(57)【要約】      （修正有） 【課題】本発明の目的は、所望の伝送特性を有するＣＷＤＭ伝送に好適に用いられる光ファイバを提供することにある。  【解決手段】本発明の光ファイバは、コアとクラッドから成る光ファイバであって、中心部に位置し少なくともゲルマニウムが添加された第１の領域と、前記第１の領域を取り囲みゲルマニウムとフッ素が共に添加された第２の領域と、前記第２の領域を取り囲み純粋なシリカガラスから成る第３の領域を有し、前記クラッドに対する比屈折率差が前記光ファイバの全域において正であることを特徴とする。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドから成る光ファイバであって、中心部に位置し少なくともゲルマニウムが添加された第１の領域と、前記第１の領域を取り囲みゲルマニウムとフッ素が共に添加された第２の領域と、前記第２の領域を取り囲み純粋なシリカガラスから成る第３の領域を有し、前記クラッドに対する比屈折率差が前記光ファイバ全域において正であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記コアの直径をａ、前記第２の領域の直径をｂとしたとき、１．０<ｂ／ａ≦２．０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】
前記光ファイバの屈折率分布において、コアの直径ａの位置でクラッドと垂直な線を引いたとき、屈折率がクラッドよりも高い領域における前記垂直な線の内側の面積をＡ、左右の外側の面積の和をＢとしたとき、Ｂ／Ａは１／１０以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記コアの前記クラッドに対する最大比屈折率差Δ１が０．３０％以上０．５０％以下であり、  波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．８μｍ以上９．８μｍ以下であり、  カットオフ波長λcが１３１０ｎｍ以下であり、  零分散波長が１３００ｎｍ〜１３１０ｎｍであり、  零分散波長における分散スロープが０．０８５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であり、  波長１３１０ｎｍにおける伝送損失が、０．３４ｄＢ／ｋｍ以下であり、  波長１３８０ｎｍにおける伝送損失が、０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ、特には、１３１０ｎｍ付近に零分散波長を有するシングルモード光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のインターネットの急速な普及に伴い、光ファイバ線路網の拡充が進んでいる。光ファイバ線路網において、最も多く用いられている光ファイバは１３１０ｎｍ付近に零分散波長を有するシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）である。ＳＭＦは低価格、低損失、大容量を実現した優れた光ファイバである。  また、ＳＭＦは低ＯＨ化を図ることでＣＷＤＭ伝送用光ファイバとしての適用が可能であることからさらなる特性の向上が求められている。  
【０００３】
ＳＭＦは単純ステップ型の屈折率分布を有するが、コアとクラッドの界面においてコアの屈折率が矩形状に高くなっているのが理想的であるとされ、この場合、所望のモードフィールド径（ＭＦＤ）とカットオフ波長λｃを維持したまま、分散特性が向上し、信号波形の劣化が小さい光ファイバが得られることが知られている。  
【０００４】
しかしながら、ＶＡＤ法のような気相合成法を用いてコアとクラッドの一部を含む多孔質母材（以下、コアスートと呼ぶ。）を形成し、これを脱水、焼結してコア用ガラスロッドを製造する場合、コアに含まれるゲルマニウムが脱水、焼結時にコア周辺のクラッドに拡散し、コアとクラッドの界面において屈折率分布の裾が形成される。  屈折率分布の裾が大きくなると光ファイバの分散特性が悪化する、つまり、ＭＦＤとカットオフ波長λｃを所望の値に維持しようとすると零分散波長を所望の範囲内に納められない問題がある。  
【０００５】
この問題を解決する方法として、ＶＡＤ法にてコアスートを製造するときにコアとクラッドの界面近傍を火炎で焼き締めることで当該部分のスート密度を上げ、クラッドへのゲルマニウムの拡散を抑制する方法が知られている。しかしながら、このようにして得られた光ファイバ母材を線引きして得られる光ファイバはコア近傍でガラスの構造欠陥を生じやすく、伝送損失が悪化しやすい問題がある。  
【０００６】
また、別の方法として、光ファイバの屈折率分布を従来の単純ステップ型から若干変更し、コアの外周部にクラッドより屈折率の低い領域を設ける方法が知られている。  この手法を用いた光ファイバとして、コアの外周部にその屈折率がクラッド部の屈折率よりも1×10-5〜3×10-4だけ低い低屈折率部を有することを特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造方法が特許文献１に示されている。特許文献１によれば、このような屈折率分布とすることで、零分散波長、ＭＦＤ、カットオフ波長の全てを所望の数値範囲内にすることができ、極めて優れた分散特性を有する光ファイバが実現できるとされている。    
【特許文献１】特開２００２−０４７０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されたコアの外周部にクラッドより屈折率の低い領域を設ける方法では、零分散波長、ＭＦＤ、カットオフ波長の全てを所望の数値範囲内にすることができるが、零分散波長における分散スロープが単純ステップ型の屈折率分布を有するＳＭＦと比較して大きくなってしまうという問題がある。  分散スロープが大きいと、広い波長範囲でのＣＷＤＭ伝送に適用する場合、所望する波長における分散値が大きくなって信号波形の劣化が大きくなってしまう問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、本発明の請求項１記載の光ファイバは、コアとクラッドから成る光ファイバであって、中心部に位置し少なくともゲルマニウムが添加された第１の領域と、前記第１の領域を取り囲みゲルマニウムとフッ素が共に添加された第２の領域と、前記第２の領域を取り囲み純粋なシリカガラスから成る第３の領域を有し、前記クラッドに対する比屈折率差が前記光ファイバの全域において正であることを特徴とする。  
【０００９】
このようにしてなる本発明の請求項１記載の光ファイバによれば、零分散波長、ＭＦＤ、カットオフ波長の全てを所望の数値範囲内にすることができ、さらに、伝送損失と分散スロープも所望の値とすることができる。  
【００１０】
また、本発明の請求項２記載の光ファイバは、請求項１記載の光ファイバにおいて、  コアの直径をａ、前記第２の領域の直径をｂとしたとき、１．０<ｂ／ａ≦２．０であることを特徴とする。  このようにしてなる請求項２記載の光ファイバによれば、前記クラッドに対する比屈折率差を前記光ファイバの全域において正とすることができ、かつ屈折率分布の裾を小さくすることができる。  
【００１１】
また、本発明の請求項３記載の光ファイバは、請求項１または２に記載の光ファイバの屈折率分布において、コアの直径ａの位置でクラッドと垂直な線を引いたとき、屈折率がクラッドよりも高い領域における前記垂直な線の内側の面積をＡ、外側の面積をＢとしたとき、Ｂ／Ａは１／１０以下であることを特徴とする。  このようにしてなる請求項３記載の光ファイバによれば、分散スロープを大きくすることなく、従来のＳＭＦと比較して零分散波長を短波長側にずらすことができる。  
【００１２】
また、本発明の請求項４記載の光ファイバは、請求項１から３のいずれか１に記載の光ファイバにおいて、前記コアの前記クラッドに対する最大比屈折率差Δ１が０．３０％以上０．５０％以下であり、  波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．８μｍ以上９．８μｍ以下であり、  カットオフ波長λcが１３１０ｎｍ以下であり、  零分散波長が１３００ｎｍ〜１３１０ｎｍであり、  零分散波長における分散スロープが０．０８５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であり、  波長１３１０ｎｍにおける伝送損失が、０．３４ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失が、０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。  
【００１３】
このようにしてなる本発明の請求項４記載の光ファイバによれば、零分散波長、ＭＦＤ、カットオフ波長に加え、伝送損失と分散スロープも所望の値とすることができ、ＣＷＤＭ伝送に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に述べたように本発明の光ファイバによれば、零分散波長、ＭＦＤ、カットオフ波長の全てを所望の数値範囲内にすることができ、さらに、伝送損失と分散スロープも所望の値とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の光ファイバの製造方法を詳細に説明する。本発明の光ファイバは、例えば、まず図１に示す装置を用いてＶＡＤ法でコアとクラッドの一部を含むコアスートを製造する。具体的には、コアバーナー５に隣接して第１クラッドバーナー４を配置し、第１クラッドバーナー４に隣接して第２クラッドバーナー３を配置する。そして各バーナーに燃焼ガスとともに四塩化珪素や四塩化ゲルマニウムといったガラス原料をガス状態で導入し、火炎加水分解反応により形成されたガラス微粒子を出発母材１に向かって吹き付けることにより、コアスート２を製造する。  
【００１６】
ここで、コアバーナー５にはＧｅを含むガスを、第１クラッドバーナー４にはフッ素を含むガスを流す。フッ素を含むガスとしてはＳｉＦ４、ＳＦ６、ＣＦ４などが用いられる。第２クラッドバーナー３には屈折率を調整するための添加剤は添加せずにクラッドを合成する。  
【００１７】
次に得られたコアスート２を電気炉などで脱水、焼結し、コア用ガラスロッド（以降、コアロッドという。）とする。  得られたコアロッドの屈折率分布を図２に示す。図２に示すようにコアロッドは中心部に位置するコア１１とそれを取り囲むクラッド１３から成り、コアとクラッドの界面においては屈折率分布の裾１２が形成されている。本実施形態例においては、コアとクラッドの界面近傍において形成される屈折率分布の裾の部分に第１クラッドバーナー４により屈折率を低下させるフッ素が添加されるため、点線で示す従来のＳＭＦと比較して裾が小さくなっている。  
【００１８】
また、このようにして製造されたコアロッドは、コアバーナー５により形成されたゲルマニウムが添加された第１の領域６と、第１クラッドバーナー４により形成されたフッ素が添加された領域にコアのゲルマニウムが拡散して形成されるゲルマニウムとフッ素が共に添加された第２の領域７と、第２クラッドバーナー３により形成された純粋なシリカガラスから成る第３の領域８から成る。なお、本明細書において純粋なシリカガラスとは、屈折率を調整するための添加剤が添加されていないガラスを意味する。図２に示すようにゲルマニウムとフッ素が共に添加された第２の領域７と純粋なシリカガラスから成る第３の領域８の間にはゲルマニウムのみが添加された領域９があってもよい。  
【００１９】
所望の特性を得るために、コア１１のクラッド１３に対する最大比屈折率差Δ１は０．３０％〜０．５０％であることが好ましい。コア１１のクラッド１３に対する最大比屈折率差Δ１は第１コアバーナー５に添加するＧｅを含むガスの量を増減させることで調整することができる。また、コア１１の直径（以降、コア径という。）をａ、クラッド１３の直径（以降、クラッド径という。）をｃとしたとき、ｃ／ａはＯＨ基に起因する損失増加および耐水素性の観点から５．０以上であることが好ましい。ここで、比屈折率差Δ１は次式（１）で定義される。ｎｃｏｒｅはコアの最大屈折率、ｎｃｌａｄはクラッドの屈折率である。    Δ１＝｛（ｎｃｏｒｅ−ｎｃｌａｄ）／ｎｃｏｒｅ｝×１００  ％              （１）また、コア径ａは
コアとクラッドの境界においてΔ１の１／２の比屈折率差を有する位置での直径とする。クラッド径ｃとコア径ａの比ｃ／ａは各バーナーの位置や、ガス流量を調整することで増減させることができる。  
【００２０】
また、コア径ａでクラッドと垂直な線を引いたとき、屈折率がクラッドよりも高い領域での線の内側の面積をＡ、その左右の外側の面積の和をＢとしたとき、Ｂ／Ａは１／１０以下であることが好ましい。  これにより、従来のＳＭＦと比較して、同じＭＦＤ、カットオフ波長での零分散波長を３ｎｍ〜７ｎｍ短波長側にずらすことができる。図３にＢ／Ａを１／１０とし、カットオフ波長を１２４０ｎｍに固定したときのＭＦＤと零分散波長の関係をシミュレーションにより求めた結果を示す。図３に示すようにＢ／Ａが１／８である従来品と比較すると零分散波長を３ｎｍ程度短波長側にずらすことができている。  
【００２１】
面積Ｂは第１クラッドバーナー４に添加するフッ素を含むガスの量を増減させることで調整することができる。また、広い領域にフッ素を添加するとクラッドに対する比屈折率差が負となる領域が形成され分散スロープが大きくなってしまうため、フッ素の添加領域はコア径をａ、ゲルマニウムとフッ素が共に添加された第２の領域の直径をｂとしたとき、１．０<ｂ／ａ≦２．０であることが好ましい。  
【００２２】
さらに得られたコアロッドを所定の径に加熱延伸し、延伸したコアロッドの外周にＯＶＤ法によって外側クラッドとなるスートを合成する。これを脱水ガスを用いて脱水した後に透明化することにより、光ファイバ母材が得られる。外側クラッドはジャケット法を用いて形成しても良い。  さらに得られた光ファイバ母材を線引することにより、光ファイバを得ることができる。
【実施例１】
【００２３】
図１に示す装置を用いてＶＡＤ法にてコアスートを製造した。表１に製造条件を示す。  
【００２４】
【表１】
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【００２５】
得られたコアスートを電気炉で脱水、焼結し、コアロッドを得た。脱水、焼結条件を表２に示す。  
【００２６】
【表２】
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【００２７】
得られたコアロッドの屈折率分布を測定したところ、クラッドに対する比屈折率差が光ファイバの全域において正であり、Δ１は０．３６％であった。また、コア径をａとゲルマニウムとフッ素が共に添加された第２の領域の直径ｂの比ｂ／ａは１．７であり、コア径ａでクラッドと垂直な線を引いたとき、その内側の面積Ａと外側の面積Ｂの比Ｂ／Ａは１／１１であった。  
【００２８】
さらに得られたコアロッドを所定の径に加熱延伸し、延伸したコアロッドの外周にＯＶＤ法によって外側クラッドとなるスートを合成し、これを脱水、焼結し、光ファイバ母材を得た。得られた光ファイバ母材を線引することにより、光ファイバを製造した。  得られた光ファイバの特性を表３に示す。なお、ＭＦＤは波長１３１０ｎｍにおける値であり、分散スロープは零分散波長における分散スロープを示している。  
【００２９】
【表３】
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【００３０】
表３に示すように、零分散波長、ＭＦＤ、カットオフ波長の全てを所望の数値範囲内にすることができ、さらに、伝送損失、分散スロープも所望の値とすることができている。なお、本明細書において、カットオフ波長λcとは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１で定義するファイバカットオフ波長λcをいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。  
【００３１】
本実施例の光ファイバのロススペクトルを図４に示す。図４に示すように、伝送損失はフッ素を添加していない従来の光ファイバとほぼ同じかやや改善されており、伝送損失の悪化も見られていない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ＶＡＤ法による光ファイバ母材の製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【図３】シミュレーションにより求めたＭＦＤと零分散波長の関係を示すグラフである。
【図４】ロススペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１  出発母材２  コアスート３  第２クラッドバーナー４  第１クラッドバーナー５  コアバーナー６  第１の領域７  第２の領域８  第３の領域１１  コア１２  屈折率分布の裾１３  クラッド  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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