(57)【要約】  ゲルマニアをドープした多孔質シリカスートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップと、当該多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップと、当該多孔質スートプレフォームおよび当該多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープすることにより、コア領域とフッ素をドープしたトレンチ領域とを有する共ドープされたスートプレフォームを形成するステップと、当該共ドープされたスートプレフォームを固結させることにより、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップと、当該焼結ガラスである共ドープされたプレフォームの上にシリカを含むクラッドを被着させることにより、マルチモード光ファイバープレフォームを形成するステップと、当該光ファイバープレフォームをマルチモード光ファイバーへと線引き加工するステップとを含む、マルチモード光ファイバーを作製する方法。
2019524607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモード光ファイバーのための共ドープされたコアプレフォームを製造する方法であって、
ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップと、
炉において、該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープすることにより、共ドープされたプレフォームを形成するステップと、
該共ドープされたスートプレフォームを固結させることにより、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップと、
を含み、
該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームにフッ素ドーパントをドープするステップが、ドーピングパラメータφが、２０から３００ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４の間となり、ならびに下記の方程式：
2019524607.tif 000042
によって与えられるように実施され、
この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり（大気圧）、Ｅは、該フッ素ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｅ／Ｒ＝５５７５０Ｋであり、Ｒｐｒｅは、該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの厚さである、
方法。
【請求項２】
前記ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープする前記ステップが、約１２５０℃以上のドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることによって、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成する前記ステップが、外付化学気相堆積法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）によって実施される、請求項１〜２のいずれか一項記載の方法。
【請求項４】
前記焼結されたガラスプレフォームが、８５０ｎｍにおいて０．８≦αフッ素≦２．４によって与えられるアルファパラメータαフッ素を有する、フッ素でドープされたプロファイルを有する、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームの中心線におけるフッ素の濃度が、実質的にゼロであり、ならびにフッ素の該濃度が、該共ドープされたコアプレフォームの外側半径まで半径と共に増加する、請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記焼結されたガラスプレフォームが、８５０ｎｍにおいて０．８≦αフッ素≦２．４によって与えられるアルファパラメータαフッ素を有する、フッ素でドープされたプロファイルを有する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームの中心線におけるフッ素の濃度が、実質的にゼロであり、ならびにフッ素の該濃度が、該共ドープされたコアプレフォーム内半径と共に、前記トレンチの前記外側半径まで増加する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記焼結ガラスである共ドープされたプレフォームの上にシリカを含むクラッドを被着させることにより、マルチモード光ファイバープレフォームを形成するステップと、
該光ファイバープレフォームをマルチモード光ファイバーへと線引き加工するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームと前記多孔質シリカ層とにフッ素ドーパントをドープする前記ステップが、約１２５０℃以上のドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップ、および該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップが、外付化学気相堆積法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）によって、一段階プロセスにおいて実施される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１６年６月１５日に出願された米国特許仮出願第６２／３５０，３９８号に対する優先権の恩典を主張するものであり、なお、本出願は当該仮出願の内容に依拠し、ならびに当該仮出願の全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概して、広帯域マルチモード光ファイバーおよびコアプレフォームを作製および製造する方法、より詳細には、様々な加工条件下において様々なサイズのそのようなファイバーのための共ドープされたプレフォームを作製するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００３】
マルチモード光ファイバーを含む、光ファイバーは、いくつかある用途の中でも特に、益々拡大する波長範囲にわたるデータ伝送を容易にするための拡大された作動窓を伴う、データセンターおよびファイバーホームネットワークにおける使用が想定される。例えば、グレーテッドインデックス形コアを伴うマルチモード光ファイバー（ＭＭＦ）設計が設計され、ピーク帯域幅の、またはその付近の広範な波長における作動が想定される。これらの新規の光ファイバー設計のいくつかは、しばしば異なる濃度プロファイルを有する２種以上のドーパントによる、複雑な屈折率プロフィールを有することが想到される。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様は、マルチモード光ファイバーのための、共ドープされたコアプレフォームを作製する方法であって、ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップと、炉において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープすることにより、共ドープされたスートプレフォームを形成するステップと、当該共ドープされたスートプレフォームを固結させて、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップと、を含む方法に関する。さらに、当該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームにフッ素ドーパントをドープするステップは、ドーピングパラメータφが、２０から３００（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間となり、ならびに下記の方程式：
2019524607.tif 000003
【０００５】
によって与えられるように実施され、この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の当該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり、Ｅは、当該ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｒｐｒｅは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの厚さである。
【０００６】
マルチモード光ファイバーのための、共ドープされたコアプレフォームを作製する方法のある特定の態様は、２０から３００の間、いくつかの実施形態では、４０から２５０の間、他の実施形態では４５から２２５（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間、に設定されたドーピングパラメータφによって実施することができる。
【０００７】
本開示の別の態様は、マルチモード光ファイバーのための、共ドープされたコアプレフォームおよびトレンチを作製する方法であって、シリカを含む、ゲルマニアをドープした多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップと、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップと、炉において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームおよび当該多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープすることにより、コア領域とフッ素をドープしたトレンチ領域とを有する共ドープされたスートプレフォームを形成するステップと、当該共ドープされた多孔質スートプレフォームを固結させることにより、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップと、を含む方法に関する。さらに、当該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームおよび当該多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープするステップは、ドーピングパラメータφが、２０から３００（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間となり、ならびに下記の式：
2019524607.tif 000004
【０００８】
によって与えられるように実施され、この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の当該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり、Ｅは、当該ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｒｐｒｅは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの厚さである。
【０００９】
マルチモード光ファイバーのための、共ドープされたコアプレフォームおよびトレンチを作製する方法のある特定の態様は、２０から３００（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間、いくつかの実施形態では、４０から２５０の間、他の実施形態では４５から２２５の間、に設定されたドーピングパラメータφによって実施することができる。
【００１０】
本開示のさらなる態様は、マルチモード光ファイバーを作製する方法であって、ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップと、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップと、炉において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームおよび当該多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープすることにより、コア領域とフッ素をドープしたトレンチ領域とを有する共ドープされたスートプレフォームを形成するステップと、当該共ドープされたスートプレフォームを固結させることにより、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップと、当該焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームの上にシリカを含むクラッドを被着させることにより、マルチモード光ファイバープレフォームを形成するステップと、当該光ファイバープレフォームをマルチモード光ファイバーへと線引き加工するステップとを含む方法に関する。さらに、当該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームおよび多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープするステップは、ドーピングパラメータφが、２０から３００（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間となり、ならびに下記の式：
2019524607.tif 000005
【００１１】
によって与えられるように実施され、この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の当該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり、Ｅは、当該ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｒｐｒｅは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの半径方向の厚さである。
【００１２】
マルチモード光ファイバーを作製する当該方法のある特定の態様は、２０から３００（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間、いくつかの実施形態では、４０から２５０の間、他の実施形態では４５から２２５の間、に設定されたドーピングパラメータφによって実施することができる。
【００１３】
先述の方法の態様は、ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップ、および／または、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップ、の際に、外付化学気相堆積法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）を用いることができる。
【００１４】
いくつかの態様において、先述の方法は、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを、約１０００℃から約１２００℃の間において、脱水剤（例えば、Ｃｌ２ガス）で処理する追加のステップを含み得る。例えば、当該処理ステップは、約１０００℃、１０２５℃、１０５０℃、１０７５℃、１１００℃、１１２５℃、１１５０℃、１１７５℃、１２００℃、およびこれらの値の間の全ての温度において実施することができる。いくつかの実施形態において、脱水剤で当該プレフォームを処理する当該ステップは、好ましくは、固結ステップの前に行われる。
【００１５】
他の態様において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープする当該ステップは、約１２５０℃から約１３５０℃の間のドーピング温度において実施することができる。例えば、当該フッ素ドーパントによるドーピングステップは、約１２５０℃、１２６０℃、１２７０℃、１２８０℃、１２９０℃、１３００℃、１３１０℃、１３２０℃、１３３０℃、１３４０℃、１３５０℃、およびこれらのドーピング温度内の全ての温度において実施することができる。好ましくは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープする当該ステップは、ドーピングパラメータφによって支配されるドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される。
【００１６】
先述の方法の別の態様において、焼結されたガラスプレフォームは、０．８≦αフッ素≦２．４によって与えられるアルファパラメータαフッ素を有する、フッ素でドープされたプロファイルを有する。さらなる態様において、焼結されたガラスプレフォームは、さらに、０．８≦αゲルマニア、αフッ素≦２．４となるようなアルファパラメータαゲルマニアを有する、ゲルマニアでドープされたプロファイルを有する。いくつかの実施例において、当該２つのアルファパラメータは、実質的に同等であるか、またはお互いの約±１０％以内である。他の態様において、当該２つのアルファパラメータは、同等ではない。先述の方法の追加の態様において、フッ素ドーパントをドープするステップは、当該共ドープされたコアプレフォームの中心線におけるフッ素濃度が実質的にゼロとなり、フッ素の濃度が、アルファパラメータαフッ素に従って、共ドープされたコアプレフォームの他の半径に対する半径と共に増加するように、実施される。
【００１７】
先述の方法のある特定の態様は、０．４μｍ以上の作動窓にわたって±２５％以下において変わる二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングによって特徴付けられる広帯域マルチモード光ファイバー（ＭＭＦ）を製造するために用いることができ、この場合、当該作動窓は、０．５μｍから１．７μｍの波長範囲内である。当該方法の他の態様は、約０．１μｍ以上、０．１５μｍ以上、０．２μｍ以上、０．２５μｍ以上、０．３μｍ以上、０．３５μｍ以上、０．４μｍ以上、０．４５μｍ以上、さらに最大で０．５μｍ以上の作動窓にわたって±２５％以下において変わるＲＭＳパルスブロードニングによって特徴付けられる広帯域ＭＭＦを製造することができる。
【００１８】
さらなる特徴および利点は以下の詳細な説明において述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から容易に明らかとなるであろうし、あるいは、以下の詳細な説明及び添付される特許請求の範囲を含み、添付図面も含む、本明細書において説明されるような実施形態を実施することによって認められるであろう。
【００１９】
上述の全般的説明および以下の詳細な説明の両方は、単なる例示であり、特許請求の範囲の本質および特質を理解するための概要または枠組みを提供することを意図していることは理解されたい。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含められており、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を成すものである。当該図面は、１つまたは複数の実施形態を例示するものであり、説明と共に、様々な実施形態の原理および作用を説明するのに役に立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】マルチモード光ファイバーの断面図を図式的に示す。
【図１Ａ】図１に示されたマルチモード光ファイバーの図式的屈折率プロファイルを示す。
【図２Ａ】単一のゲルマニアドーパントによるグレーテッドインデックス形コアを有する、図１に示されたファイバーにおける、波長の関数としての二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングを示す。
【図２Ｂ】様々なドーピングレベルでＧｅおよびＦを共ドープしたファイバーのいくつかの例示的な実施形態における、波長の関数としての二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングを示す。
【図３Ａ】８５０ｎｍの波長での作動に対して最適化された、共ドープされたマルチモード光ファイバーにおけるＧｅＯ２およびＦ濃度のプロット。
【図３Ｂ】図３Ａに示されたファイバーにおける、波長の関数としての二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングを示す。
【図４】本開示の態様による、コアプレフォームの半径方向の位置の関数としての、ドーピングパラメータφ＝２２２（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）で処理する場合の、広帯域マルチモード光ファイバーのための共ドープされたコアプレフォーム中のＧｅＯ２およびＦ濃度のプロット。
【図５Ａ】本開示の態様による、コアプレフォームの半径方向の位置の関数としての、ドーピングパラメータφ＝１２５（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）で処理する場合の、広帯域マルチモード光ファイバーのための共ドープされたコアプレフォーム中のＧｅＯ２およびＦ濃度のプロット。
【図５Ｂ】本開示の態様による、コアプレフォームの半径方向の位置の関数としての、ドーピングパラメータφ＝５０（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）で処理する場合の、広帯域マルチモード光ファイバーのための共ドープされたコアプレフォーム中のＧｅＯ２およびＦ濃度のプロット。
【図６Ａ】本開示の態様により処理することができるクラッドにおける共ドープされたコアおよびトレンチを有する曲げ不感広帯域光ファイバーにおける、ファイバーの半径方向の位置の関数としての図式的屈折率プロファイル。
【図６Ｂ】本開示の態様により処理された場合の、図６Ａに示されたファイバーにおける、ファイバーの半径方向の距離の関数としてのＧｅＯ２およびＦ濃度のプロット。
【図７Ａ】本開示の態様により処理された場合の、製造されたプレフォームにおける、半径方向の距離の関数としてのＧｅＯ２およびＦ濃度のプロット。
【図７Ｂ】本開示の態様により処理された場合の、製造されたプレフォームにおける、正規化された半径方向の距離の関数としての相対屈折率のプロット。
【図７Ｃ】本開示の態様により処理された場合の、製造されたプレフォームにおける、正規化された半径方向の距離の関数としての相対屈折率のプロット。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
その実施例が添付の図面に例示されている、好ましい本実施形態について詳細に説明する。可能な限り、図面全体を通じて、同じまたは類似の部分を示すために、同じ参照番号が使用される。
【００２２】
「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ー半径の間の関係性である。
【００２３】
用語「μｍ」および「マイクロメートル」は、本明細書において相互互換的に使用される。
【００２４】
「相対屈折率パーセント」は、以下の方程式（１）：
【００２５】
【数１】
2019524607.tif 000006
【００２６】
において定義され、この場合、ｎｃは、未ドープのシリカの屈折率であり、ｎｉは、当該光ファイバーの特定の領域における位置ｉでの平均屈折率である。
【００２７】
さらに、本明細書において使用される場合、相対屈折率は、Δ（およびδ）によって表され、その値は、特に明記されない限り、「％」の単位において与えられる。用語Δ、％Δ、Δ％、デルタインデックス、パーセントインデックス、パーセントデルタインデックス、および％は、本明細書において相互互換的に使用することができる。ある領域の屈折率が、未ドープのシリカの屈折率より小さい場合、相対屈折率パーセントは負であり、ディプレスト領域またはディプレスト屈折率を有すると呼ばれる。当該屈折率が、未ドープのシリカの屈折率より多い場合、当該相対屈折率パーセントは、正である。本明細書において、「アップドーパント（ｕｐ−ｄｏｐａｎｔ）」は、未ドープの純粋なシリカに対して相対屈折率を高める傾向を有するドーパントであると考えられる。本明細書において、「ダウンドーパント（ｄｏｗｎ−ｄｏｐａｎｔ）」は、未ドープの純粋なシリカに対して相対屈折率を低下させる傾向を有するドーパントであると考えられる。アップドーパントの例としては、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｃｌ、Ｂｒが挙げられる。さらに、用語「ゲルマニア」、「Ｇｅ」、および「ＧｅＯ２」は、本明細書において相互互換的に使用され、ＧｅＯ２を意味する。ダウンドーパントの例としては、ＦおよびＢが挙げられる。さらに、用語「フッ素」および「Ｆ」は、これらに限定されるわけではないが、ＣＦ４、ＳｉＦ４、およびＣ２Ｆ６などのフッ素ドーパント前駆体に由来するフッ素ドーパントを意味するために、相互互換的に使用される。
【００２８】
さらに  本明細書において使用される場合、「ブランク」、「プレフォーム」、および「光プレフォーム」は、相互に交換可能であり、光ファイバーの製造において、光ファイバーを作製するために使用することができるドープされたシリカまたは未ドープのシリカを含む物品を意味する。用語「スート」は、約５ｎｍから約５マイクロメートルの範囲の直径を有するドープされたシリカ粒子または未ドープのシリカ粒子を意味する。スートプレフォームは、≧２ｍ２／ｇの表面積を有するスートを含み得る。いくつかの実施形態において、当該スートプレフォームは、≧５ｍ２／ｇの表面積を有するスートを含み、いくつかの実施形態において、当該スートは、≧２０ｍ２／ｇの表面積を有し、いくつかの実施形態において、当該スートは、≧５０ｍ２／ｇの表面積を有し、いくつかの実施形態において、当該スートは、≧２００ｍ２／ｇの表面積を有し、ならびにいくつかの実施形態において、当該スートは、≧２ｍ２／ｇかつ≦５０ｍ２／ｇの表面積を有する。スートプレフォームは、≧０．１ｇ／ｃｍ２の嵩密度を有するスートを含み得、いくつかの実施形態において、当該スートは、≧０．２ｇ／ｃｍ２の嵩密度を有し、いくつかの実施形態において、当該スートは、≧０．５ｇ／ｃｍ２の嵩密度を有し、いくつかの実施形態において、当該スートは、≧１ｇ／ｃｍ２の嵩密度を有し、ならびにいくつかの実施形態において、当該スートは、≧０．２ｇ／ｃｍ２かつ≦１ｇ／ｃｍ２の嵩密度を有する。
【００２９】
用語「アルファ」または「α−プロファイル」は、Δ（ｒ）において表現される、相対屈折率プロファイルを意味する。Δ（ｒ）の単位は「％」であり、ここで、ｒは半径であり、以下の方程式（２）：
【００３０】
【数２】
2019524607.tif 000007
【００３１】
に従い、この場合、Δ１最大は、当該ファイバーまたはファイバープレフォームの中心におけるピーク屈折率変化であり（すなわち、コアデルタ）、ならびにｒ１は、コア半径である。特に明記されない限り、アルファは、本明細書において報告される場合、８５０ｎｍにおいて測定された屈折率プロファイルである。α＝１は、三角形の相対屈折率プロファイルに対応し、α＝２は、放物線形プロファイルを説明し、α＞１２は、ステップインデックス形プロファイル（すなわち、本明細書において使用される場合、「階段状のインデックスプロファイル」）に近づくプロファイルに対応する。したがって、α＝∞は、純粋なステップインデックス形プロファイルに対応する。さらに、コアにおける相対屈折率プロファイルを特徴付けるために使用されるアルファパラメータαは、当該コアが２種のドーパント、ドーパント１およびドーパント２（例えば、ゲルマニアおよびフッ素）、でドープされている場合、２つのアルファパラメータ成分α１およびα２の集合的表現であると理解することができる。
【００３２】
スートおよび／またはガラスプレフォームにおいて、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｆ、Ｃｌ、およびＢｒなどのドーパント（概して、下記の方程式２Ａでは、ドーパントｘと呼ばれる）の半径方向の濃度プロファイルは、本開示の技術分野における当業者によって理解される方法に従って、電子ミクロプローブによって測定することができる。各ドーパント（例えば、αドーパント１、２、３．．．）のアルファは、下記の方程式（２Ａ）において与えられるように、各ドーパントにおける重量パーセントの濃度プロファイルから計算することができる。
【００３３】
【数２Ａ】
2019524607.tif 000008
【００３４】
この場合、Ｃｄｘは、各ドーパントｘの濃度であり、Ｃｄｘ最大は、コア中の各ドーパントの最大濃度であり、ｒは半径であり、ｒ１は、コア半径であり、αドーパントｘは、各ドーパントｘのアルファパラメータである。
【００３５】
本明細書において使用される場合、「二乗平均平方根パルスブロードニング」または「ＲＭＳパルスブロードニング」は、所定の波長での、または所定のファイバーに対する帯域幅に対応する波長での、またはそのような波長から離れての、パルスブロードニングの程度（例えば、ｎｓ／ｋｍの単位）を意味する。さらに、二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングは、マルチモード（ＭＭＦ）光ファイバーにおけるＲＭＳ時間遅延の結果である。より詳細には、ＲＭＳパルスブロードニングσは、方程式（３）および（４）：
【００３６】
【数３】
2019524607.tif 000009
【００３７】
【数４】
2019524607.tif 000010
【００３８】
によって与えられ、この場合、τ（ｍ）は、モードｍの時間遅延であり、Ｌは、ファイバー長であり、ｍ１は、材料分散係数であり、ｎ１は、当該ファイバーのコアの中心における屈折率値であり、Ｂは、正規化された伝搬定数であり、λは、波長であり、ｃは、真空での光の速度であり、＜＞は、平均処理を意味する（下記の方程式（４Ａ）に示されるように）。一連の変数、ｘ１、ｘ２、．．．ｘＮに対して、ｘの平均は、以下の方程式（４Ａ）によって与えられる。
【００３９】
【数４Ａ】
2019524607.tif 000011
【００４０】
さらに、本明細書において使用される場合、「マクロベンド性能」、「曲げ性能」、および「曲げ損失」は、ＦＯＴＰ−６２（ＪＥＣ−６０７９３−１−１４７）に従って、試験において約１０ｍｍ直径のマンドレルに当該ファイバーを１巻きして、エンサークルドフラックス（ｅｎｃｉｒｃｌｅｄ  ｆｌｕｘ：ＥＦ）ランチ（ｌａｕｎｃｈ）条件（これは、制限ランチ条件とも呼ばれる）を使用して、曲げに起因する減衰の増加を測定することにより実施される測定に関する用語である。当該エンサークルドフラックスは、オーバーフィルドされたパルスを、中点付近において２５ｍｍ直径のマンドレルへの１巻きによって配置された２ｍ長のＩｎｆｉｎｉＣｏｒ（登録商標）５０マイクロメートルコア光ファイバーの入力端部内へと発射することによって測定される。「ＩｎｆｉｎｉＣｏｒ」５０マイクロメートルコア光ファイバーの出力端部は、試験の際に、当該ファイバーに継がれ、測定された曲げ損失は、曲げの無い減衰に対する、規定された曲げ条件下での減衰の差である。
【００４１】
本明細書において使用される場合、用語「帯域幅」は、オーバーフィルドランチ条件を使用してＦＯＴＰ−２０４に従って測定される。さらに、「帯域幅」（ＢＷ）は、本明細書において使用される場合、［１／（４・σ）］／１．３４に等しい。用語「ピーク帯域幅」は、帯域幅が最大となる、ｎｍでの波長を意味する。
【００４２】
光ファイバーのためのコアプレフォームおよび光ファイバーを作製するための、本開示における製造方法および処理方法は、全体として、広帯域マルチモード光ファイバー（ＭＭＦ）を対象とすることが意図される。本明細書において使用される場合、用語「広帯域マルチモード光ファイバー」および「広帯域ＭＭＦ」は、相互互換的に使用され、７００〜１３００ｎｍの波長範囲の間における少なくとも５０ｎｍの部分窓内の全ての波長において少なくとも１ＧＨｚ−ｋｍの帯域幅を有するマルチモード光ファイバーを示す。いくつかの実施形態において、広帯域ＭＭＦは、８００〜１２００ｎｍの波長範囲の間における少なくとも１００ｎｍの部分窓内の全ての波長において≧２ＧＨｚ−ｋｍの帯域幅を有する。いくつかの実施形態において、広帯域ＭＭＦは、８００〜１２００ｎｍの波長範囲の間における少なくとも１００ｎｍの部分窓内の全ての波長において≧３ＧＨｚ−ｋｍの帯域幅を有する。いくつかの実施形態において、広帯域ＭＭＦは、８００〜１２００ｎｍの波長範囲の間における少なくとも１００ｎｍの部分窓内の全ての波長において≧５ＧＨｚ−ｋｍの帯域幅を有する。いくつかの実施形態において、広帯域ＭＭＦは、８００〜１２００ｎｍの波長範囲の間における少なくとも２００ｎｍの部分窓内の全ての波長において≧２ＧＨｚ−ｋｍの帯域幅を有する。いくつかの実施形態において、広帯域ＭＭＦは、８００〜１２００ｎｍの波長範囲の間における少なくとも２００ｎｍの部分窓内の全ての波長において≧３ＧＨｚ−ｋｍの帯域幅を有する。いくつかの実施形態において、広帯域ＭＭＦは、８００〜１２００ｎｍの波長範囲の間における少なくとも２００ｎｍの部分窓内の全ての波長において≧５ＧＨｚ−ｋｍの帯域幅を有する。
【００４３】
本明細書において使用される場合、「共ドープする」は、光ファイバーのコア領域ならびに、場合により、トレンチおよび内側クラッド層への２種以上のドーパントの導入を意味する。共ドープされたコア領域を有する光ファイバー構成、ならびにそのような共ドープされたコア領域を発達させるための方法は、結果として、コア領域の粘度、レイリー散乱効果、および最終的にファイバー減衰において、かなりの減少を生じる。本明細書における共ドープする方法は、結果として、シリカに近い実効屈折率を生じることができ、その結果、クラッドにおいて典型的なドーピングレベルを用いることにより、当該ファイバーの意図されたマルチモード動作に一致する導波挙動を生じさせることができる。
【００４４】
有利なことに、広帯域の高帯域幅ＭＭＦは、結果として得られるＭＭＦが低曲げ損失によって特徴付けられることを確保するために、当該ファイバーのコアにＧｅおよびＦを共ドープすることにより、本開示の方法に従って製造することができる。デュアルアルファパラメータによるＭＭＦのコア領域でのデュアルドーパントの使用は、特定の作動波長に対する、最適化された作動窓（すなわち、波長領域）の感度を低下させ、結果として、より広い窓またはデュアル窓でのＭＭＦの使用に貢献する。以下において概説されるように、本開示のある特定の態様は、ゲルマニアおよびフッ素の両方でコア領域をドーピングすることによってコアプレフォームおよびＭＭＦを作製する、製造スケーラブルな方法を含む。本開示の他の態様は、コア領域およびトレンチが、固結の前に一段階においてドーピングされる、コアプレフォームおよびＭＭＦを作製する製造スケーラブルな方法を含む。
【００４５】
図１に示されるように、当該マルチモード光ファイバー１０は、シリカベースのコア２０と、当該コアを囲み直接的に隣接する（すなわち、接触する）シリカベースのクラッド層（またはクラッド）２００とを含む。当該ファイバー１０は、０．１５から０．２５の間、好ましくは０．１８５から０．２１５の間の開口数ＮＡを有し得る。好ましくは、当該ファイバー１０の帯域幅は、２ＧＨｚ−ｋｍを超え、この場合、ピーク帯域幅は、７００ｎｍから１３００ｎｍの間の波長の中央である。
【００４６】
図１Ａに示されるように、当該マルチモード光ファイバー１０の最大屈折率Δ１最大を有するコア２０は、ｒ＝０の中心線から最外コア半径Ｒ１まで、典型的には約２０μｍから３０μｍにおいて、いくつかの実施形態では、２３．５μｍから２６．５μｍの間において、広がる。クラッド２００は、当該半径Ｒ１から、最外クラッド半径Ｒ最大まで広がり、ならびに相対屈折率Δ４を有する。いくつかの実施形態において、当該クラッド２００は、相対屈折率Δ２、外半径Ｒ２、および幅Ｗ２＝Ｒ２−Ｒ１を有する内側クラッド３０を有する。いくつかの実施形態において、光ファイバー１０のクラッド２００は、相対屈折率Δ３最小、最小半径Ｒ３、外半径Ｒ４、最大幅Ｗ５＝Ｒ４−Ｒ２、および最小幅Ｗ４＝Ｒ４−Ｒ３を有し、当該コアを囲み、ならびにダウンドーパントによるドーピングによってシリカより低い相対屈折率を有する、シリカベースの領域５０を含む。当該シリカベースのクラッド領域５０（本開示において相互互換的に「トレンチ５０」および「モート（ｍｏａｔ）５０」と呼ばれる）は、例えば、Ｆ、および任意選択によりＧｅＯ２を含み得る。いくつかの実施形態において、当該シリカベースのクラッド領域５０は、ランダムにまたは非周期的に分布した空隙（例えば、ガスで満たされた空隙）を含む。当該トレンチ領域５０は、外側クラッド層６０の屈折率よりも低い屈折率（例えば、Ｒ４からＲ最大の間）を有する。いくつかの実施形態において、当該シリカベースの領域５０は、クラッド２００全体を通って延在する。他の実施形態において、外側クラッド層６０は、当該クラッド領域５０を囲んでいる。いくつかの実施形態において、光ファイバー１０のクラッド２００は、コアを囲むシリカベースの領域５０を含み、当該領域５０は、外側クラッド層６０の相対屈折率Δ４より低い屈折率Δ３最小を有する。さらにファイバー１０のいくつかの実施形態には、ファイバー１０を囲む第一および第二ポリマーコーティングも含まれる（図１Ａには示されていない）。
【００４７】
いくつかの実施形態において、任意選択のシリカベースの内側クラッド層３０は、コア２０とシリカベースの領域５０との間に位置され、典型的には、ダウンドーパントを含有する。マルチモード光ファイバー１０の例示的な図式的相対屈折率プロファイルが、図１Ａに示されている。いくつかの実施形態において、当該シリカベースの領域５０は、コア２０から幅Ｗ２＝Ｒ２−Ｒ１だけオフセットされており、ならびに領域５０が、幅Ｗ３＝Ｒ３−Ｒ２により、ｒ＝Ｒ２において始まり、ｒ＝Ｒ３において終端するように、構成される。他の実施形態において、当該シリカベースの領域５０は、コア２０に直接隣接しており、ならびに、四角形または台形の断面を有し得る。
【００４８】
再び図１Ａを参照すると、クラッド２００は、Ｒ１から、最外クラッド半径Ｒ４まで広がっている。いくつかの実施形態において、当該クラッド２００は、Ｇｅ−Ｆ共ドープされたシリカを含む（例えば、内側クラッド層３０において）。いくつかの実施形態において、当該クラッド２００は、Ｆドープされたシリカを含む（例えば、トレンチ領域５０において）。例えば、いくつかの実施形態において、当該トレンチ領域５０は、シリカベースの外側クラッド層６０（例えば、純粋なシリカの外側クラッド層またはアップドープされたシリカベースの外側クラッド層）によって囲まれている。いくつかの実施形態において、当該クラッド２００は、１つまたは複数のコーティング２１０（図１を参照されたい）、例えば、アクリルポリマーなど、によって囲まれている。
【００４９】
ゲルマニアおよびフッ素をドープされたシリカベースのコアを有するマルチモード光ファイバー１０（図１および１Ａを参照されたい）の態様において、屈折率プロファイルは、下記の方程式（５）：
【００５０】
【数５】
2019524607.tif 000012
【００５１】
によって記述することができ、この場合、Δ１およびΔ２は、それぞれ、ドーパント１および２に起因する相対（純粋なシリカに対して）屈折率変化である。フッ素およびゲルマニアで共ドープされているファイバー１０のコア２０の場合、２つのアルファパラメータα１およびα２は、αゲルマニアおよびαフッ素によって与えられ得ることに留意されたい。最適化されたプロファイルの場合、α１およびα２は、下記の式（６）：
【００５２】
【数６】
2019524607.tif 000013
【００５３】
の条件を満たし、この場合、Δ＝Δ１＋Δ２であり、ならびにｎ０は中心ｒ＝０における屈折率であり、ｍ０は、ｎ０における材料分散である。さらに、本発明者らは、相対屈折率変化を記述するために、２つのパラメータｘ１およびｘ２を下記の方程式（７）および（８）：
【００５４】
【数７】
2019524607.tif 000014
【００５５】
【数８】
2019524607.tif 000015
【００５６】
に導入し、この場合、
【００５７】
【数９】
2019524607.tif 000016
【００５８】
【数１０】
2019524607.tif 000017
【００５９】
【数１１】
2019524607.tif 000018
【００６０】
【数１２】
2019524607.tif 000019
【００６１】
であり、ならびに、この場合、ｎａ１およびｎｂ１は、それぞれドーパント１および２（例えば、ＧｅＯ２およびＦ）に対応する、ファイバーコアの中心における屈折率であり、ｎａ２およびｎｂ２は、それぞれドーパント１および２に対応する、ファイバーコアの端部における屈折率であり、ならびにｎｓは、純粋なシリカの屈折率である。さらに、下記の式（１３）に示されるように：
【００６２】
【数１３】
2019524607.tif 000020
【００６３】
である。上記の方程式を使用することにより、当該ファイバー（例えば、マルチモード光ファイバー１０）におけるドーパント濃度プロファイルを、下記の方程式（１４）および（１５）：
【００６４】
【数１４】
2019524607.tif 000021
【００６５】
【数１５】
2019524607.tif 000022
【００６６】
において表現することができ、この場合、Ｃａ１およびＣｂ１は、それぞれドーパント１および２に対応する、当該ファイバーコアの中心におけるドーパント濃度であり、Ｃａ２およびＣｂ２は、それぞれドーパント１および２に対応する、当該ファイバーコアの端部におけるドーパント濃度であり、ならびに、ｘ１およびｘ２は、それぞれ、第一および第二ドーパント（例えば、ＧｅＯ２およびＦ）に対するパラメータであり、ドーパント濃度の半径プロファイルに対するデュアルドーパントの貢献を説明する因子を重み付けする。パラメータｘ１およびｘ２に対する当該値は、当該２つのドーパントの濃度が常に正となるように選択される。さらに、ドーパント濃度は、「モル％」（本明細書において、相互互換的に「ｍｏｌ％」として使用される）の単位において表現することができ、または、「重量％」（本明細書において、相互互換的に「ｗｔ％」として使用される）へと変換することができる。
【００６７】
図２Ａを参照すると、波長の関数としての二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングが、比較ファイバー（すなわち、図１および１Ａに示されるファイバー１０に一致する設計および相対屈折率プロファイルによって特徴付けられる）に対して示されており、当該比較ファイバーは、単一のゲルマニアドーパントを含み、０．８５μｍでの作動に対して最適化された、＋１％デルタを有する、グレーテッドインデックス形コアを含む。特に、図２Ａは、比較ファイバーにおける、波長の関数としてのＲＭＳパルスブロードニング（ｎｓ／ｋｍ）を示しており、ならびにＲＭＳパルスブロードニングが０．８５μｍ超および未満の波長に対して著しく増加することを実証している。例えば、０．８８μｍでのパルス幅は、０．８５μｍにおけるパルス幅の約２倍であり、これは、帯域幅が、ピーク帯域幅の位置から±０．０３μｍの波長において、２倍に減少することを意味する。
【００６８】
先に述べたように、２つのドーパントＧｅおよびＦを、マルチモード光ファイバー１０のコア２０において用いることにより、図２Ａに示された比較ファイバーにおいて観察されるＲＭＳパルスブロードニング感度を著しく低下させることができる。ＧｅおよびＦドーパントによって共ドープされたコア２０を有するファイバー１０に対して先述の方程式（１）〜（１５）を使用することにより、ｘ１およびｘ２パラメータを変えることによって、様々なファイバー設計に対してＲＭＳパルスブロードニングを計算することができる。ＲＭＳパルスブロードニングを特定するために、各モードｍに対して、正規化された伝搬定数Ｂを得るために、方程式（５）〜（１５）によって記述される屈折率プロファイルを用いて導波方程式を解く。特に、各モードｍに対する時間遅延τ（ｍ）は、方程式（４）を使用して計算される。全てのモードに対して時間遅延が分かれば、ＲＭＳパルスブロードニングは、方程式（３）を使用して計算される。パラメータｘ１およびｘ２を変えることによって、ＧｅおよびＦドーパントに対して、様々なドーピングプロファイルを得ることができる。コアデルタが＋１％において一定に維持され、コア２０の中心におけるＧｅＯ２濃度（すなわち、Ｃａ１）を１６．２重量％として仮定し、当該コアの端部におけるＦ濃度（すなわち、Ｒ１におけるＣｂ２）が２重量％において一定に維持されるように、ｘ１およびｘ２パラメータを変えることにより、ゲルマニアおよびフッ素で共ドープされたＭＭＦファイバーのいくつかの例示的実施形態に対し、パルスブロードニングを波長の関数としてモデル化した。特に、ｘ１およびｘ２は、−１０から＋１０まで変量した。このモデリング作業に基づき、特に、ＧｅＯ２の共ドーパントとして、コア２０内の複雑な非線形プロファイルにおいてＦを添加することにより、プロファイル設計を調節することによって、共ドープされたＭＭＦの作動窓を広げることが可能であることは明らかである。当該コアの中心でのＧｅＯ２濃度（すなわち、Ｃａ１）と、当該コアの外半径でのＦ濃度（すなわち、Ｃｂ２）とを一定に維持しつつ、先述の方程式において与えられるｘ１およびｘ２パラメータを変えることにより、結果として、ＲＭＳパルスブロードニングが最少レベルであるような、すなわち、２つのＲＭＳパルスブロードニングが下限値であるような、２つの波長を得ることができる。
【００６９】
図２Ｂに示されるように、第一ＲＭＳパルスブロードニングの下限値が約８５０ｎｍに設定されるように、コアの中心線におけるＧｅＯ２濃度と当該コアの外半径におけるＦ濃度を変えることは可能である。すなわち、図２Ｂに示されるＲＭＳパルスブロードニングプロットのそれぞれが、約８５０ｎｍにおいて１つのＲＭＳパルスブロードニングの下限値を有しつつコアの中心線におけるＧｅＯ２濃度と当該コアの外半径におけるＦ濃度とによる一意の組み合わせを有するファイバーを表している。さらに、Ｆの濃度が、当該コアの外半径において（すなわち、Ｃｂ２）増加する場合、第二下限値は、第一下限値に近づくように移動する。２つの下限値が、お互いに比較的近い場合、当該下限値は合併し、その結果として、ＲＭＳパルスブロードニングがより広い波長の範囲にわたって比較的低いままである拡大された作動波長が得られる。例えば、コアの中心線が、約７．３重量％においてＧｅＯ２でドープされ（すなわち、Ｃａ１）、ならびに当該コアの外半径が、約２．０重量％のＦ濃度（すなわち、Ｃｂ２）によって特徴付けられるような、図２Ｂに示された条件は、結果として、約８５０ｎｍおよび１１００ｎｍにおいて２つのＲＭＳパルスブロードニング下限値を生じ、したがって、その結果として、ＲＭＳパルスブロードニングが最小限において比較的一定である、約２５０ｎｍのサイズの作動窓を生じる。
【００７０】
図３Ａを参照すると、８５０ｎｍの波長での作動に対して最適化された共ドープされたマルチモード光ファイバーにおける、ＧｅＯ２およびＦ濃度のプロットが提供されている。このファイバー設計に対して、α１およびα２（すなわち、それぞれ、αゲルマニアおよびαフッ素）を、２．０７０８に設置した。図３Ｂに示されるように、このファイバーにおける波長の関数としての二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングは、優れた広帯域性能を実証している。特に、このファイバーに対するＲＭＳパルスブロードニングは、約８００ｎｍから約１０２５ｎｍの範囲において、約０．１５ｎｓ／ｋｍにて比較的一定である。そのため、このファイバーは、広範な約２２５ｎｍ（図３Ｂを参照されたい）の作動窓を有し、これは、同様のＲＭＳパルスブロードニングにおいて、ＧｅＯ２ドーパントのみを含有するコアを有する比較ファイバー（図２Ａを参照されたい）より約６倍大きい窓である。
【００７１】
先述の方程式および共ドープされたファイバー設計原理は、０．４μｍ以上の作動窓にわたって±２５％以下において変わる二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングによって特徴付けられる広帯域マルチモード光ファイバー（ＭＭＦ）（例えば、図１および１Ａに示されるようなマルチモード光ファイバー１０）を示すファイバー設計に対して用いることができ、この場合、当該作動窓は、０．５μｍから１．７μｍの波長範囲内である。好ましくは、これらのＭＭＦは、約０．１μｍ以上、０．１５μｍ以上、０．２μｍ以上、０．２５μｍ以上、０．３μｍ以上、０．３５μｍ以上、０．４μｍ以上、０．４５μｍ以上、さらに最高で０．５μｍ以上の作動波長窓にわたって±２５％以下において変わる一連のＲＭＳパルスブロードニングの下限値によって特徴付けることができる。
【００７２】
ある特定の態様において、当該広帯域の共ドープされたＭＭＦ（例えば、図１および１Ａに示されるようなマルチモード光ファイバー１０）は、８５０ｎｍの波長において４０００ＭＨｚ−ｋｍを超える帯域幅と、９５０ｎｍの波長において３０００ＭＨｚ−ｋｍを超える帯域幅とを有する。いくつかの実施形態において、当該ＭＭＦは、８５０ｎｍにおいて４０００ＭＨｚ−ｋｍを超える帯域幅と、１０５０ｎｍにおいて３０００ＭＨｚ−ｋｍを超える帯域幅とを有する。
【００７３】
さらに、これらの共ドープされたＭＭＦ（例えば、図１および１Ａに示されるようなマルチモード光ファイバー１０）のいくつかの態様は、１５ｍｍのマンドレル直径に対して、０．２５ｄＢ／巻き未満の曲げ損失を示す。これらの共ドープされたＭＭＦのある特定の態様は、例えば、０．２４ｄＢ／巻き未満、０．２３ｄＢ／巻き未満、０．２２ｄＢ／巻き未満、０．２１ｄＢ／巻き未満、０．２０ｄＢ／巻き未満、０．１９ｄＢ／巻き未満、０．１８ｄＢ／巻き未満、０．１７ｄＢ／巻き未満、０．１６ｄＢ／巻き未満、および０．１５ｄＢ／巻き未満の曲げ損失を示す。さらに、これらの共ドープされたＭＭＦのある特定の実施形態は、約０．１８５から約０．２１５の間の開口率ＮＡを有する。
【００７４】
本開示のいくつかの実施形態により、これらの広帯域の共ドープされたＭＭＦ（例えば、図１および１Ａに示されるようなマルチモード光ファイバー１０）の２つのアルファパラメータαゲルマニアおよびαフッ素は、１．８≦αゲルマニア、αフッ素≦２．４によって与えられ得る。当該２つのアルファパラメータは、実質的に等しくあり得るか、またはお互いの約±１０％以内であり得る。他の実施形態において、当該２つのアルファパラメータは、等しくはないが、約１．８から約２．４の範囲内である。
【００７５】
図３Ａおよび３Ｂに示される共ドープされたマルチモード光ファイバーは、優れた広帯域性能を示すが、その一方で、ＧｅＯ２およびＦ濃度プロファイルは複雑であり、不均等なプロファイルは、先述の広帯域原理に一致する他の共ドープされたマルチモードファイバーと共に、特に光ファイバー製造の観点から、このファイバーの加工を非常に困難にしている。とりわけ、ＧｅＯ２ドープされたコアプレフォームの半径方向において様々な濃度における、共ドーパントとして制御されたフッ素の添加は、当該プレフォーム中のフッ素の拡散率、シリカベースのコアプレフォームとフッ素ドーパント前駆体の反応速度、および当該コアプレフォームの焼結などの様々な競合する時間依存性因子によって複雑化される。さらに、ファイバープレフォームのサイズは、製造において可変であり（例えば、綿引き加工の際に、様々な長さの光ファイバーを製造するため）、これは、これらの時間依存性因子に影響を及ぼす。最終結果は、共ドープされた広帯域マルチモード光ファイバーは、従来的な加工アプローチによって、再現可能なデュアルドーパント濃度プロファイルにおいて製造することが困難であったということである。そのため、これらのプレフォームから線引き加工されたファイバーは、それらのそれぞれのコアにおいて著しく異なるドーパント濃度プロファイルを有するであろうし、その結果、かなりのＲＭＳパルスブロードニングの差を生じるであろう。
【００７６】
より詳細には、ファイバープレフォームの固結の際に得られたフッ素ドーピングに関連する当該半径方向の濃度プロファイルの性質は、焼結の相対速度、フッ素ドーパント前駆体とプレフォームとによるガス−固体反応、および当該プレフォーム中での当該フッ素ドーパント前駆体の拡散に依存する。最終的なフッ素ドープされたプロファイルに対するこれらのプロセスのそれぞれの相対的寄与の詳細なモデルは、下記の方程式（１６）：
【００７７】
【数１６】
2019524607.tif 000023
【００７８】
よって与えられ、この場合、Ｄは、多孔質プレフォーム中のフッ素ドーパント（例えば、ＳｉＦ４）の拡散係数であり、Ｃは、フッ素ドーパントのガスモル濃度であり、εは、焼結により時間と共に変わるプレフォームブランクの有孔率であり、ｔは、時間であり、ｒは、半径方向の位置であり、Ｋｅｑは、局所的熱化学平衡定数である。さらに、固体プレフォーム体積の単位あたりのフッ素（Ｆ）のモルは、下記の方程式（１７）：
【００７９】
【数１７】
2019524607.tif 000024
【００８０】
のように、局所的平衡仮定を使用して計算することができ、この場合、Ｓは、当該ガラス中のフッ素（Ｆ）のモル濃度である。上記の方程式（１６）は、多孔質シリカベースのプレフォーム中を拡散するフッ素種の実効拡散係数に対する、フッ素ドーパント前駆体とシリカベースのプレフォームとの化学的ガス−固体反応の効果の理解を助けるとして、提示される形態において有益である。この化学反応の結果として、実効拡散係数Ｄｅｆｆは、方程式（１６）の右側の第一項の分母によって与えられる倍率により実際の拡散係数Ｄより小さく、当該実効拡散係数Ｄｅｆｆは、下記の方程式（１８）：
【００８１】
【数１８】
2019524607.tif 000025
【００８２】
によって与えられる。ドープされたフッ素プロファイルの不均等さは、実効拡散（フッ素ドーパントとゲルマニアドープされたシリカベースのプレフォームとの間の反応に起因するフッ素ドーパントの消費による）の速度に対するプレフォーム焼結速度の比であるか、または焼結の特性時間ｔｓに対する実効拡散の特性時間ｔｄの比として、非次元ドーピングパラメータρの関数である。非次元ドーピングパラメータρは、下記の方程式（１９）：
【００８３】
【数１９】
2019524607.tif 000026
【００８４】
によって与えられる。さらに、フッ素ドーパントガス／ゲルマニアでドープされたシリカプレフォームの化学反応による拡散種の減少を可能にする拡散の特性時間ｔｄは、下記の方程式（２０）：
【００８５】
【数２０】
2019524607.tif 000027
【００８６】
において与えられる。ここで、Ｒｐｒｅは、フッ素ドーパントと共に共ドープされた、ゲルマニアでドープされたシリカプレフォームの厚さであり、Ｄｅｆｆは、上記の方程式（１８）から得られる実効拡散係数である。プレフォームの焼結は、表面エネルギーによって駆動される粘性流の焼結によって支配されると考えられるため、焼結の特性時間ｔｓは、下記の方程式（２１）：
【００８７】
【数２１】
2019524607.tif 000028
【００８８】
によって与えられ得、この場合、ｄｐは、粒径であり、μは、ゲルマニアでドープされたシリカ粒子の粘度であり、σは、ゲルマニアでドープされたシリカ粒子の表面エネルギー（例えば、シリカベースのプレフォームを構成するシリカ粒子の表面エネルギー）である。プレフォームの固結中またはその前の、ゲルマニアでドープされたシリカベースのプレフォームをフッ素ドーパントでドープする条件の場合、方程式（１８）の分母は１よりはるかに大きいので、方程式（１８）から（２１）を組み合わせることによって、下記のような方程式（２２）を得ることができる。
【００８９】
【数２２】
2019524607.tif 000029
【００９０】
平衡定数Ｋｅｑは、方程式（１７）におけるＳ（ｒ、ｔ）とＣ（ｒ、ｔ）との間の関係を確立するため、方程式（２３）は下記のようになり：
【００９１】
【数２３】
2019524607.tif 000030
【００９２】
この場合、Ａ１は、前指数定数（実験的に１００重量％／気圧０．２５に等しいと特定された）であり、Ｅｅｑは、活性化エネルギー（実験的に１０８００ｋｃａｌ／モルに等しいことが特定された）であり、Ｔは、Ｋでの温度であり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｐは、フッ素ドーピングの際の圧力であり、ρｇは、シリカベースのプレフォームの密度であり、ＭＷＦは、Ｆの分子量であり、ならびにＮＦは、前駆体ドーパントの１分子あたりのフッ素分子の数である（例えば、ＳｉＦ４およびＣＦ４フッ素ドーパント前駆体の場合、ＮＦ＝４である）。同様に、フッ素でドープされたシリカベースのプレフォームの粘度は、下記の方程式（２４）：
【００９３】
【数２４】
2019524607.tif 000031
【００９４】
によって与えられる関係に従い、この場合、ＥμおよびＡは両方とも、当該シリカベースのプレフォーム中にドープされたフッ素の量の関数である。ゲルマニアでドープされたシリカベースのプレフォーム中のフッ素ドーパント前駆体種の拡散が、温度の1/2乗に比例することが予想され、当該ドーパント前駆体のモル濃度が１／Ｔに比例するという関係を使用し、ならびに方程式（２３）および（２４）を方程式（２２）に代入することにより、ドーピングの次元パラメータφは、非次元ドーピングパラメータρに比例すると定義され、下記の方程式（２５）：
【００９５】
【数２５】
2019524607.tif 000032
【００９６】
によって与えられる関係に従い、この場合、Ｅ（ここで、Ｅ＝Ｅｅｑ＋Ｅμである）は、フッ素ドーパント前駆体とシリカベースのプレフォームとの反応に対する全活性化エネルギー（例えば、フッ素によって当該プレフォームをドーピングするステップ中の）であり、ｘは、当該プレフォームの外面におけるシリカ中のフッ素ドーパントの分圧である（大気中）。当該分析および下記において説明される本発明の実施例において、Ｅ／Ｒは、５５７５０Ｋである（すなわち、Ｅｅｑ／Ｒ＝５４３５Ｋであり、ならびにＥμ／Ｒ＝５０３１５Ｋである）。そのため、ドーピングパラメータφは、共ドープされた広帯域ＭＭＦのコアに対して特定の所望のフッ素ドーピングプロファイルを特徴付けるために使用することができる。ドーピングパラメータφが、計算されるか、さもなければ特定のＭＭＦのフッ素ドーパントプロファイルに対して特定されると、方程式（２５）に従ってコアプレフォームを調製することができる。例えば、Ｒｐｒｅによって与えられるサイズを有する、ゲルマニアでドープされたシリカベースのコアプレフォームの外半径に対して、フッ素ドーパントの特定の分圧（ｘ）を設定することができ、次いで、適切なドーピング温度Ｔｄｏｐを、方程式（２５）を使用して見出すことができる。コアプレフォームのサイズが変化する場合、方程式（２５）およびドーピングパラメータφに従って、ドーピング温度Ｔｄｏｐを調節することにより、再現可能な一貫したフッ素濃度プロファイルが当該プレフォームにおいて発達することを確保することができる。
【００９７】
先述の原理を用いることにより、広帯域ＭＭＦ（例えば、図１および１Ａのマルチモード光ファイバー１０）のための共ドープされたコアプレフォームを作製する方法が提供される。一態様により、マルチモード光ファイバーのための共ドープされたコアプレフォームを作製する方法は、シリカを含む多孔質スートを被着させることにより、多孔質スートプレフォームを形成するステップと、ゲルマニアドーパントを当該多孔質スートプレフォームにドープすることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップとを含む。いくつかの態様において、先述のステップは、単一のステップ：ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップ、へと組み合わせることができる。ある特定の実施形態において、これらの被着およびドーピングステップは、外付化学気相堆積法（ＯＶＤ）および気相軸付け法（ＶＡＤ）によって実施することができる。
【００９８】
次に、当該方法は、炉において、ゲルマニアでドープされた多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープすることにより、共ドープされたスートプレフォームを形成するステップを含む。当該方法のさらなるステップは、当該共ドープされたスートプレフォームを固結させて（例えば、約１４５０℃を超える温度において）、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップを含む。さらに、当該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームにフッ素ドーパントをドープするステップは、ドーピングパラメータφが、２０から３００（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間となり、ならびに下記の方程式：
2019524607.tif 000033
【００９９】
によって与えられるように実施され、この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の当該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり、Ｅは、当該ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｒｐｒｅは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの厚さである。方程式（２５）の説明において先に概説したように、ドーピングパラメータφは、特定のプレフォームサイズ（すなわち、Ｒｐｒｅによって与えられる）と、プレフォームの外半径（ｘ）におけるフッ素ドーパントの特定の圧力と共に、当該方法によってドーピング温度Ｔｄｏｐを設定するために用いることができる。
【０１００】
いくつかの態様において、先述の方法は、追加のステップとして、ゲルマニアでドープされた多孔質スートプレフォームを約１０００℃から約１２００℃の間の温度において脱水剤（例えば、Ｃｌ２ガス）により処理するステップを含み得る。例えば、当該処理ステップは、約１０００℃、１０２５℃、１０５０℃、１０７５℃、１１００℃、１１２５℃、１１５０℃、１１７５℃、１２００℃、およびこれらの値の間の全ての温度において実施することができる。
【０１０１】
他の態様において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープする当該ステップは、約１２５０℃から約１３５０℃の間のドーピング温度において実施することができる。例えば、当該フッ素ドーパントによるドーピングステップは、約１２５０℃、１２６０℃、１２７０℃、１２８０℃、１２９０℃、１３００℃、１３１０℃、１３２０℃、１３３０℃、１３４０℃、１３５０℃、およびこれらのドーピング温度内の全ての温度において実施することができる。好ましくは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープする当該ステップは、ドーピングパラメータφによって支配されるドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される。
【０１０２】
さらに、先述の原理を用いることにより、広帯域ＭＭＦ（例えば、図１および１Ａのマルチモード光ファイバー１０）のための、共ドープされたコアプレフォームおよびトレンチを作製する方法も提供される。ある態様により、当該方法は、当該コアおよびトレンチをドーピングする単一のステップを伴う。そのため、当該方法は、ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップと、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップと、を含む。先述の方法の態様は、シリカを含む多孔質スートを被着させることにより、多孔質スートプレフォームを形成するステップ、ゲルマニアドーパントを当該多孔質スートプレフォームにドープするステップ、および／または当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップ、の際に、外付化学気相堆積法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）を用いることができる。
【０１０３】
次に、当該方法は、炉において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームおよび当該多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープすることにより、コア領域とフッ素をドープしたトレンチ領域とを有する共ドープされたスートプレフォームを形成するステップと、当該共ドープされたスートプレフォームを固結させて（例えば、約１４５０℃を超える温度において）、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップと、を含む。さらに、当該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームおよび多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープするステップは、ドーピングパラメータφが、２０から３００（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間となり、ならびに下記の式：
2019524607.tif 000034
【０１０４】
によって与えられるように実施され、この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の当該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり、Ｅは、当該ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｒｐｒｅは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの厚さである。方程式（２５）の説明において先に概説したように、ドーピングパラメータφは、特定のプレフォームサイズ（すなわち、Ｒｐｒｅによって与えられる）と、プレフォームの外半径（ｘ）におけるフッ素ドーパントの特定の圧力と共に、当該方法によってドーピング温度を設定するために用いることができる。
【実施例】
【０１０５】
焼結ガラスである共ドープされた（すなわち、ゲルマニアおよびフッ素でドープされた）コアプレフォームを、以下のように作製またはモデル化した。約２．１のアルファプロファイル（αゲルマニア）を有する、１６重量％のゲルマニアでドープされたシリカ（シリカに対して１％デルタインデックス）の中心線において最大値を有するスートプレフォームを、３体積％のＣｌ２を含むヘリウム雰囲気中において１０００℃で乾燥させ、フッ素含有雰囲気、すなわち、ＳｉＦ４ガス＋Ｈｅガス雰囲気中において９０分かけてドープし、当該プレフォームを、ヘリウム雰囲気中において２．５℃／分の加熱速度で１４７５℃まで加熱することによって焼結することにより、表１Ａ、１Ｂ、２Ａ、および２Ｂに一覧される、当該焼結ガラスである共ドープされたプレフォームを作製した。表１Ｂおよび２Ｂの、浸透（ａ−ｒ）／ａ列における用語「ａ」および「ｒ」は、以下の通り、ａ＝固結されたガラスプレフォームの外半径、ｒ＝フッ素が浸透した半径方向の位置、である。さらに、表１Ｂにおいて、「平坦」なフッ素プロファイル形状は、中心線における当該プレフォームの内側でのフッ素の濃度が当該プレフォームの外側のフッ素濃度に匹敵することを意味する。表２Ｂにおいて、「三角形」のフッ素プロファイル形状は、当該プレフォームの外側のフッ素濃度が、ゼロに近いプレフォームの中心線のフッ素濃度より著しく高いことを意味する。さらに、表１Ａおよび２Ａの「内部スート半径」が、穴（ベイトロッドの除去の結果としての）に対応することにも留意されたい。
【０１０６】
【表１Ａ】
2019524607.tif 000035
【０１０７】
【表１Ｂ】
2019524607.tif 000036
【０１０８】
【表２Ａ】
2019524607.tif 000037
【０１０９】
【表２Ｂ】
2019524607.tif 000038
【０１１０】
表１Ａおよび１Ｂの比較例１〜６をモデル化した。表２Ａおよび２Ｂに関して、本開示に従って実施例１〜３を製造し、さらに、本開示に従って、実施例４〜２７もモデル化した。表１Ａおよび１Ｂに示される比較例１〜６において、これらの試料のドーパントパラメータφは、５ｃｍ２Ｋ１／２／気圧３／４未満であり、フッ素ドーパントの拡散速度がフッ素−ゲルマニアスート反応速度および共ドープされたゲルマニア−フッ素スートの焼結よりはるかに速いような条件に対応する。その結果、当該ドープされたフッ素プロファイルは、比較例１〜６において平坦である。特に、焼結された当該共ドープされたプレフォームの中心のフッ素濃度は、当該焼結された共ドーププレフォームの外側のフッ素濃度に匹敵するか、さもなければ等しい。
【０１１１】
表２Ａおよび２Ｂにおいて概説される実施例１〜２７に関して、当該ドーピングパラメータφは、２０ｃｍ２Ｋ１／２／気圧３／４から３００ｃｍ２Ｋ１／２／気圧３／４の間である。結果として、当該フッ素でドープされたプロファイルは、有利には、拡散限界のために不均等であり、その場合、当該フッ素濃度は、当該焼結された共ドーププレフォームの外側において最も高く、焼結された当該共ドープされたプレフォームの中心においてはるかに小さい。φ＝２２２ｃｍ２Ｋ１／２／気圧３／４の値に対して、当該フッ素ドープされたプロファイルが図４に示されており、この場合、最大フッ素濃度は、当該プレフォームの外側においてであり、当該フッ素は、約３２００マイクロメートルの半径方向の位置の、当該プレフォームの外側５５％（電子ミクロプローブ法によって測定した場合）しか浸透することができる。φ＝１２５ｃｍ２Ｋ１／２／気圧３／４の値に対して、当該フッ素ドープされたプロファイルが、図５Ａに示されており、この場合、最大フッ素濃度は、当該プレフォームの外側においてであり、当該フッ素は、約２９００マイクロメートルの半径方向の位置の、当該プレフォームの外側６１％（電子ミクロプローブ法によって測定した場合）しか浸透することができる。φ＝５０ｃｍ２Ｋ１／２／気圧３／４の値に対して、当該フッ素ドープされたプロファイルが、図５Ｂに示されており、この場合、最大フッ素濃度は、当該プレフォームの外側においてであり、当該フッ素は、当該プレフォーム全体に浸透することができるが、ゼロマイクロメートルの半径方向の位置における当該プレフォームの中心において、ほとんどゼロ（電子ミクロプローブ法によって測定した場合）のフッ素濃度を有する。表２Ａおよび２Ｂに示される様々な実施例において、φの特定の値を目標にすることにより、当該プレフォームの外側における最大フッ素濃度と共に、焼結されたプレフォームにおいて目標のドープされたフッ素プロファイルの形状を得るために、フッ素ドーパント前駆体（例えば、ＳｉＦ４）の濃度（例えば、フッ素ドーパントの分圧としての）およびドーピング温度（Ｔｄｏｐ）が、所定のプレフォームサイズおよびプレフォーム濃度に対して選択される。
【０１１２】
ここで図６Ａを参照すると、広帯域ＭＭＦのため共ドープされたコアプレフォームおよびトレンチを作製する先述の方法に従って処理することができるクラッドにおける共ドープされたコアおよびトレンチを有する、曲げ不感広帯域光ファイバーにおいての、ファイバーの半径方向の位置の関数としての図式的屈折率プロファイルである。特に、図６Ｂに示されるように、ファイバーの半径方向の距離の関数としてのＧｅＯ２およびＦ濃度のプロットは、図６Ａに示されるファイバーに対して提供される。シリカベースのＧｅＯ２でドープされたプレフォーム中にフッ素をドープするステップは、フッ素の濃度が、トレンチの外側端部における最も高い値から、コアプレフォームの中心線における約ゼロまで変わるように、一段階において実施される。
【０１１３】
別の実施形態において、製造された光プレフォームは、以下のように作製された。０．３４ｇ／ｃｍ３のスート密度および放物線状のゲルマニアでドープされたプロファイルを有する、１ｍの５０５０ｇのスートプレフォームを、レイダウンステップにおいてアルミナのベイトロッドの上に被着させた。当該ベイトロッドを除去し、当該スートプレフォームを炉内に位置した。当該スートプレフォームを、ヘリウムと２．５体積％の塩素（すなわち、脱水剤）とを含む雰囲気中において、１０５０℃で処理した。次いで、当該プレフォームを、ヘリウムと３０体積％のＳｉＦ４とを含む雰囲気中において、１２５０℃の温度で９０分間ドープした。これらのドーピング温度および時間条件は、ドーピングパラメータφ（本開示において先に概説したような）を使用して計算し、この場合、ドーピングパラメータφは、φ＝５０ｃｍ２Ｋ１／２／気圧３／４であった。次いで、当該プレフォームを、約１４５０℃から約１５００℃の間の温度に加熱することにより、当該スートプレフォームを、空隙不含の焼結ガラスプレフォームへと完全に焼結させた。当該焼結ガラスプレフォームに対するゲルマニアおよびフッ素の濃度は、電子ミクロプローブによって特徴付けられ、図７Ａに示される。共ドープされた当該焼結ガラスプレフォームの相対屈折率プロファイルを測定し、図７Ｂに示す。したがって、共ドープされた当該焼結ガラスプレフォームは、コア−トレンチアセンブリを表しており、その場合、純粋なシリカの屈折率を超える屈折率を有する放物線状の領域は、コア領域であり、純粋なシリカの屈折率未満の屈折率を有する領域は、トレンチ領域である。コア領域は、約２のコアアルファを有する。エッチングされた中心線（下記において説明される）を有するコア−トレンチガラスプレフォームの屈折率プロファイルは、図７Ｃに示されている。
【０１１４】
図７Ａ〜７Ｃに示される焼結されたコア−トレンチアセンブリガラスプレフォームは、続けて、以下のステップ：１）その中心線プロファイル誤差を除去するために当該中心線においてエッチングする、２）その中心線において真空を施し、その一方で、当該中心線の穴を閉じるために当該プレフォームを加熱する、３）ケーン（ｃａｎｅ）へと再び線引き加工する、４）光ファイバープレフォームを形成するために、シリカオーバークラッド層の被着を施す、または５）光ファイバーへと線引き加工する、のうちの１つまたは複数を受けることができる。図７Ｃに示されたコアおよびトレンチは、シリカによってオーバークラッドし、光ファイバーへと線引き加工することができ、それにより、ファイバー空間（すなわち、６２．５マイクロメートルの半径を有するファイバー）において、当該コア半径は、２５マイクロメートルの半径、０．９３％の最大コア屈折率、約２のコアアルファ、９．６３マイクロメートルの幅を有するトレンチ領域、−０．５％の最小屈折率、および１６９％・マイクロメートル２のトレンチ容積を有する。
【０１１５】
本開示のさらなる態様は、マルチモード光ファイバー（例えば、図１および１Ａに示されるようなマルチモード光ファイバー１０）を作製する方法に関する。本質的に、当該方法は、先述の方法に従ってコアプレフォームあるいはコアプレフォームおよびトレンチを作製するステップと、その後の、クラッドまたは当該クラッドの最終部分を被着するステップとを含む。特に、当該方法は、ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップと、任意選択により、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップと、を含む。当該方法の次のステップは、炉において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームおよび当該多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープすることにより、コア領域とフッ素をドープしたトレンチ領域とを有する共ドープされたスートプレフォームを形成するステップと、当該共ドープされたスートプレフォームを固結させて（例えば、約１４５０℃を超える温度において）、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップと、を含む。さらに、当該方法は，当該焼結ガラスである共ドープされたプレフォームの上にシリカを含むクラッドを被着させることにより、マルチモード光ファイバープレフォームを形成するステップと、当該光ファイバープレフォームをマルチモード光ファイバーへと線引き加工するステップとを含む。前に述べたように、当該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームおよび多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープするステップは、ドーピングパラメータφが、２０から３００の間となり、ならびに下記の式：
2019524607.tif 000039
【０１１６】
によって与えられるように実施され、この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の当該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり、Ｅは、当該フッ素ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｒｐｒｅは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの厚さである。
【０１１７】
上述の説明は単なる例示であり、特許請求の範囲によって定義されるファイバーの性質および特徴を理解するための概要を提供することを意図するものであることは理解されるべきである。添付の図面は、好ましい実施形態のさらなる理解を提供するために含められ、本明細書の一部に組み込まれて本明細書の一部を成すものである。図面は、説明と共に本発明の原理および作用を説明するのに役立つ様々な特徴および実施形態を示している。特許請求の範囲の趣旨または範囲から逸脱することなく、本明細書において説明される好ましい実施形態に対して様々な変更および変形を為すことができることは、当業者に明らかであろう。
【０１１８】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０１１９】
実施形態１
マルチモード光ファイバーのための共ドープされたコアプレフォームを製造する方法であって、
ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップと、
炉において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープすることにより、共ドープされたプレフォームを形成するステップと、
当該共ドープされたスートプレフォームを固結させることにより、８５０ｎｍにおいて測定された１．９から２．２の間の屈折率アルファプロファイルを有する、焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームを形成するステップと、
を含み、
当該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームにフッ素ドーパントをドープするステップが、ドーピングパラメータφが、２０から３００ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４の間となり、ならびに下記の方程式：
2019524607.tif 000040
【０１２０】
によって与えられるように実施され、
この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の当該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり（大気圧）、Ｅは、当該フッ素ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｅ／Ｒ＝５５７５０Ｋであり、Ｒｐｒｅは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの厚さである、
方法。
【０１２１】
実施形態２
さらに、
上記ドーピングステップの前に、上記ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを、約１０００℃から約１２００℃の間において、脱水剤で処理するステップ
を含む、実施形態１に記載の方法。
【０１２２】
実施形態３
上記ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープする上記ステップが、約１２５０℃以上のドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される、実施形態１〜２のいずれか１つに記載の方法。
【０１２３】
実施形態４
上記ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームにフッ素ドーパントをドープする上記ステップが、約１３００℃を超えるドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される、実施形態１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【０１２４】
実施形態５
ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることによって、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成する上記ステップが、外付化学気相堆積法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）によって実施される、実施形態１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【０１２５】
実施形態６
上記焼結されたガラスプレフォームが、８５０ｎｍにおいて０．８≦αフッ素≦２．４によって与えられるアルファパラメータαフッ素を有する、フッ素でドープされたプロファイルを有する、実施形態１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【０１２６】
実施形態７
上記焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームの中心線におけるフッ素の濃度が、実質的にゼロであり、ならびにフッ素の当該濃度が、当該共ドープされたコアプレフォームの外側半径まで半径と共に増加する、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【０１２７】
実施形態８
さらに、
上記ドーピングステップの前に、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップ
を含み、
当該ドーピングステップが、炉において、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームおよび当該多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープすることにより、コア領域とフッ素をドープしたトレンチ領域とを有する共ドープされたスートプレフォームを形成するステップを含み、
さらに、当該ゲルマニアをドープしたスートプレフォームおよび多孔質シリカ層にフッ素ドーパントをドープするステップは、ドーピングパラメータφが、２０から３００（ｃｍ２・Ｋ（１／２））／気圧（３／４）の間となり、ならびに下記の式：
2019524607.tif 000041
【０１２８】
によって与えられるように実施され、
この場合、Ｔｄｏｐは、ドーピング温度であり、ｘは、ドーピングステップの際の当該炉内のフッ素ドーパントの分圧であり（大気圧）、Ｅは、当該フッ素ドーピングステップの活性化エネルギーであり、Ｒは、ユニバーサル気体定数であり、Ｅ／Ｒ＝５５７５０Ｋであり、Ｒｐｒｅは、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの厚さである、
実施形態１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【０１２９】
実施形態９
上記トレンチ領域が、共ドープされたフッ素およびゲルマニアを含む、実施形態８に記載の方法。
【０１３０】
実施形態１０
上記ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームと上記多孔質シリカ層とにフッ素ドーパントをドープする上記ステップが、約１２５０℃以上のドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される、実施形態８に記載の方法。
【０１３１】
実施形態１１
上記ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームと上記多孔質シリカ層とにフッ素ドーパントをドープする上記ステップが、約１３００℃を超えるドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される、実施形態８に記載の方法。
【０１３２】
実施形態１２
ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップ、および、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップが、
外付化学気相堆積法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）によって実施される、実施形態８に記載の方法。
【０１３３】
実施形態１３
ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップ、および、当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップが、一段階プロセスにおいて実施される、実施形態１２に記載の方法。
【０１３４】
実施形態１４
上記焼結されたガラスプレフォームが、８５０ｎｍにおいて０．８≦αフッ素≦２．４によって与えられるアルファパラメータαフッ素を有する、フッ素でドープされたプロファイルを有する、実施形態８に記載の方法。
【０１３５】
実施形態１５
上記焼結ガラスである共ドープされたコアプレフォームの中心線におけるフッ素の濃度が、実質的にゼロであり、ならびにフッ素の当該濃度が、当該共ドープされたコアプレフォーム内半径と共に、上記トレンチの上記外側半径まで増加する、実施形態８に記載の方法。
【０１３６】
実施形態１６
さらに、
上記焼結ガラスである共ドープされたプレフォームの上にシリカを含むクラッドを被着させることにより、マルチモード光ファイバープレフォームを形成するステップと、
当該光ファイバープレフォームをマルチモード光ファイバーへと線引き加工するステップと
を含む、実施形態８に記載の方法。
【０１３７】
実施形態１７
上記ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームと上記多孔質シリカ層とにフッ素ドーパントをドープする上記ステップが、約１２５０℃以上のドーピング温度（Ｔｄｏｐ）において実施される、実施形態１６に記載の方法。
【０１３８】
実施形態１８
ゲルマニアをドープしたシリカを含む多孔質スートを被着させることにより、ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームを形成するステップ、および当該ゲルマニアをドープした多孔質スートプレフォームの上に多孔質シリカ層を被着させるステップが、外付化学気相堆積法（ＯＶＤ）または気相軸付け法（ＶＡＤ）によって、一段階プロセスにおいて実施される、実施形態１６〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【０１３９】
実施形態１９
上記焼結されたガラスプレフォームが、８５０ｎｍにおいて０．８≦αフッ素≦２．４によって与えられるアルファパラメータαフッ素を有する、フッ素でドープされたプロファイルを有する、実施形態１６〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【０１４０】
実施形態２０
上記マルチモード光ファイバーが、０．４μｍ以上の作動窓にわたって±２５％以下において変わる二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルスブロードニングによって特徴付けられ、この場合、当該作動窓は、０．５μｍから１．７μｍの波長範囲内である、実施形態１６〜１９のいずれか１つに記載の方法。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  マルチモード光ファイバー
２０  コア
３０  内側クラッド層
５０  シリカベースのクラッド領域
６０  外側クラッド層
２００  クラッド層
【図１】
2019524607.tif 000043
【図１Ａ】
2019524607.tif 000044
【図２Ａ】
2019524607.tif 000045
【図２Ｂ】
2019524607.tif 000046
【図３Ａ】
2019524607.tif 000047
【図３Ｂ】
2019524607.tif 000048
【図４】
2019524607.tif 000049
【図５Ａ】
2019524607.tif 000050
【図５Ｂ】
2019524607.tif 000051
【図６Ａ】
2019524607.tif 000052
【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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