ファイバと比較して、水素の影響による伝送損失の増加がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るマルチモード光ファイバの実施形態の例について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本実施形態の光ファイバの断面図であり、図２は光ファイバの屈折率分布を示す模式図である。
図１に示すように、光ファイバ１は、中央のコア部２とその周囲のクラッド部３とを有している。さらに、コア部２は、中心の第１コア層２ａから径方向外方へ向かって第２コア層２ｂ、第３コア層２ｃを有した複数層（ここでは一例として３層）構造とされている。
【００２１】
そして、コア部２は、純シリカガラスに対してフッ素の添加量を調節することにより、各コア層２ａ、２ｂ、２ｃの屈折率が調節されており、また、クラッド部３は、コア部２の最外層である第３コア層２ｃより屈折率が低くなるようにフッ素が添加されている。なお、本実施形態では、コア層２ａは製造の過程で塩素が含んでいる。
【００２２】
具体的な屈折率分布の一例としては、図２に示すように、クラッド部３の屈折率ｎ０に対する各コア層２ａ、２ｂ、２ｃの屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３の比屈折率差は、第１コア層２ａで０．６０％、第２コア層２ｂで０．４５％、第３コア層２ｃで０．２２％である。
すなわち、コア部２は、屈折率が中心領域ほど高く層毎に段階的に変化する同心円状の複数層構造を有し、シリカガラスに対するフッ素の添加量が全体として外層ほど多くなるように調節されている。なお、コア部の最内層から最外層へ段階的に屈折率が減少しているが、その途中に少しだけ屈折率が増加している層があるものも本発明には含まれる。
【００２３】
また、具体的な各部の大きさの一例としては、コア部２の第１コア層２ａの直径ｄ１が２５μｍ、第２コア層２ｂの直径ｄ２が４０μｍ、第３コア層２ｃの直径ｄ３が５０μｍであり、クラッド部３の直径ｄ０が１２５μｍである。
そして、この光ファイバ１は、例示した上記の構造の場合、伝送帯域が２６０ＭＨｚ・ｋｍであり、温度測定用として良好な伝送特性を備えたマルチモード光ファイバとなる。
【００２４】
また、各コア層２ａ、２ｂ、２ｃ及びクラッド部３の屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｎ０の各屈折率差は、クラッド部３と第１コア層２ａとの屈折率差をΔｎ、コア部２の層数をＭとした場合に、Δｎｉ＝Δｎ／Ｍで求められる平均値とすることが好ましいが、必ずしも平均化しなくても良く、平均値に対して小さい層や大きい層があっても構わない。理想的には、ＧＩ型のマルチモード光ファイバの屈折率分布に近い伝送特性を得るために、α乗型の屈折率分布に近似するように各層の屈折率及び直径を設定すると良い。
【００２５】
すなわち、コア部２の屈折率分布は、径方向の中心部（コア層２ａの中心）及び端部（コア層２ｃの外縁）を理想的なα乗の屈折率分布である下記式（１）
ｎ（ｒ）＝ｎ１｛１−２Δ（ｒ／ａ）α｝１／２，  ２．０≦α≦２．１  …（１）
ｎは屈折率差、ｎ１はコア中心の屈折率、Δは比屈折率差、ａはコア半径、ｒはコア中心からの距離、αは屈折率分布係数、
に一致させた場合に、中心の第１コア層２ａを除く各コア層２ｂ、２ｃのうち少なくとも一層が、前記式（１）の理想的屈折率分布と接触または交差していることが好ましい。また、各コア層２ｂ、２ｃの全ての層が、前記式（１）の理想的屈折率分布と接触または交差していることが好ましい。
なお、中心のコア層２ａは、理想的なα乗の屈折率分布と当然に接触するものである。
【００２６】
図３から図５に示す例は、コア部の屈折率分布を、径方向の中心部及び端部を理想的なα乗の屈折率分布に一致させて示したものである。
図３に示したコア部の屈折率分布Ｐは、理想的屈折率分布ＩＰに対して、中心の第１コア層で接触し、第２コア層で交差し（図中点Ａ）、第３コア層で交差している（図中点Ｂ）。すなわち、屈折率分布Ｐが理想的屈折率分布ＩＰに対して良好に近似されている。
図４に示したコア部の屈折率分布Ｐは、理想的屈折率分布ＩＰに対して、中心の第１コア層で接触し、第２コア層で接触し（図中点Ｃ）、第３コア層で接触している（図中点Ｄ）。すなわち、屈折率分布Ｐが理想的屈折率分布ＩＰに対して概ね近似されている。
図５に示したコア部の屈折率分布Ｐは、理想的屈折率分布ＩＰに対して、中心の第１コア層で接触しているのは当然であるが、第２コア層及び第３コア層では接触も交差もしていない。すなわち、屈折率分布Ｐが理想的屈折率分布ＩＰに対して離れており、殆ど近似されていない。
【００２７】
図３から図５に示した例のうち、図３の例が最も大きい伝送帯域となり、次いで図４の例が大きい伝送帯域となる。また、図３や図４に示した例のように理想的屈折率分布ＩＰに対して接触または交差するように近似した屈折率分布の場合、層数を多くするとさらに大きい伝送帯域が得られる。
【００２８】
また、温度測定用として良好な伝送特性を得るためには、クラッド部３と第１コア層２ａとの比屈折率差Δｎ１は、０．５％〜１．０％とするのが好ましい。
【００２９】
上記の光ファイバ１が線引きされる光ファイバ母材を製造する方法としては、第１コア層２ａとなるガラスロッドを第２コア層２ｂとなるガラスパイプに挿入した状態で加熱して一体化（所謂ロッドインコラプス）し、次に、これを第３コア層２ｃとなるガラスパイプに挿入した状態で加熱して一体化し、さらに、これをクラッド部３となるガラスパイプに挿入した状態で加熱して一体化する方法が一例として挙げられる。
【００３０】
このようにロッドインコラプス法で製造する場合、ガラスロッド及び各ガラスパイプを、フッ素の添加量をそれぞれ一定にして製造し、それぞれ所望の屈折率としておくことにより、極めて容易にマルチモードの光ファイバ１用の母材を製造することができる。ロッドインコラプス法では、各層のガラスをＯＶＤ法やＶＡＤ法等により別々に形成すればよいため、各層に対するフッ素の添加量を調節することが容易である。また、ロッドインコラプス法により各層のガラスを一体化させることで、２００ＭＨｚ・ｋｍ以上の伝送帯域を容易に得ることができる。
【００３１】
そして、このようにして製造した光ファイバ母材を、線引き装置によって線引きすることにより、屈折率が段階的に調節された上記の光ファイバ１を得ることができる。
【００３２】
また、光ファイバ１が得られる光ファイバ用母材の他の製造方法としては、クラッド部３となるガラスパイプ内に、ガラス原料を含むガス（例えば四塩化珪素）を流しつつフッ素の添加量を段階的に調節して、第３コア層２ｃ、第２コア層２ｂ及び第１コア層２ａを順に形成するＭＣＶＤ法、ガラスパイプ内にプラズマを発生させて各層のガラスの形成を行うＰＣＶＤ法や、あるいは第１コア層２ａに相当するロッドの外周に、フッ素の添加量を段階的に調節しながらガラス微粒子を堆積させて、第２コア層２ｂ、第３コア層２ｃ及びクラッド部３を順に形成するＯＶＤ法などがある。また、ロッドインコラプス法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法、及びＯＶＤ法を適宜組み合わせて製造することもできる。
【００３３】
なお、図１及び図２に示した光ファイバ１は、コア部２の層数Ｍ＝３としたが、このコア部２の層数Ｍは、３≦Ｍ≦２０の範囲内であることが望ましい。
コア部２が２層以下であると、伝送帯域を大きくするのが困難となり、コア部２が２０層を超えると、その層数だけ製造工程が増えるために製造コストが多大となってしまう。また、図６に示すようにコア部の層数Ｍが増加すると層の厚さが薄くなるためにロッドインコラプス法で製造する場合には非円化しやすくなってしまう。なお、図６に示したグラフでは、コア中心の比屈折率差を層数Ｍで均等に分割した場合の最外層の厚さをコア部全体の半径に対する割合（％）で示している。コア部２の層数Ｍを３≦Ｍ≦２０の範囲内とすることにより、温度測定用の光ファイバとして十分な伝送特性を有し、しかも、製造が容易である。
【００３４】
なお、第１コア層２ａは、屈折率を低くする必要がない場合は、フッ素を添加せず、純シリカガラスのままで形成しても良く、また、ガラス合成時に混入する塩素（Ｃｌ）により屈折率が純シリカガラスより多少高くなっていても良い。もしくは、クラッドに対する屈折率差を大きくするために、あえて塩素を適量だけ添加することも有効である。なお、塩素を含んでも、ある一定濃度以下では耐水素特性には影響を与えない。
【００３５】
光ファイバは、水素雰囲気に曝されると伝送損失が増加する。水素による伝送損失増加の原因は２つあり、１つは、“（Ａ）光ファイバ中に浸透した水素ガスが伝送光を吸収することによって生じる伝送損失の増加”であり、もう１つは、“（Ｂ）光ファイバ中に浸透した水素と光ファイバのガラスの組成とが化学反応して新たに生じた結合による伝送光の吸収によって生じる伝送損失の増加”である。（Ａ）は、光ファイバを水素雰囲気から取り出せば、水素ガスが光ファイバの外へ抜けていくため伝送損失の増加は解消されるが、（Ｂ）は、結合が安定しているために伝送損失の増加を解消することができない。
【００３６】
水素ガスのガラス中への浸透速度及び溶解度は、石英系ガラスをベース材料とする光ファイバであれば、光ファイバのガラスに対して添加された添加物による差は殆どないため、前記（Ａ）は添加物の種類による差がないが、前記（Ｂ）は添加物の種類によって大きな差が生じる。一般的に、光ファイバの添加物にはゲルマニウムやリンが使用されることが多いが、これらの添加物を添加した光ファイバが高温環境下で水素雰囲気に曝されると、伝送損失が大幅に増加してしまう。
【００３７】
本実施形態の光ファイバ１では、図２に示した屈折率分布を得るためにフッ素を添加物として用いているため、前記（Ｂ）の伝送損失の増加が殆ど起こらない。そのため、１２０℃以上の高温環境下で水素雰囲気に曝されても良好な伝送特性が得られるとともに、一般的なＧＩ型のマルチモード光ファイバと同等のＳ／Ｎ及び開口数ＮＡが得られる。
【００３８】
以上説明した光ファイバ１によれば、コア部２が、その最内層である第１コア層２ａから最外層である第３コア層２ｃへ段階的に屈折率が減少する複数層構造とされているため、各層ごとにフッ素の添加量を調節するだけで容易に製造することができ、また、水素の影響による伝送損失の増加がないため、水素が存在する環境下においても伝送特性を悪化させることなく使用することができる。
【００３９】
また、海底資源の探索を行うとき等に使用する分布型光ファイバ温度計測システム（Fiber-Optic Distributed Temperature Sensing System；DTS )では、光ファイバへ入射した光のラマン散乱光を検出し、そのストークス光とアンチストークス光の強度比から温度を換算するシステムとなっている。このシステムでは、光ファイバそのものを温度センサーとして、数ｋｍの長距離にわたり光ファイバに沿った連続的な温度分布をリアルタイムに測定することができる。
水素により光ファイバの伝送損失が経時的に増加し、かつ波長に依存して増加してしまうと、ラマン散乱光の強度比も経時的に変化して温度測定精度が低下し、測定した温度の絶対値も変わってしまう。したがって、ＤＴＳに使用される光ファイバには、特に耐水素特性が要求されることとなる。本実施形態の光ファイバ１は、ＤＴＳの使用波長域に渡って水素による伝送損失増加がなく、ＤＴＳに使用される光ファイバとして極めて好適である。
【実施例】
【００４０】
次に、図７から図２１を参照して、光ファイバの構造例を示す。なお、図７から図２１は、それぞれ屈折率分布を示すグラフであり、コア部の屈折率分布を、径方向の中心部及び端部を理想的なα乗（α＝２．００とした）の屈折率分布に一致させて示したものである。グラフの縦軸はコア中心の屈折率に対する屈折率差Δ（％）を示し、グラフの横軸はコア中心からの径方向の距離ｒ（μｍ）を示している。なお、各例とも、クラッド部の直径は１２５μｍである。
【００４１】
（例１）
例１の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図７に示すように３段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３）であり、コア部の直径が５０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝２５μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４５％、直径ｄ２＝４０μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．２２％、直径ｄ３＝５０μｍである。本例では、第２コア層及び第３コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて２６０ＭＨｚ・ｋｍである。すなわち、本例１の光ファイバは、図１及び図２を参照して説明した上記実施形態の光ファイバ１と同じものである。
【００４２】
（例２）
例２の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図８に示すように３段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３）であり、コア部の直径が５０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝２２μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４５％、直径ｄ２＝３８μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．２２％、直径ｄ３＝５０μｍである。本例では、第２コア層及び第３コア層において、理想的屈折率分布と交差する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて２５０ＭＨｚ・ｋｍである。
【００４３】
（例３）
例３の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図９に示すように３段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３）であり、コア部の直径が５０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝１５μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４５％、直径ｄ２＝３５μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．２２％、直径ｄ３＝５０μｍである。本例では、第２コア層及び第３コア層において、理想的屈折率分布と交差する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて２００ＭＨｚ・ｋｍである。
【００４４】
（例４）
例４の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１０に示すように３段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３）であり、コア部の直径が２０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝１０μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４５％、直径ｄ２＝１６μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．２２％、直径ｄ３＝２０μｍである。本例では、第２コア層及び第３コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて３００ＭＨｚ・ｋｍである。
【００４５】
（例５）
例５の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１１に示すように１段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝１）であり、コア部の直径が２０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝２０μｍである。本例では、コア部の径方向の中心部及び端部を除き、理想的屈折率分布と接触または交差する部分を有していない。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて５０ＭＨｚ・ｋｍである。
【００４６】
（例６）
例６の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１２に示すように１段丸ステップ型（コア部の層数Ｍ＝１）であり、コア部の直径が２０μｍである。丸ステップ型とは、径方向の外側へ向かって徐々に屈折率が減少するように変化したステップ型の構造である。第１コア層は、クラッド部に対するコア中心の比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝２０μｍである。本例では、コア部の径方向の中心部及び端部を除き、理想的屈折率分布と接触または交差する部分を有していない。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて５５ＭＨｚ・ｋｍである。
【００４７】
（例７）
例７の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１３に示すように２段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝２）であり、コア部の直径が２０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝１４μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．３１％、直径ｄ２＝２０μｍである。本例では、第２コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて１２０ＭＨｚ・ｋｍである。
【００４８】
（例８）
例８の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１４に示すように３段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３）であり、コア部の直径が５０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝３０μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４５％、直径ｄ２＝４２μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．２２％、直径ｄ３＝５０μｍである。本例では、コア部の径方向の中心部及び端部を除き、理想的屈折率分布と接触または交差する部分を有していない。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて１５０ＭＨｚ・ｋｍである。
【００４９】
（例９）
例９の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１５に示すように５段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝５）であり、コア部の直径が５０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝２４μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４８％、直径ｄ２＝３３μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．３６％、直径ｄ３＝４１μｍである。第４コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ４＝０．２４％、直径ｄ４＝４７μｍである。第５コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ５＝０．１２％、直径ｄ５＝５０μｍである。本例では、第２コア層、第３コア層、第４コア層、及び第５コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて３２０ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５０】
（例１０）
例１０の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１６に示すように３段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３）であり、コア部の直径が６２．５μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝３０．２μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４５％、直径ｄ２＝５０μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．２２％、直径ｄ３＝６２．５μｍである。本例では、第２コア層及び第３コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて２００ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５１】
（例１１）
例１１の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１７に示すように３段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３）であり、コア部の直径が２０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６０％、直径ｄ１＝１２μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４５％、直径ｄ２＝１６μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．２２％、直径ｄ３＝２０μｍである。本例では、第２コア層及び第３コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて２９０ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５２】
（例１２）
例１２の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１８に示すように３段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３）であり、コア部の直径が５０μｍである。第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．７８％、直径ｄ１＝３２．６μｍである。第２コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ２＝０．４５％、直径ｄ２＝４３．１μｍである。第３コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ３＝０．２０％、直径ｄ３＝５０μｍである。本例では、第２コア層及び第３コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて１８０ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５３】
（例１３）
例１３の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図１９に示すように１０段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝１０）であり、コア部の直径が５０μｍである。本例の光ファイバの母材はＭＣＶＤ製法で製造され、第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６％である。本例では、全ての各コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて９５０ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５４】
（例１４）
例１４の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図２０に示すように２０段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝２０）であり、コア部の直径が５０μｍである。本例の光ファイバの母材はＭＣＶＤ製法で製造され、第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６％である。本例では、全ての各コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて１５００ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５５】
（例１５）
例１５の光ファイバのコア部の屈折率分布は、図２１に示すように３０段ステップ型（コア部の層数Ｍ＝３０）であり、コア部の直径が５０μｍである。本例の光ファイバの母材はＭＣＶＤ製法で製造され、第１コア層は、クラッド部に対する比屈折率差Δｎ１＝０．６％である。本例では、全ての各コア層において、理想的屈折率分布と接触する部分を有している。
この光ファイバの伝送帯域は、波長１５５０ｎｍにおいて２１００ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５６】
本発明に係る光ファイバの実施例（上記例１）と、従来のマルチモード光ファイバの比較例について、耐水素特性の試験を行った。
本発明に係る例１の光ファイバは、図１及び図２に具体的に示した光ファイバ１であり、比較例の光ファイバはゲルマニウムを添加してＧＩ型の屈折率分布を形成したマルチモード光ファイバである。
【００５７】
外部からの水素ガスを例えばケーブルが防いで水素ガスが低濃度である場合には、前記（Ａ）に記載した水素ガスが伝送光を吸収する事による伝送損失の増加は少なく、前記（Ｂ）で記載した水素とガラスとの結合による伝送損失の増加が支配的となる。
そこで前記（Ｂ）に記載した水素とガラスとの結合による伝送損失の増加のみに関する耐水素特性の試験を行った。
【００５８】
上記例１の光ファイバと上記比較例の光ファイバを、水素雰囲気２ａｔｍ（水素１００％）、温度１５０℃の環境に３００時間放置した。その後、数日間空気中に置いて光ファイバの中から水素ガスを抜いてから、各光ファイバにおける伝送損失の増加量（すなわち前記（Ｂ）の伝送損失の増加量）を測定し、耐水素特性を調べた。例１の結果を図２２に示し、比較例の結果を図２３に示す。
【００５９】
図２２に示すように、例１の光ファイバでは、測定した全波長で伝送損失が増加せず、ほぼ測定誤差程度の変化のみであった。これに対して、図２３に示す比較例の光ファイバでは、測定した全波長で伝送損失が増加し、特に１４００ｎｍに増加のピークが見られた。これは、水素とガラスとの結合による伝送損失の増加と考えられる。
【００６０】
次に、上記の例１，例６，例７，例９について、コア部の層数Ｍと伝送帯域を比較したグラフを図２４に示す。なお、層数Ｍ＝１である例６（図１２参照）を除いて、層数Ｍ＝２である例７（図１３参照）、層数Ｍ＝３である例１（図７参照）、層数Ｍ＝５である例９（図１５参照）は、それぞれの屈折率分布が各層で理想屈折率分布に接触しているものであり、理想屈折率分布に対する近似の程度がほぼ等しい。
図２４に示すように、層数Ｍが多くなるほど伝送帯域は大きくなる傾向が見られ、層数Ｍが３以上の場合には、温度測定用として要求される２００ＭＨｚ・ｋｍ以上の伝送帯域が得られやすいことがわかる。そのため、温度測定用として使用する光ファイバの場合には、２００ＭＨｚ・ｋｍ以上の伝送帯域が得られ、なおかつ製造性も良くするには、層数Ｍを３から５とすることが好ましい。
【００６１】
次に、上記の例１と例４について、伝送損失を比較したグラフを図２５に示す。例１と例４は、クラッド部が同一の直径（１２５μｍ）であるが、例１のコア部の直径は５０μｍであり、例４のコア部の直径は２０μｍである。コア部の直径が小さい例４の方が伝送損失が小さくなっており、これは、コア径が小さい方が、クラッド部の外側の構造（樹脂被覆層など）から受ける側圧に対して強いことが理由として考えられる。また、例１より例４の方が伝送帯域が大きいため、例えばＤＴＳの温度測定精度と距離分解能を改善するにはコア径を小さくすることが有効な手段である。但し、ＤＴＳの測定光入射側のピグテール等のコア径が５０μｍである場合、コア径が２０μｍの光ファイバを接続すると接続損失が増加して温度測定誤差が発生するため、検出したラマン散乱光の強度比から温度を換算する際に温度補正を施すと良い。
【００６２】
上記の例１，例４，及び例６の光ファイバを用いて、ＤＴＳの距離分解能と伝送帯域の関係を調べた。その結果を図２６に示す。ＤＴＳの距離分解能とは、急激な温度変化のある箇所に対して測定値が正確に追従するまでの距離である。図２６に示したグラフの縦軸はＤＴＳの距離分解能の相対値を示しており、光ファイバへの測定光の入射端における距離分解能を基準として、５ｋｍ離れた位置で増加した値を示すものである。伝送帯域が５５ＭＨｚ・ｋｍである例６では、距離分解能の相対値が４を超えているのに対して、伝送帯域が２００ＭＨｚ・ｋｍ以上である例１及び例４では、距離分解能の相対値がほぼゼロに近い値を示している。このように、距離分解能は伝送帯域に依存して変化し、伝送帯域が大きい方が距離分解能は小さくなる。そして、距離分解能を良好にするためには、伝送帯域を２００ＭＨｚ・ｋｍ以上とすることが好ましいことがわかる。
【００６３】
次に、上記の例１，例１２，比較例，及び純シリカガラスコアを有するシングルモードファイバの参考例について、伝送損失の波長依存性を比較したグラフを図２７に示す。例１はＮＡが０．１５であり、側圧の影響を受けて比較例（通常のＧＩ型のマルチモード光ファイバ）より伝送損失が大きい。ＮＡが０．１８である例１２は、比較例より伝送損失が小さい。ＤＴＳの温度測定精度は、水素などによって経時的に増加してしまう伝送損失の他に、光ファイバ自体の特性による伝送損失にも依存し、伝送損失が大きいと温度測定精度が悪くなる。例１２の光ファイバは、通常に温度センサーとして使用されている比較例の光ファイバよりＤＴＳの使用波長域に渡って伝送損失が小さいため、温度測定精度も改善される。なお、参考例の光ファイバは、上記のピュアシリカコアファイバ（Ｚファイバ）と呼ばれるものであり、伝送損失は小さいがシングルモードであるためにコア径が小さく、ＮＡが小さいために、温度測定精度は悪くなってしまう。これに対して、例１２の光ファイバは、コア径が十分大きく伝送損失が小さいため、ＤＴＳへの使用に適している。
【００６４】
次に、上記の例１，例１０，及び例１１について、コア径と伝送帯域を比較したグラフを図２８に示す。例１のコア部の直径は５０μｍであり、例１０のコア部の直径は６２．５μｍであり、例１１のコア部の直径は２０μｍである。なお、例１，例１０，及び例１１は、それぞれコア部の層数Ｍが３であって、屈折率分布が各層で理想屈折率分布に接触しているものであり、理想屈折率分布に対する近似の程度がほぼ等しい。
図２８に示すように、例１１の光ファイバが最も伝送帯域が大きく、コア径が大きくなるほど伝送帯域は小さくなる傾向が見られるが、コア径が６２．５μｍであっても伝送帯域は２００ＭＨｚ・ｋｍ以上となっている。温度センサー用の光ファイバには、コア径、ＮＡ、伝送損失の観点から、通常はコア径５０μｍのＧＩ型のマルチモード光ファイバ（上記比較例）が使用されているが、ＤＴＳの測定光入射側で接続損失を補正できれば、コア径は２０μｍ以上６２．５μｍ以下の範囲内で選択できる。コア径が２０μｍ以下であると接続損失が６０℃以上発生してしまい、またコア径が６２．５μｍ以上であると光ファイバが側圧の影響を受けて接続損失が増加し、温度測定精度が悪くなってしまうことが想定される。
【００６５】
次に、コア部の直径５０μｍ、層数Ｍ＝３とした光ファイバを製造する方法の例を示す。
コア部は、中心の第１コア層（純シリカガラスに対する屈折率差：＋０．０８％）のガラスと、その外側の第２コア層（純シリカガラスに対する屈折率差：−０．１％）のガラスと、その外側の第３コア層（純シリカガラスに対する屈折率差：−０．３％）のガラスとからなる。コア部の外側のクラッド部は、純シリカガラスに対する屈折率差が−０．５２％のガラスからなる。
【００６６】
まず、第１コア層、第２コア層、第３コア層、及びクラッド部となる母材を、それぞれ別々に製造する。これらは何れも、まずＶＡＤ法でガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材を製造し、次いで、それらを脱水剤としての塩素ガス（Ｃｌ２）を４vol％含むヘリウム雰囲気中で１１５０℃に加熱して脱水処理を行う。
なお、多孔質ガラス母材はＶＡＤ法以外の製法で製造しても良く、脱水剤、屈折率調整用の添加剤は他のものを用いても良い。
【００６７】
第１コア層となる母材は、脱水処理後、ヘリウム１００％の雰囲気中で１５５０℃に加熱することで透明ガラス化させる。
第２コア層となる母材は、脱水処理後、屈折率調整用の四フッ化珪素（ＳｉＦ４）ガスを０．２５vol％含むヘリウム雰囲気中で１５３０℃に加熱することで透明ガラス化させる。
第３コア層となる母材は、脱水処理後、屈折率調整用の四フッ化珪素ガスを２．８vol％含むヘリウム雰囲気中で１５００℃に加熱することで透明ガラス化させる。
クラッド部となる母材は、脱水処理後、屈折率調整用の四フッ化珪素ガスを３０vol％含むヘリウム雰囲気中で１５００℃に加熱することで透明ガラス化させる。
【００６８】
第１コア層の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が１３ｍｍとなるように延伸する。
第２コア層の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が２８ｍｍとなるように延伸し、冷却した後、中心に直径１７ｍｍの孔を形成する。次に、孔の中に六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを流しながら１２００℃に加熱して気相エッチングを行い、その後孔の内側に延伸した第１コア層の透明ガラス母材を挿入する。その後、塩素１００％の雰囲気中で１０００℃に加熱して不純物の除去を行った後、第１コア層の透明ガラス母材との隙間を−４ｋＰａで減圧しつつ、第２コア層の透明ガラス母材を１３５０℃で加熱してロッドインコラプス法により第１コア層の透明ガラス母材と一体化させる。それを冷却後、プリフォームアナライザにより第１コア層と第２コア層の径方向の倍率を測定し、所定の倍率となるように外周を機械的に研削して、外径が２０ｍｍとなるように調整する。
【００６９】
第３コア層の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が３０ｍｍとなるように延伸し、冷却した後、中心に直径２０ｍｍの孔を形成する。次に、孔の中に六フッ化硫黄ガスを流しながら１２００℃に加熱して気相エッチングを行い、その後孔の内側に第１コア層と第２コア層を一体化した透明ガラス母材を挿入する。その後、塩素１００％の雰囲気中で１０００℃に加熱して不純物の除去を行った後、第１，第２コア層からなる透明ガラス母材との隙間を−４ｋＰａで減圧しつつ、第３コア層の透明ガラス母材を１４００℃で加熱してロッドインコラプス法により第１，第２コア層からなる透明ガラス母材と一体化させる。それを冷却後、プリフォームアナライザにより第２コア層と第３コア層の径方向の倍率を測定し、所定の倍率となるように外周を機械的に研削して、外径が２５ｍｍとなるように調整する。
【００７０】
クラッド部の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が７０ｍｍとなるように延伸し、冷却した後、中心に直径２５ｍｍの孔を形成する。次に、孔の中に六フッ化硫黄ガスを流しながら１２００℃に加熱して気相エッチングを行い、その後孔の内側に第１，第２，第３コア層を一体化した透明ガラス母材を挿入する。その後、塩素１００％の雰囲気中で１０００℃に加熱して不純物の除去を行った後、第１，第２，第３コア層からなる透明ガラス母材との隙間を−４ｋＰａで減圧しつつ、クラッド部の透明ガラス母材を１４８０℃で加熱してロッドインコラプス法により第１，第２，第３コア層からなる透明ガラス母材と一体化させる。それを冷却後、プリフォームアナライザにより第３コア層とクラッド部の径方向の倍率を測定し、所定の倍率となるように外周を機械的に研削して、外径が６３ｍｍとなるように調整する。
以上の工程により、コア部が３層のコア層からなる所定の屈折率分布を有するガラス母材ができあがる。なお、各ロッドインコラプス法の実施後に外周を研削して倍率を調整する工程は、条件によっては省略可能である。
このようにして製造されたガラス母材を線引き装置により線引きして、ガラス径１２５μｍの光ファイバを製造することができる。
【００７１】
次に、コア部の直径５０μｍ、層数Ｍ＝５とした光ファイバを製造する方法の例を示す。
コア部は、中心の第１コア層（純シリカガラスに対する屈折率差：＋０．０８％）のガラスと、その外側の第２コア層（純シリカガラスに対する屈折率差：−０．４％）のガラスと、その外側の第３コア層（純シリカガラスに対する屈折率差：−０．１６％）のガラスと、その外側の第４コア層（純シリカガラスに対する屈折率差：−０．２８％）のガラスと、その外側の第５コア層（純シリカガラスに対する屈折率差：−０．４％）のガラスとからなる。コア部の外側のクラッド部は、純シリカガラスに対する屈折率差が−０．４７％のガラスからなる。
【００７２】
まず、第１コア層、第２コア層、第３コア層、第４コア層、第５コア層及びクラッド部となる母材を、それぞれ別々に製造する。これらは何れも、まずＶＡＤ法でガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材を製造し、次いで、それらを脱水剤としての塩素ガス（Ｃｌ２）を４vol％含むヘリウム雰囲気中で１１５０℃に加熱して脱水処理を行う。
なお、多孔質ガラス母材はＶＡＤ法以外の製法で製造しても良く、脱水剤、屈折率調整用の添加剤は他のものを用いても良い。
【００７３】
第１コア層となる母材は、脱水処理後、ヘリウム１００％の雰囲気中で１５５０℃に加熱することで透明ガラス化させる。
第２コア層となる母材は、脱水処理後、屈折率調整用の四フッ化珪素（ＳｉＦ４）ガスを０．０３vol％含むヘリウム雰囲気中で１５３０℃に加熱することで透明ガラス化させる。
第３コア層となる母材は、脱水処理後、屈折率調整用の四フッ化珪素ガスを０．６vol％含むヘリウム雰囲気中で１５３０℃に加熱することで透明ガラス化させる。
第４コア層となる母材は、脱水処理後、屈折率調整用の四フッ化珪素ガスを３．３vol％含むヘリウム雰囲気中で１５００℃に加熱することで透明ガラス化させる。
第５コア層となる母材は、脱水処理後、屈折率調整用の四フッ化珪素ガスを１０．８vol％含むヘリウム雰囲気中で１５００℃に加熱することで透明ガラス化させる。
クラッド部となる母材は、脱水処理後、屈折率調整用の四フッ化珪素ガスを１９vol％含むヘリウム雰囲気中で１５００℃に加熱することで透明ガラス化させる。
【００７４】
第１コア層の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が１３ｍｍとなるように延伸する。
第２コア層の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が２８ｍｍとなるように延伸し、冷却した後、中心に直径１３ｍｍの孔を形成する。次に、孔の中に六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを流しながら１２００℃に加熱して気相エッチングを行い、その後孔の内側に延伸した第１コア層の透明ガラス母材を挿入する。その後、塩素１００％の雰囲気中で１０００℃に加熱して不純物の除去を行った後、第１コア層の透明ガラス母材との隙間を−４ｋＰａで減圧しつつ、第２コア層の透明ガラス母材を１３５０℃で加熱してロッドインコラプス法により第１コア層の透明ガラス母材と一体化させる。それを冷却後、プリフォームアナライザにより第１コア層と第２コア層の径方向の倍率を測定し、所定の倍率となるように外周を機械的に研削して、外径が１８ｍｍとなるように調整する。
【００７５】
第３コア層の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が３３ｍｍとなるように延伸し、冷却した後、中心に直径１８ｍｍの孔を形成する。次に、孔の中に六フッ化硫黄ガスを流しながら１２００℃に加熱して気相エッチングを行い、その後孔の内側に第１コア層と第２コア層を一体化した透明ガラス母材を挿入する。その後、塩素１００％の雰囲気中で１０００℃に加熱して不純物の除去を行った後、第１，第２コア層からなる透明ガラス母材との隙間を−４ｋＰａで減圧しつつ、第３コア層の透明ガラス母材を１３５０℃で加熱してロッドインコラプス法により第１，第２コア層からなる透明ガラス母材と一体化させる。それを冷却後、プリフォームアナライザにより第２コア層と第３コア層の径方向の倍率を測定し、所定の倍率となるように外周を機械的に研削して、外径が２２ｍｍとなるように調整する。
【００７６】
第４コア層の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が３７ｍｍとなるように延伸し、冷却した後、中心に直径２２ｍｍの孔を形成する。次に、孔の中に六フッ化硫黄ガスを流しながら１２００℃に加熱して気相エッチングを行い、その後孔の内側に第１，第２，第３コア層を一体化した透明ガラス母材を挿入する。その後、塩素１００％の雰囲気中で１０００℃に加熱して不純物の除去を行った後、第１，第２，第３コア層からなる透明ガラス母材との隙間を−４ｋＰａで減圧しつつ、第４コア層の透明ガラス母材を１３５０℃で加熱してロッドインコラプス法により第１，第２，第３コア層からなる透明ガラス母材と一体化させる。それを冷却後、プリフォームアナライザにより第３コア層と第４コア層の径方向の倍率を測定し、所定の倍率となるように外周を機械的に研削して、外径が２６ｍｍとなるように調整する。
【００７７】
第５コア層の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が４０ｍｍとなるように延伸し、冷却した後、中心に直径２６ｍｍの孔を形成する。次に、孔の中に六フッ化硫黄ガスを流しながら１２００℃に加熱して気相エッチングを行い、その後孔の内側に第１，第２，第３，第４コア層を一体化した透明ガラス母材を挿入する。その後、塩素１００％の雰囲気中で１０００℃に加熱して不純物の除去を行った後、第１，第２，第３，第４コア層からなる透明ガラス母材との隙間を−４ｋＰａで減圧しつつ、第５コア層の透明ガラス母材を１３５０℃で加熱してロッドインコラプス法により第１，第２，第３，第４コア層からなる透明ガラス母材と一体化させる。それを冷却後、プリフォームアナライザにより第４コア層と第５コア層の径方向の倍率を測定し、所定の倍率となるように外周を機械的に研削して、外径が２９ｍｍとなるように調整する。
【００７８】
クラッド部の透明ガラス母材は、抵抗加熱炉により加熱して、外径が６９ｍｍとなるように延伸し、冷却した後、中心に直径２９ｍｍの孔を形成する。次に、孔の中に六フッ化硫黄ガスを流しながら１２００℃に加熱して気相エッチングを行い、その後孔の内側に第１，第２，第３，第４，第５コア層を一体化した透明ガラス母材を挿入する。その後、塩素１００％の雰囲気中で１０００℃に加熱して不純物の除去を行った後、第１，第２，第３，第４，第５コア層からなる透明ガラス母材との隙間を−４ｋＰａで減圧しつつ、クラッド部の透明ガラス母材を１４８０℃で加熱してロッドインコラプス法により第１，第２，第３，第４，第５コア層からなる透明ガラス母材と一体化させる。それを冷却後、プリフォームアナライザにより第３コア層とクラッド部の径方向の倍率を測定し、所定の倍率となるように外周を機械的に研削して、外径が６３ｍｍとなるように調整する。
以上の工程により、コア部が５層のコア層からなる所定の屈折率分布を有するガラス母材ができあがる。なお、各ロッドインコラプス法の実施後に外周を研削して倍率を調整する工程は、条件によっては省略可能である。
このようにして製造されたガラス母材を線引き装置により線引きして、ガラス径１２５μｍの光ファイバを製造することができる。
【００７９】
次に、コア部の層数Ｍを６から２０のうち何れかとした光ファイバを製造する方法の例を示す。
まず、シリカガラスにフッ素が含まれたガラスパイプを用意する。ガラスパイプの外径は３４ｍｍ、厚さは４ｍｍとする。
そして、下記の堆積工程、フッ素拡散工程、及び焼結工程を、コア部の層数Ｍだけ繰り返し行う。
【００８０】
（堆積工程）
まず、四塩化ケイ素を１０００ｃｃ／分、酸素を１８５０ｃｃ／分、ヘリウムを１０００ｃｃ／分、ガラスパイプの内側に導入する。次に、ガラスパイプを１５００℃以上の加熱温度で加熱するために、熱源を昇温させる。そして、熱源をガラスパイプの一端側から他端側に向けてトラバースする。ガラス原料ガスが導入されている状態で熱源がガラスパイプの長手方向にトラバースされると、加熱された領域におけるガラスパイプの内側では、四塩化ケイ素が酸化反応を起こして、シリカガラス（ＳｉＯ２）であるガラス微粒子（ススと呼ばれる）が生成される。そして、このガラス微粒子は、サーモフォレシス効果によって、ガラス原料ガスの流れの下流側におけるガラスパイプの内側に付着して堆積していく。そして、ガラス微粒子の堆積（スス付けと呼ばれる）により、ガラスパイプの内側には、多孔質状のガラス微粒子堆積体の層が形成される。なお、このスス付けによるガラス微粒子の堆積速度は０．８ｇ／分とし、ガラス微粒子堆積体の嵩密度は０．２ｇ／ｃｍ３とする。
【００８１】
（フッ素拡散工程）
ガラス微粒子を堆積させ、熱源をガラスパイプの他端側までトラバースした後、熱源の温度を、ガラスパイプの内側でガラス微粒子が透明化しない程度の温度（例えば、ガラスパイプの表面温度が５００℃程度となる温度）まで下げる。
四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）ガスとヘリウムガスの流量をそれぞれ調節してガラスパイプの内側に導入する。そして、温度を下げた熱源を、ガラスパイプの他端側から一端側に向けてトラバースする。これにより、ガラスパイプの内側に導入された四フッ化ケイ素が加熱されてフッ素とケイ素に分離し、分離したフッ素が多孔質状のガラス微粒子堆積体内に入り込む。その際、ガラス微粒子堆積体が形成されたときに含まれていた塩素が、フッ素と入れ代わるようにしてガラス微粒子堆積体の外側に追い出される。
【００８２】
なお、このフッ素拡散工程において、純シリカガラスに対する屈折率差が−０．７％の層（コア部の最外層）を形成する際には、四フッ化ケイ素の流量を１０００ｃｃ／分としヘリウムを流さない。コア中心の層（コア部の最内層）を形成する際には、四フッ化ケイ素を流さずヘリウムの流量を１０００ｃｃ／分とする。これらの間の層では、四フッ化ケイ素とヘリウムの両方を、要求される屈折率に合わせて流す。
【００８３】
（焼結工程）
四フッ化ケイ素を含むガスの導入（またはヘリウムガスのみの導入）を行っている状態で、熱源の温度を、ガラス微粒子堆積体が透明化する温度（例えば、ガラスパイプの表面温度が２０００℃程度となる温度）まで上げる。そして、熱源を出発ガラスパイプの長手方向にトラバースする。これにより、ガラス微粒子堆積体が、フッ素ガスの雰囲気中で透明化し、フッ素を含んだガラス層が形成される。
【００８４】
なお、堆積工程において、四塩化ケイ素の流量が少ない（５００ｃｃ／分未満）場合には、形成されるガラス微粒子堆積体の層が薄くなりすぎるために、フッ素を高濃度で添加することが難しい。
また、堆積工程におけるガラスパイプの加熱温度が高すぎる場合（ガラスパイプの表面温度が１８５０℃を超える）は、形成されるガラス微粒子堆積体の嵩密度が大きくなりすぎるためにフッ素を高濃度で添加することが難しい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る光ファイバの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した光ファイバの屈折率分布を示す模式図である。
【図３】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図４】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図５】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図６】コア部の層数と層の厚さの関係を示すグラフである。
【図７】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図８】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図９】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１０】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１１】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１２】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１３】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１４】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１５】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１６】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１７】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１８】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図１９】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図２０】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図２１】コア部の屈折率分布の一例を理想的屈折率分布とともに示した模式図である。
【図２２】本発明に係る光ファイバの水素の影響による伝送損失変化を示すグラフ図である。
【図２３】ＧＩ型のマルチモード光ファイバの水素の影響による伝送損失変化を示すグラフ図である。
【図２４】コア部の層数と伝送帯域の関係を示すグラフである。
【図２５】異なるコア径の光ファイバについて波長と伝送損失の関係を示すグラフである。
【図２６】伝送帯域と距離分解能の関係を示すグラフである。
【図２７】種類の異なる光ファイバについて波長と伝送損失の関係を示すグラフである。
【図２８】コア径と伝送帯域の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８６】
１  光ファイバ
２  コア部
２ａ  第１コア層（最内層）
２ｂ  第２コア層
２ｃ  第３コア層（最外層）
３  クラッド部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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