(57)【要約】  公知のいかなる試験によっても測定される大なる実効面積及び良好な曲げ誘導減衰に対する抵抗を同時に与える光導波路ファイバが開示される。遮断波長が制御されて約１３４０ｎｍから１６５０ｎｍまでの波長範囲に亘って単一モード動作を可能とする。かかる光導波路ファイバ屈折率分布は低コスト製造を可能にする単純な設計である。
2005509916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央線の周囲に配置されて半径Ｒ1まで延在する中央コア領域と、前記中央コア領域に包囲されたクラッド層と、を含む光ファイバであって、
前記中央コア領域は、前記中央線上またはその近傍で半径Ｒ1,LMに位置するローカル最小相対屈折率パーセントΔ1,LM及び半径Ｒ1,MAXに位置する最大相対屈折率パーセントΔ1,MAXを有し、ここでＲ1,MAX＞Ｒ1,LMであって、比Δ1,LM／Δ1,MAXが０．６５よりも大かつ１．０よりも小であって、実効面積が波長１５５０ｎｍで１１５μｍ2以上であり、直径約３２ｍｍ径のマンドレルの周囲の１巻き当たりの減衰の増大量は波長１５５０ｎｍで約０．５ｄＢよりも小であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記減衰が波長１５５０ｎｍで約０．２１ｄＢ／ｋｍより小であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
側面荷重曲げ損失が波長１５５０ｎｍで１．５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記比Δ1,LM／Δ1,MAXが０．６と０．９との間にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項５】
半径Ｒ1,LMと半径Ｒ1,MAXとの間で相対屈折率パーセントの変化が約０．０３％μｍ-1よりも小であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項６】
比Ｒ1,LM／Ｒ1,MAXが約０．２よりも小であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項７】
比Ｒ1,MAX／Ｒ1が約０．２５よりも大であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項８】
Ｒ1が約６μｍと約１０μｍとの間にあることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項９】
Δ1,MAXが約０．４％よりも小であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記相対屈折率パーセントがΔ1,LMからΔ1,MAXまで単調増加することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記中央コア領域の相対屈折率がすべての点で０％よりも大であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記中央コア領域と前記クラッド層との間に配置された環状領域を更に含み、前記環状領域は０％よりも小なる相対屈折率パーセントと最小相対屈折率パーセントΔ2,MINとを有し、前記環状領域は半径Ｒ2まで延在することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記Δ2,MINが約−０．０５％と約−０．３０％との間であることを特徴とする請求項１２記載の光ファイバ。
【請求項１４】
実効面積が波長１５５０ｎｍで１３０μｍ2以上であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１５】
実効面積が波長１５５０ｎｍで１５０μｍ2以上であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１６】
実効面積が波長１５５０ｎｍで１７０μｍ2以上であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１７】
波長１５５０ｎｍでの前記減衰が約０．１９ｄＢ／ｋｍよりも小であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１８】
波長１６１０ｎｍでの前記減衰が約０．２０ｄＢ／ｋｍよりも小であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項１９】
波長１３８０ｎｍでの前記減衰が波長１３１０ｎｍでの前記減衰よりも上に約０．３ｄＢ／ｋｍよりも小であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項２０】
直径約３２ｍｍ径のマンドレルの周囲に１巻きすることによって誘導される前記減衰が波長１６１０ｎｍで約１．０ｄＢよりも小であることを特徴とする請求項１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、大容量通信システムに使用される光ファイバに関し、詳細には、大なる実効面積及び曲げ誘導減衰に対する耐性をともに具備する光導波路ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離に亘る大容量情報伝送のために設計された好ましくは電子中継器を使用しない光導波路ファイバは、典型的には大なる実効面積を与えることによってあるタイプの信号の非線形相互作用を減じる。その上、４波または４光子混合と一般的に呼ばれている信号減少効果は、波長分割信号多重器を用いた通信システム内で生じるが、動作波長範囲に亘って光導波路ファイバ全分散の制御によって打ち消され得る。したがって、かかる全分散は動作波長範囲に亘って非ゼロであるようになされ、それらが干渉しない方法で信号間の位相関係を変化させる。
【０００３】
分散補償ストラテジーの使用により、高容量光導波路ファイバは通信システムの動作範囲に亘ってより大なる全分散の大きさ（絶対値）を有し得る。このようにして、設計制限がやや緩和されて、減衰及び曲げ誘導減衰に対する耐性の如き他のキーファイバ特性を改善しつつ、全分散要件を緩和する屈折率分布リサーチャーを与える。
【０００４】
大容量光導波路ファイバの屈折率分布設計におけるさらに重要なファクタは、製造コストに関わる単純な設計の如く単純な分布である。例えば、所望の特性を与えるが半径に沿った屈折率の顕著な変化の少ないコア領域は、一般的に製造が容易である。
【０００５】
本発明は、低減衰を維持しつつ曲げ誘導減衰に対する耐性に優れているとともに、より単純な屈折率分布構造を有し且つ大なる実効面積を与える大容量光導波路ファイバの必要性を扱う。
【定義】
【０００６】
この後に続く定義は、当業者の慣用用途に基づく。
＃屈折率分布は、屈折率または相対屈折率（パーセント）と導波路ファイバ半径との間の関係である。
＃セグメントコアは、少なくとも第１及び第２の導波路ファイバコア部分またはセグメントに分割された１つである。各部分またはセグメントは、特定の放射長に沿って位置し、導波路ファイバの中央線の周りで実質的に対称であり、関連した屈折率分布を有する。
＃コアのセグメントの半径は、セグメントの各開始点と終了点との間の各屈折率によって定義される。ここで使用される半径の定義は、後の図及び発明の詳細な説明中に記載される。
＃しばしばクロマティック分散と呼ばれる導波路ファイバの全分散は、材料分散と導波分散と内部モード（インターモーダル）分散との和である。単一モード導波路ファイバの場合は、内部モード分散はゼロである。
＃一般的に全分散に適用される符号規則は以下の如きである。導波路内でより短い波長の信号がより長い波長の信号よりもより速く伝搬するとき、全分散は正である。逆に、負の全分散の導波路内では、より長い波長の信号がより速く伝搬する。
＃実効面積は、
【０００７】
【数１】
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【０００８】
で示され、ここで、積分範囲は０から無限大であり、Ｅは導波路内を伝搬する光に関連した電場である。
＃相対屈折率パーセントは、Δ％＝１００×（ｎi2  −ｎc2）／２ｎi2で示され、ｎiは特に断りがない限り領域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。セグメントの屈折率がクラッド領域の平均屈折率よりも小さい場合において、相対屈折率パーセントは負であり、特に断りがない限り最も負である相対屈折率の点で計算される。正の相対屈折率パーセントは、屈折率がクラッドの平均屈折率より大きいところで生じる。
＃アルファ分布は屈折率分布に関係し、Δ（ｂ）％（ｂは半径）によって、次の式で表される。
【０００９】
【数２】
2005509916.tif 000004
【００１０】
ここで、ｂ0はΔ（ｂ）％が最大である点であり、ｂ1はΔ（ｂ）％がゼロである点であり、ｂはｂi≦ｂ≦ｂfの範囲内にある。ここで、Δは上記した定義、ｂiはアルファ分布の最初の点であり、ｂfはアルファ分布の最後の点であり、αは実数の指数である。
＃導波路ファイバの曲げ抵抗は、所定の試験条件のもとでの誘導減衰として表される。曲げ誘導減衰は曲げ損失とも呼ばれる。ここで参照される曲げ試験は、曲げられた導波路ファイバの相対的な抵抗を比較するピン配列曲げ試験である。この試験のために実質的に曲げ誘導損失がない導波路ファイバに対して減衰損失が測定される。その後、導波路ファイバは、ピン配列を通って蛇行した経路に組み入れられて、減衰が再び測定される。曲げによって誘導される損失は、この２つの測定された減衰値の差をｄＢで表したものである。ピン配列は、１列に並べられた１０本の円筒状のピンのセットであり、平らな表面上に鉛直に固定されている。ピン間隔は中心と中心との間で５ｍｍである。ピンの直径は０．６７ｍｍである。試験の間、蛇行して組み入れられた導波路ファイバがファイバとピンとが接触するピン表面の一部分に適合するような十分な張力が印加される。
【００１１】
ここで参照される他の曲げ試験は、側面荷重ワイヤーメッシュ試験である。この試験では、所定の長さの導波路ファイバが２つの平面プレートの間に置かれる。７０番のワイヤーメッシュがプレートの１つに取り付けられる。既知の長さの導波路ファイバが２つのプレートの間に挟まれて、２つのプレートが３０Ｎの力で押されている間に前述した減衰が測定される。その後、７０Ｎの力が２つのプレートに印加されて減衰の増加がｄＢ／ｍで測定される。この減衰の増加は、導波路の側面荷重減衰（または側面荷重曲げ損失）である。
【００１２】
導波路ファイバの曲げ抵抗の更なる試験は、ファイバが特定の半径のマンドレルに特定の回数巻かれるものである。それぞれの試験の状態で、曲げ誘導減衰はｄＢ／ｍの単位で表され、長さはファイバの巻き数とマンドレルの直径で決定される。ここに参照されるマンドレルラップ試験においては、直径２０ｍｍのマンドレルの周囲に１回巻いた導波路ファイバに対して誘導減衰が測定される。
【発明の開示】
【００１３】
クラッド層に包囲されて且つこれに接触している中央コア領域を含む光導波路ファイバがここに開示される。中央コア領域は、屈折率分布と、半径と、中央線とを有する。中央コア領域は、中央コア領域での最大相対屈折率パーセントとの比である中央線上または近傍のローカル最小相対屈折率パーセントを提供するように構成された屈折率分布の一部分を有する。特に、中央線上または近傍でのローカル最小相対屈折率と、中央コア領域での相対屈折率パーセントの最大値との比は０．６５から１．０までの範囲内にある。この比は、中央コア半径の値及び最大相対屈折率パーセントを伴って、１５５０ｎｍで１１５μｍ2以上の実効面積と、１５５０ｎｍで２５ｄＢ／ｍ以下の２０ｍｍマンドレルラップ曲げ損失と、１５５０ｎｍで１．５ｄＢ／ｍ以下、好ましくは０．５ｄＢ／ｍ以下の側面荷重ワイヤーメッシュ曲げ損失と、を有する光導波路ファイバを提供するように選択される。好都合にも、１５５０ｎｍでのピン配列曲げ損失は１ｄＢ／ｍ以下である。２０ｍｍマンドレル包囲曲げ損失は、好ましくは２０ｄＢ／ｍ以下であって、より好ましくは１０ｄＢ／ｍ以下である。
【００１４】
かかる比は、好ましくは、０．７５から０．８５までの範囲内にある。ここに開示される光導波路ファイバの実施例では、屈折率分布パラメータは更に、１５５０ｎｍで０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰と、１４００ｎｍ以下のゼロ分散波長と、０．０６ｐｓ／ｋｍ1/2以下の分極モード分散と、１５００ｎｍ以下のケーブル遮断波長とを提供するように選択される。１５５０ｎｍでのかかる減衰は、好ましくは０．２０ｄＢ／ｋｍよりも小であって、より好ましくは０．１９ｄＢ／ｋｍよりも小である。
【００１５】
ここに開示される光導波路ファイバの更なる実施例では、中央コア領域の最大相対屈折率パーセントは、中央コア半径の０．２５以上の半径で達する。この実施例の中央コア半径は、６μｍから９μｍまでの範囲内にあり、好ましくは６．５μｍから７．５μｍまでの範囲内にある。
【００１６】
この第１の特徴において、相対屈折率パーセントの最大値は、０．２５％から０．４５％までの範囲内にあり、好ましくは０．２８％から０．３５％までの範囲にある。
【００１７】
この第１の特徴の他の実施例において、ここに開示される光導波路ファイバは、相対屈折率パーセントがその中央線値から最大値まで単調に増加する中央コア領域を有する。この実施例の中央コア領域の中央線上または近傍のローカル最小相対屈折率パーセントは、０．２％から０．３％までの範囲内にある。
【００１８】
第２の特徴において、ここに開示される光導波路ファイバは、中央コア領域及び中央コア領域とこれを包囲するクラッド層との間に位置する負の相対屈折率パーセントの環状領域を含む。好ましくは、かかるクラッド層は環状領域に隣接し、その環状領域は中央コア領域に隣接する。環状領域の負の相対屈折率パーセントは、環状領域に屈折率低下ドーパントを加えることによってまたはクラッド層に屈折率上昇ドーパントを加えることによって実現され得る。これらの代替物は上に開示した負の相対屈折率パーセントの定義に一致する。好ましくは、中央コア領域は、７μｍから９．５μｍまでの範囲内にある半径を有する。また、好ましくは、負の環状相対屈折率パーセント領域は、中央コア半径と等しい内径と、１４μｍから１８μｍまでの範囲内にある外径と、−０．０５％から−０．１５％までの範囲内にある最小相対屈折率パーセントとを有する。
【００１９】
実効面積は、１２０μｍ2以上であって、好ましくは１３０μｍ2以上であって、より好ましくは１４０μｍ2以上であって、最も好ましくは１５０μｍ2以上である。加えて、曲げ抵抗は、直径２０ｍｍのマンドレルの周囲に１巻きしたファイバの減衰が１５５０ｎｍで２５ｄＢ／ｍより小であって、好ましくは１５５０ｎｍで２０ｄＢ／ｍより小であって、より好ましくは１５５０ｎｍで１０ｄＢ／ｍより小であるようになされる。
【００２０】
上記した各実施例において、光導波路ファイバのＯＨ-成分は、好ましくは、十分小さな値に制御されて、１３８０ｎｍから１３９０ｎｍまでの範囲を含む波長領域で導波路の動作が可能になる。
【００２１】
本発明の更なる特徴及び有利な点は、以下の発明の詳細な説明の欄に記載され、その一部は、この記載から当業者に容易に明らかになるであろうが、また、特許請求の範囲、図面、及び、後の詳細な説明の記載を含むここに記載された本発明を実施することによっても認識されるであろう。
【００２２】
上記した一般的な記載及び後の発明の詳細な説明の記載の両方は発明の典型例に過ぎず、本発明の原理及び特徴を理解するための概要または枠組を提供することが意図されていることを理解されたい。添付図面は、本発明の更なる理解のために含まれ、本明細書と一体化され、本明細書の一部を構成する。かかる図面は、本発明の様々な実施例を図説し、また、記載と共に本発明の原理及び動作の説明を補完する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
参照は、本発明の好ましい実施例、添付図面に説明される例を詳細にする。本明細書中、同じ参照番号が、同じまたは類似部分を参照するように図面を通じて使用されるであろう。ここに開示される光導波路ファイバの典型的な実施例は、図１に示され、光導波路ファイバの半径に対する相対屈折率パーセントのグラフによって表される。光ファイバの中央コア領域は、中央線上または近傍のより低い値またはローカル最低値２を有する相対屈折率パーセントの一部分を有し、中央コア領域半径６の最大相対屈折率パーセント４に達するまで増加する。相対屈折率値パーセントは中央コア領域の他の部分に対してその最大値を維持する。そして、相対屈折率値パーセントは半径８でクラッド層に至るまで大きさにおいて減少する。
【００２４】
相対屈折率パーセントは中央線上または近傍の値から半径６の値まで単調増加することが図１に示されるが、増加分布部分はここに開示される光導波路ファイバとによる特徴を有しつつ様々な形を取り得ることを理解されたい。例えば、相対屈折率分布２及び４の間の分布の形は、１つまたは複数の階段状、または、異なった程度の凹凸を有する滑らかな曲線を取り得る。
【００２５】
ここに開示される光導波路ファイバの相対屈折率パーセントは、非常に良好な曲げ誘導減衰に対する抵抗を伴った大なる実効面積を有する。曲げ抵抗は、上記した曲げ試験によって特徴づけられる。また、他の曲げ試験であるが、例えば、側面荷重試験において異なったスクリーンメッシュサイズを用いた試験も使用され得る。これらの特徴は、波長１３８０ｎｍから１３８６ｎｍの範囲に亘る低水ピーク（water peak）によって特徴づけられる光導波路ファイバに結合されて高められる。
【００２６】
この波長範囲に亘って、光導波路ファイバの減衰カーブにおけるかかる水ピークは、約０．５ｄＢ／ｋｍ以下の値であって、好ましくは約０．４ｄＢ／ｋｍ以下の値であって、最も好ましくは約０．３５ｄＢ／ｋｍ以下の値に除去され得る。
【００２７】
低水ピーク光ファイバを製造する方法は、２００１年１１月２７日に出願された米国特許出願第０９／７２２，８０４号、２０００年４月１１日に出願された米国特許出願第０９／５４７，５９８号、２０００年１２月２２日に出願された米国特許仮出願第６０／２５８，１７９号、及び、２００１年２月２８日に出願された米国特許仮出願第６０／２７５，０１５号に見ることができ、これらの内容は引用によってここに組み入れられる。これら文献に記載された方法は、一般的に塩素の如きガスを用いたスートプリフォームの乾燥のステップを含み、ＯＨ-イオン、水素、及び、水素含有化合物との接触から実質的にＯＨ-のない（乾燥）スートを分離することで乾燥状態にスートを維持する。スートは、技術的に公知の方法、例えば、外付け蒸着法、改良蒸着法、または、垂直蒸着法を使用して堆積される。ＯＨ-イオン、水素、または、水素含有化合物から乾燥したスートを分離する好ましい方法は、乾燥スートのための手段を含むような重水素ガラスの使用によることである。中央線孔を有するスートプリフォームを形成するスート堆積プロセスにおいて、重水素ガラスプラグが使用されて中央線を密封し、これによって乾燥スートが再び濡れることを防止する。
【００２８】
例えば、チャンバのシールまたは壁として作用させて乾燥したスート近傍にあるガラス体を重水素化する方法の実施例で、このガラス体は１気圧、約１０００度のヘリウム雰囲気の５％重水素に約２４時間曝される。他の方法として、ガラス体は１気圧、１０００度の窒素雰囲気の３％重水素に約２４時間曝される。
【００２９】
ここに開示される光導波路ファイバの有利な特徴は、以下の実施例と比較例とによって説明される。以下に示された実施例において、光導波ファイバのモデル化されたパラメータの値は実施例に従って製造されるファイバの測定を介して確認された。
（実施例１）
図１を参照すると、中央コア領域は約０．２５％と等しい中央線上または近傍でローカル最小相対屈折率パーセント２の部分を有する。中央コア領域最大相対屈折率パーセント４は約０．３０％であって、約３．６４μｍの半径６に位置する。コア半径８は約７．１μｍである。表１は、図１のコア領域を有する光導波路ファイバのモデル化された光学特性を示す。
【００３０】
【表１】
2005509916.tif 000005
【００３１】
２つのファイバは、図１に示されたコア領域を有して製造された。測定結果は表２に示される。
【００３２】
【表２】
2005509916.tif 000006
【００３３】
表１及び２を比較すると、モデル化された結果と測定された結果とは良好な一致を示す。表２は、製造されたファイバが大なる実効面積、低いピン配列曲げ誘導損失、及び、低いマンドレルラップ曲げ誘導損失を有することを示す。これらの特性は、高性能通信システムの動作を与える。
【００３４】
本発明により製造された光導波路ファイバの低いケーブル遮断波長は、好ましくは１３４０ｎｍから１６５０ｎｍまでの範囲内の拡張された波長範囲に亘って動作する高性能単一モード通信システムを可能にする。
（比較例２）
図２の相対屈折率パーセント分布を有する光導波路ファイバが光学特性を予測するためにモデル化された。この分布は、約０．１５％の相対屈折率値パーセントの中央線上のより深い落ち込みまたはより低いローカル最小値を呈する。最大相対屈折率値パーセントは約４μｍに達する半径位置にあって、実施例１と比較して放射方向に外側に生じている。モデル化された特性が表３に示される。
【００３５】
【表３】
2005509916.tif 000007
【００３６】
表１及び３を比較すると、図２の中央コア領域の実効面積は広がっているが、曲げ誘導損失は劇的に増大している。実施例１の光導波路ファイバの特性は比較例２の光導波路ファイバと比較して通信システムにおいて優れた特性を有すると予測される。
（比較例３）
図３の相対屈折率パーセントコア分布を有する光導波路ファイバが光学特性を予測するためにモデル化された。この分布は、中央線上またはその近傍に凹みがなく、実質的に外径約７．１μｍを有するステップインデックスコアであり、ここに開示される図１の分布の半径と等しい。モデル化した特性が表４に示される。
【００３７】
【表４】
2005509916.tif 000008
【００３８】
表１及び４を比較すると、図３の中央コア領域の実効面積は小さくなっており、曲げ誘導損失はここに開示される図１の光導波路ファイバよりも約５０倍大きくなっている。実施例１の光導波路ファイバの特性は実施例３の光導波路ファイバと比較して通信システムにおいて優れた特性を有すると予測される。
（実施例４）
第２の特徴において、ここに開示される光導波路ファイバの特性はここに開示された光導波路ファイバによる中央コア領域を包囲するより低い屈折率の環状領域の増加によって高められる。図４の実施例を参照すると、中央線２の上またはその近傍の中央コア領域のローカル最小相対屈折率パーセントは約０．２５％であり、中央コア領域の最大相対屈折率パーセントは約０．３０％であり約４．０μｍの半径６に位置する。中央コア半径８は約７．７μｍである。負の相対屈折率パーセント環状領域１４は中央コア領域の端部から約１６．６μｍの半径１２まで延在する。図４に示される負の相対屈折率パーセントの環状領域の形状は、約０．０９％の最も負の相対屈折率パーセント（すなわち−０．０９％の環状領域の最小相対屈折率パーセントである）を有する丸めステップである。負の相対屈折率パーセントの環状領域の形状はここに開示された光導波路ファイバの所望の特性を維持しちつつ図示された丸めステップの形状以外の形状を取り得る。例えば、環状領域は台形状を有し得て、またαが０．１から２０までの範囲内にあるアルファ分布を有し得る。
【００３９】
表５は、図４の中央コア領域及び環状領域を有する光導波路ファイバのモデル化した機能特性を示す。
【００４０】
【表５】
2005509916.tif 000009
【００４１】
中央コア領域を包囲する負の相対屈折率パーセントの環状領域の追加は、非常に良好な曲げ誘導減衰に対する抵抗を維持しつつ約１０％の実効面積の増加を可能にする。
（実施例５）
光ファイバは、図４に示された構造に類似した中央コア領域、環状領域、及び、クラッドを有して製造された。図５に、製造されたファイバの測定された屈折率分布が半径に対する相対屈折率パーセントのプロットとして示される。中央線２の上またはその近傍の中央コア領域のローカル最小相対屈折率パーセントは、半径約０．２４μｍで約０．２４５％であり、中央コア領域の最大相対屈折率パーセントは約０．３０％であり、約５．０μｍの半径６に位置する。中央コア半径８（すなわち、相対屈折率パーセントが０％に達するところ）は約７．６μｍである。負の相対屈折率パーセント環状領域１４は中央コア領域から約１５．４μｍまで延在する。図５に示される負の相対屈折率パーセント環状領域は半径約１３．４μｍで約０．１２％の負の最小相対屈折率パーセント（すなわち、約−０．１２％の最小相対屈折率）を有する。負の相対屈折率パーセントの環状領域の形状は図示された以外の形状を取り得ることを理解されたい。
【００４２】
図５の光ファイバの測定された結果が表６に示される。
【００４３】
【表６】
2005509916.tif 000010
【００４４】
（実施例６）
光ファイバは、中央コア領域、環状領域、及び、クラッドを有して製造された。図６において、製造されたファイバの測定された屈折率分布が半径に対する相対屈折率パーセントのプロットとして示される。中央線２の上またはその近傍の中央コア領域のローカル最小相対屈折率パーセントは、半径約０．６２μｍで約０．２５６％であり、中央コア領域の最大相対屈折率パーセントは約０．３０８％であり、約５．２μｍの半径６に位置する。中央コア半径８（すなわち、相対屈折率パーセントが０％に達するところ）は約７．３μｍである。負の相対屈折率パーセント環状領域１４は、中央コア領域の端部から約１８．１μｍの半径１２まで延在する。図６に示される負の相対屈折率パーセント環状領域は半径約１５．５μｍで約０．１３６％の最小負の相対屈折率パーセント（すなわち、約−０．１３６％の最小相対屈折率）を有する。負の相対屈折率パーセントの環状領域の形状は図示された以外の他の形状を取り得ることを理解されたい。
【００４５】
図６の光ファイバの測定された結果が表７に示される。
【００４６】
【表７】
2005509916.tif 000011
【００４７】
（実施例７）
光ファイバは、中央コア領域、環状領域、及び、クラッドを有して製造された。図７において、製造されたファイバの測定された屈折率分布は、半径に対する相対屈折率パーセントのプロットとして示される。中央線２の上またはその近傍の中央コア領域のローカル最小相対屈折率パーセントは、半径約０．５７μｍで約０．１９９％であり、中央コア領域の最大相対屈折率パーセントは約０．３１８％であり、約５．１μｍの半径６に位置する。中央コア半径８（すなわち、相対屈折率パーセントが０％に達するところ）は、約７．４μｍである。負の相対屈折率パーセント環状領域１４は、中央コア領域の端部から約１８．８μｍの半径１２まで延在する。図７に示される負の相対屈折率パーセント環状領域は、半径約１５．５μｍで約０．１１４％の最小負の相対屈折率パーセント（すなわち、約−０．１１４％の最小相対屈折率）を有する。負の相対屈折率パーセントの環状領域の形状は図示された以外の他の形状を取り得ることを理解されたい。
【００４８】
図７の光ファイバの測定された結果は、表８に示される。
【００４９】
【表８】
2005509916.tif 000012
【００５０】
（実施例８）
光ファイバは、中央コア領域、環状領域、及び、クラッドを有して製造される。図８において、製造されたファイバの測定された屈折率分布は、半径に対する相対屈折率パーセントのプロットとして示される。中央線２の上またはその近傍の中央コア領域のローカル最小相対屈折率パーセントは、半径約０．４１μｍで約０．２２３％であり、中央コア領域の最大相対屈折率パーセントは約０．２８２％であり、約５．０μｍの半径６に位置する。中央コア半径８（すなわち、相対屈折率パーセントが０％に達するところ）は、約８．２μｍである。負の相対屈折率パーセント環状領域１４は、中央コア領域の端部から約１７．０μｍの半径１２まで延在する。図８に示される負の相対屈折率パーセント環状領域は、半径約１４．８μｍで約０．１５４％の最小負の相対屈折率パーセント（すなわち、約−０．１５４％の最小相対屈折率）を有する。負の相対屈折率パーセントの環状領域の形状は図示された以外の他の形状を取り得ることを理解されたい。
【００５１】
図８の光ファイバの測定された結果が表９に示される。
【００５２】
【表９】
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【００５３】
モデル化された光導波路ファイバパラメータと測定された光導波路ファイバパラメータとの間で良好な一致を示す。製造されたファイバは、非常に大なる実効面積及び非常に良好な曲げ誘導損失に対する抵抗を有する。
【００５４】
このように、光ファイバは、中央コア領域及びクラッド層を含みここに開示される。中央コア領域は中央線近傍の周囲に配置され半径Ｒ1まで延在し、中央コア領域は、中央線上またはその近傍の半径Ｒ1,LMに位置するローカル最小相対屈折率パーセントΔ1,LM、及び、半径Ｒ1,MAXに位置する最大相対屈折率パーセントΔ1,MAXを有する。ここで、Ｒ1,MAX＞Ｒ1,LMである。クラッド層は中央コア領域を囲む。比Δ1,LM／Δ1,MAXは０．６５よりも大で１．０よりも小である。光ファイバは波長１５５０ｎｍで１１５μｍ2以上の実効面積を有し、波長１５５０ｎｍで約０．５ｄＢよりも小の約３２ｍｍマンドレルの周囲に１回巻いたときの光ファイバによって誘導される減衰の増加を有する。ローカル最小相対屈折率パーセントの存在は、相対屈折率パーセントのゆるやかな増加が曲げ損失を低く保持するのを助けつつ、大なる実効面積を提供することを助ける。
【００５５】
ある好ましい実施例において、クラッド層は中央コア領域に隣接する。
【００５６】
光ファイバは、好ましくは、１５５０ｎｍで１．５ｄＢ／ｍ以下の側面荷重曲げ損失を有する。
【００５７】
ある好ましい実施例において、比Δ1,LM／Δ1,MAXは、０．６と０．９との間にある。他の好ましい実施例において、比Δ1,LM／Δ1,MAXは、０．７と０．８５との間にある。
【００５８】
好ましくは、半径Ｒ1,LMとＲ1,MAXとの間の相対屈折率パーセントの変化は、約０．０３％μｍ-1よりも小である。いくつかの好ましい実施例では、半径Ｒ1,LMとＲ1,MAXとの間の相対屈折率パーセントの差は、約０．０１％μｍ-1と約０．０３％μｍ-1との間である。
【００５９】
中央コア領域の最大相対屈折率パーセントとローカル最小相対屈折率パーセントとの間（すなわち、Ｒ1,MAXとＲ1,LMとの間）の放射方向の間隔は、好ましくは、３μｍよりも大であって、より好ましくは４μｍよりも大である。
【００６０】
ある１組の好ましい実施例において、比Ｒ1,LM／Ｒ1,MAXは約０．２よりも小である。他の１組の好ましい実施例において、比Ｒ1,LM／Ｒ1,MAXは約０．１よりも小である。
【００６１】
好ましくは、比Ｒ1,MAX／Ｒ1は約０．２５よりも大である。ある１組の好ましい実施例において、比Ｒ1,MAX／Ｒ1は０．５よりも大である。
【００６２】
好ましくは、Ｒ1は約６μｍと約１０μｍとの間にある。ある１組の好ましい実施例において、Ｒ1は約７μｍと約９μｍとの間にある。
【００６３】
好ましくは、Δ1,MAXは約０．４％よりも小である。ある１組の好ましい実施例において、Δ1,MAXは約０．２５％と約０．３５％との間にある。
【００６４】
好ましくは、Δ1,LMは約０．１０％と約０．３％との間にある。
【００６５】
好ましくは、相対屈折率パーセントはΔ1,LMからΔ1,MAXまで単調増加する。
【００６６】
好ましくは、中央コア領域の相対屈折率は、中央線からＲ1までのすべての点で０％より大である。
【００６７】
１組の好ましい実施例において、光ファイバは更に中央コア領域とクラッド層との間に配置された環状領域を有し、環状領域の相対屈折率パーセントは０％よりも小であって、最小相対屈折率パーセントΔ2,MINを有し、環状領域は半径Ｒ2まで延在する。
【００６８】
好ましくは、Δ2,MINは約−０．０５％から約−０．３０％までの間にある。ある１組の好ましい実施例において、Δ2,MINは約−０．１０％から約−０．２０％までの間にある。
【００６９】
好ましくは、Ｒ2は約１４μｍと約２０μｍとの間にある。好ましくは、比Ｒ2／Ｒ1は約３よりも小である。
【００７０】
ある１組の好ましい実施例において、光ファイバは波長１５５０ｎｍで１３０μｍ2以上の実効面積を有する。他の１組の好ましい実施例において、光ファイバは波長１５５０ｎｍで１５０μｍ2以上の実効面積を有する。さらに他の１組の好ましい実施例において、光ファイバは波長１５５０ｎｍで１７０μｍ2以上の実効面積を有する。
【００７１】
好ましくは、波長１５５０ｎｍでの減衰は約０．２１ｄＢ／ｋｍよりも小であって、より好ましくは約０．２ｄＢ／ｋｍよりも小であって、更により好ましくは、約０．１９ｄＢ／ｋｍよりも小である。
【００７２】
好ましくは、波長１６１０ｎｍでの減衰は約０．２０ｄＢ／ｋｍよりも小である。
【００７３】
好ましくは、波長１３８０ｎｍでの減衰は約０．３ｄＢ／ｋｍよりも小であって、波長１３１０ｎｍでの減衰よりも大である。より好ましくは、波長１３８０ｎｍでの減衰は約０．３２ｄＢ／ｋｍよりも小である。更により好ましくは、波長１３８０ｎｍでの減衰は波長１３１０ｎｍでの減衰よりも小である。
【００７４】
好ましくは、直径３２ｍｍマンドレルの回りの１巻きの光ファイバによって誘導される減衰は、波長１６１０ｎｍで約１．０ｄＢよりも小であり、より好ましくは、波長１６１０ｎｍで約０．５ｄＢよりも小であり、更により好ましくは、波長１６１０ｎｍで約０．３ｄＢより小である。
【００７５】
好ましくは、光ファイバは波長１５５０ｎｍで２４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも小の分散を有する。ある１組の好ましい実施例では、光ファイバは波長１５５０ｎｍで１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍよりも大かつ２４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍより小の分散を有する。
【００７６】
ここに開示された屈折率分布の特に有利な点は、分布が設計上極めて単純であって、従って、より複雑なコア構造を有する設計よりも製造が容易であることである。ある実施例では、中央線上の相対屈折率パーセントの調整は、大なる実効面積及び特記すべき良好な曲げ誘導損失に対する抵抗を同時に有する光導波路ファイバを可能にする。大なる実効面積が所望されるシステムにおいて、１つの負の屈折率環状領域が追加され得る。
【００７７】
ここに開示されたすべての典型的な光ファイバは、１２５μｍのクラッド直径（すなわち、シリカベースファイバの外径）、第１及び第２のコーティング層からなるコーティングを伴って製造され、２５０μｍの外径を有した。外径２５０μｍの光ファイバと同様に直径１２５μｍのクラッドは、工業標準寸法になっている。光ファイバの１つまたは複数の光学特性はクラッド直径及び／またはコーティング厚を変えることによって変更され得るが、ここに開示された光ファイバは工業標準から逸脱することなく、すなわち工業許容範囲を超えたクラッド直径及び／またはコーティング厚に依ることなしに大なる実効面積及び低い微小曲げ損失を提供するのである。それ故に、ここに開示される光ファイバは、好ましくは約１２５μｍのクラッド外径を有する。更に、ここに開示される光ファイバは、好ましくは２５０μｍのコーティング外径を有する。
【００７８】
ここに開示される如き屈折率分布設計は、改良蒸着法、外付け蒸着法、または、垂直蒸着法を含む公知の技術を用いて形成されるプリフォームを用いて行われ得る。公知の圧密化及び任意のオーバークラッドステップが使用されて、本発明によるプリフォームが作られ得る。標準技術は、線引きステップで使用され得る。
【００７９】
様々な修正やバリエーションが、本発明の観点から逸脱することなく、本発明によって作られ得ることは、当業者であれば明らかであろう。すなわち、本発明は、ここに添付した特許請求の範囲及びその均等の範囲内にある本発明の修正やバリエーションを包含することを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本明細書に開示された光導波路ファイバの半径に対する相対屈折率パーセントをプロットした屈折率分布の図である。
【図２】比較例の半径に対する相対屈折率パーセントのグラフである。
【図３】比較例の半径に対する相対屈折率パーセントのグラフである。
【図４】本明細書に開示された光導波路ファイバの他の実施例の半径に対する相対屈折率パーセントをプロットした屈折率分布の図である．
【図５】本明細書に開示された光導波路ファイバの更に他の実施例の半径に対する相対屈折率パーセントをプロットした相対屈折率分布の図である。
【図６】本明細書に開示された光導波路ファイバの更に他の実施例の半径に対する相対屈折率パーセントをプロットした相対屈折率分布の図である。
【図７】本明細書に開示された光導波路ファイバの他の実施例の半径に対する相対屈折率パーセントをプロットした相対屈折率分布の図である。
【図８】本明細書に開示された光導波路ファイバの更に他の実施例の半径に対する相対屈折率パーセントをプロットした相対屈折率分布の図である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成16年7月21日(2004.7.21)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本願は、２００１年１１月１５日出願の米国仮出願第６０／３３２，３９１号の米国特許法第１１９条（ｅ）に基づく優先権の利益を請求する。
本発明は、大容量通信システムに使用される光ファイバに関し、詳細には、大なる実効面積及び曲げ誘導減衰に対する耐性をともに具備する光導波路ファイバに関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央線の周囲に配置されて半径Ｒ1まで延在する中央コア領域と、前記中央コア領域に包囲されたクラッド層と、を含む光ファイバであって、
前記中央コア領域は、前記中央線上またはその近傍で半径Ｒ1,LMに位置するローカル最小相対屈折率パーセントΔ1,LM及び半径Ｒ1,MAXに位置する最大相対屈折率パーセントΔ1,MAXを有し、ここでＲ1,MAX＞Ｒ1,LMであって、
Ｒ1は約６μｍから約１０μｍの間にあって、Δ1,MAXは０．２５％から０．３５％の間にあって、比Δ1,LM／Δ1,MAXは０．６５よりも大かつ１．０よりも小であって、
実効面積が波長１５５０ｎｍで１１５μｍ2以上であり、直径約３２ｍｍ径のマンドレルの周囲の１巻き当たりの減衰の増大量は波長１５５０ｎｍで約０．５ｄＢよりも小であり、波長１５５０ｎｍでの減衰が約０．２１ｄＢ／ｋｍ未満であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記中央コア領域と前記クラッド層との間に配置された環状領域を更に含み、前記環状領域の相対屈折率パーセントは０％よりも小であって最小相対屈折率パーセントΔ2,MINを有し、前記環状領域は半径Ｒ2まで延在することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記Δ2,MINは約−０．０５％から約−０．３０％の間にあることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【請求項４】
波長１３８０ｎｍでの前記減衰が波長１３１０ｎｍでの前記減衰よりも上に約０．３ｄＢ／ｋｍよりも小であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項５】
Ｒ2は１４μｍから２０μｍの間にあることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【国際調査報告】
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