(57)【要約】本発明は、屈折率分布を有する多モード・ファイバーに関し、ファイバーの中心の周辺部分が、少なくとも300m以上の長さを有するファイバーで行った差分モード遅延（Differential Mode Delay、DMD）測定の応答が、いかなるパルスの分裂もファイバーの中心で発生することなく得られるような屈折率分布を有することを特徴とする、該多モード・ファイバーに関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率分布を有する多モード・ファイバーであり、該ファイバーの中心の周辺部分が、少なくとも300mの長さを有するファイバーで行った差分モード遅延（Differential Mode Delay、DMD）測定の応答がファイバーの中心でいかなるパルスの分裂も発生することなく得られるような屈折率分布を有することを特徴とする、該多モード・ファイバー。
【請求項２】
前記屈折率分布は、以下の方程式
n(r)=n1[1-2Δ(r/a)α]1/2
（式中、n1は、ファイバー中心の屈折率の値であり、
rは、ファイバーにおける半径方向の位置（μm）であり、
Δは、ファイバーの屈折率差であり、
αは、分布形状パラメータであり、
aは、ファイバーの半径（μm）である。）
に従うことを特徴とする、請求項１記載の多モード・ファイバー。
【請求項３】
前記DMD測定を、850nmの波長で、6μmより小さいモードフィールド径（Mode Field Diameter、MFD）で照射して行うことを特徴とする、請求項１ないし２のいずれか一つの請求項に記載の多モード・ファイバー。
【請求項４】
前記ファイバーの中心の周辺部分は、1から6μmの直径を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一つの請求項に記載の多モード・ファイバー。
【請求項５】
コアが、50μmの直径を有することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一つの請求項に記載の多モード・ファイバー。
【請求項６】
屈折率分布を有する多モード・ファイバーの製造方法であり、正確に規定した屈折率分布を有するプリフォームを得るために、ドープされているか、又はされていないガラス層を、反応性ガス混合物を用い、化学蒸着法によって基材チューブの内面上に蒸着し、該プリフォームから、その一端を加熱することによって多モード・ファイバーを引き伸ばし、前記多モード・ファイバーの中心の周辺部分が、少なくとも300mの長さを有するファイバーで行った差分モード遅延（Differential Mode Delay、DMD）測定の応答がいかなるパルスの分裂もファイバーの中心で発生することなく得られるような屈折率分布を有することを特徴とする、該方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率分布を有する多モード・ファイバー及び該多モード・ファイバーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多モード・ファイバー及び該多モード・ファイバーの製造方法が国際公開第00/50936号から既知であり、該多モード・ファイバーは、62.5μmのコア領域及び非線形のDMD特性を有し、1300nmの波長で測定した場合、（r/a）2＝0.0〜0.25の第１の部分にわたって測定した第１の平均勾配と、（r/a）2＝0.25〜0.50の第２の部分にわたって測定した第２の平均勾配を有し、該第１の平均勾配は該第２の平均勾配よりも大きい。前記文献から既知である前記多モードファイバーは、外付蒸着（Outside Vapor Deposition、OVD）法を用いて製造されているが、前記文献にはパルス分裂の詳細について記載されていない。
【０００３】
はじめに述べた多モード・ファイバー自体は米国特許第4,793,843号から既知である。前記文献には、プリフォームを製造する方法が記載されており、該プリフォームから光ファイバーが引き伸ばされ、該プリフォームは、外乱をほとんど示さない屈折率分布を有する。そのようなプリフォームの製造において、内面にガラス層を蒸着した後、回転している基材チューブの長さに沿って同一の速度で発熱体を往復させることによって、中空の基材チューブをその全長に沿って加熱する。軟化した基材チューブ物質の表面張力の影響を受けて、前記基材チューブの直径は、基材チューブが完全に閉塞するまで徐々に減少し、このようにして大量の棒状のプリフォームが得られ、該プリフォームから、その一端を加熱することによって光ファイバーを引き伸ばす。石英ガラスからの光ファイバーの製造で一般的に用いられるドーパントはゲルマニウム二酸化物（GeO2）である。わずかに揮発性のあるドーパント、例えばゲルマニウム二酸化物でドープされた石英ガラスを含む中空の基材チューブを収縮させる際、ドーパントの一部は最後に蒸着したガラス層から蒸発することがある。このことは、屈折率分布の外乱になり、該外乱は、光ファイバーの帯域幅に悪影響を及ぼす。前記米国特許第4,793,843号より、大量の棒を得るために、中空の基材チューブを閉塞するときに、その時点ではまだ中空である基材チューブの中にガス状のエッチング剤を通せば、光ファイバーの屈折率分布のいわゆるディップを防ぐことができることが記載されている。
【０００４】
次世代の光ファイバーにとって、大量のデータを伝送することは大変重要なことであり、外乱がない屈折率分布を有するいわゆる10ギガビット又は2.5ギガビットを越えるイーサネット（登録商標）システム用の多モード・ファイバーを製造することが望ましい。そのような多モード・ファイバー特有の分布の外乱によって、ファイバーを通過する光の望ましくない外乱が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、屈折率分布の外乱がない多モード・ファイバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明において、はじめに述べた多モード・ファイバーは、該ファイバーの中心の周辺部分が、少なくとも300m以上の長さを有するファイバーで実施した差分モード遅延（Differential Mode Delay、DMD）測定の応答がファイバーの中心でいかなるパルスの分裂も生じることなく得られるような屈折率分布を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明者らが実施した実験によって、ファイバーの中心は、高速データ伝送用の多モード・ファイバーの適合性の点では大変重要であることが示された。高速データ伝送用の多モード・ファイバーの適合性は、いわゆる差分モード遅延（Differential Mode Delay、DMD）を測定することによって評価し、該DND測定では、光ファイバーのコアを通る半径方向のいくつかの位置で光パルスの伝送を測定する。300mというファイバーの長さは、最大の長さとして実際に一般的に用いられるものである。また、そのような長さのファイバーでDMD測定を行う場合、ファイバーの廃棄物量が少ない。
【０００８】
850nmの波長、短いパルス幅及び小さいスペクトル幅のレーザーを用いて、DND測定を行うのが好ましく、測定する多モード・ファイバーを照射するために、いわゆる単一モード・ファイバーを用いる。多モード・ファイバーが、理想的な屈折率分布の中心部分で小さい偏差を示す場合、DMD曲線においてパルスの拡大又はいわゆるダブル・パルスが見られるであろう。前記のようにパルスが拡大した結果、光は、ファイバーのコアのその部分を様々な速度で通過し、望ましくない。
【０００９】
本発明で用いられる多モード・ファイバーは、以下の方程式：
n(r)=n1[1-2Δ(r/a)α]1/2
（式中、n1は、ファイバー中心の屈折率の値であり、
rは、ファイバーにおける半径方向の位置（μm）であり、
Δは、ファイバーの屈折率の差であり、
αは、分布形状パラメータであり、
aは、ファイバーの半径（μm）である。）
に従う屈折率分布を有することが望ましい。
【００１０】
分布形状パラメータであるαは、ファイバーの最大帯域幅を測定する波長を決定する。αの値が高い場合、最大帯域幅は低い波長で測定する。このようにαの値を変えることによって、特定の波長におけるファイバーの帯域幅を最適化することができる。次世代の光ファイバー、詳細には20μm以上の半径を有するファイバーのためには、分布形状パラメータαを、850nmの波長でファイバーの帯域幅を最適化するために変化させる。正確に規定した屈折率の値を有する層を中空の基材チューブの内面上に蒸着することによって、非常に正確なαの分布を得ることができる。本多モード・ファイバーは、好ましくは直径が50μmであるコアを有する。
【００１１】
本発明は、さらに特許請求の範囲で定める多モード・ファイバーを製造する方法に関する。
【００１２】
本多モード・ファイバーを製造する方法自体は、オランダ国特許第1013944号から本出願人に知られており、その方法の内容は、その特許文献に十分に組み込まれていると考えられる。前記特許文献から既知である方法は、正確に規定した屈折率分布を有するプリフォームを得るために、ドープされているか、又はされていないガラス層を、反応性のガス混合物を用い、化学蒸着（chemical vapour deposition、CVD）法によって基材チューブの内面上に蒸着する方法に関し、該方法は、
ａ）製造するプリフォームについて所望の屈折率分布を決定する工程、
ｂ）意図するプリフォームを製造するために、反応性ガス混合物の組成及び供給速度の両方を、工程ａ）で決定した屈折率分布に適合するように正確に調整する工程、
ｃ）工程ｂ）で調整した条件下で反応性ガス混合物を基材チューブに導入し、基材チューブ中で反応を起こして、基材チューブの内面上にガラスを形成する酸化物を蒸着する工程、
ｄ）工程ｃ）の蒸着処理から得られた基材チューブをプリフォームへ収縮させ、前記プリフォームの屈折率分布を測定する工程、
ｅ）工程ａ）で決定した屈折率分布を、工程ｄ）で測定した屈折率分布と比較する工程、及び
ｆ）次の蒸着処理の間に、反応性ガス混合物の組成を時間の関数として適合させることによって、工程ｅ）で測定した屈折率分布の差を補正する工程
からなる方法である。
【００１３】
前述のａ）からｆ）の工程を用いることによって、プリフォームの正確に規定した屈折率分布を得ることができ、最終的なプリフォームで測定した屈折率分布及び蒸着処理で用いたガスの量のフィードバックを行う。工程ｄ）で得られた屈折率分布の測定結果は、プリフォームを製造するための工程ｃ）における生産処理を調整するために用いられる。工程ｄ）で得られた屈折率分布の測定結果をもとに、工程ａ）での望ましい屈折率分布にできる限り近づけるために、処理工程、詳細には反応性ガス混合物の組成を調整すべき程度を本発明により決定することができる。反応性ガス混合物の組成と供給速度の両方を、本発明の工程ｂ）により正確に調整した後、工程ｃ）による蒸着処理を行う。工程ｃ）による蒸着処理が終了すると、このようにして得られたプリフォームの屈折率分布を工程ｄ）で測定する。次に、工程ｄ）で測定した屈折率分布を工程ａ）で決定した屈折率分布と比較し、その後、時間の関数として次の蒸着処理の間に反応性ガス混合物の組成を適合させることによって、工程ｅ）で測定した屈折率分布の差の補正を工程ｆ）で行う。工程ｆ）で行う補正によって、反応性ガス混合物の組成は次の蒸着処理中に適合し続けることが求められることを理解すべきである。しかしながら、工程ｅ）で測定した屈折率分布の差が、特定の許容範囲内にある場合、反応性ガス混合物の組成の補正は次の蒸着処理の間に行わない。工程ｅ）で測定した差が特定の許容範囲を越える場合のみ補正を行う。
【００１４】
上記PCVD法によって、屈折率分布を有する多モード・ファイバーを製造することができ、該多モード・ファイバー内のコアは数千の層からなる。前記の各層ごとに屈折率の値を変更することができ、その結果α分布は非常に正確なものとなる。
【００１５】
次世代のファイバーの開発において、本発明者らは、6μmより小さいモードフィールド径（Mode Field Diameter、MOD）で照射して850nmの波長で行うDMD測定を実施した際に、1から6μmの直径を有するファイバーの中心の周辺部分が、ファイバーの中心でパルスの分裂が発生するのを防ぐのに大変重要なものであることを発見した。
【００１６】
本発明を、実施例及び図を用いて以下に説明するが、これらの実施例及び図は、本発明を制限するものではない。
【実施例】
【００１７】
図１の左側の図は、先行技術によるファイバーの屈折率分布の半分を示し、その一方で上記式に従う理想的なα分布も描かれている。ファイバーの中心の周辺部分で屈折率の値の偏差が増大していることが分かる。図１の右側の図はDMD測定の結果を示し、X軸は時間を表し、Y軸はファイバーのコアに沿って様々な位置で測定した様々な結果を表す。一番下のパルスは、まさにファイバーの中心で測定したものであり、それ以外のパルスは、コアから-1μm及び1μmずつの位置で測定したものであって、一番上の線は、コアから26μm離れたところで測定したものを示す。図１は、理想的なα分布の屈折率の値における偏差がファイバーの中心に近いほど大きくなることを明示しており、従って屈折率分布の隆起が見られる。DMD測定の結果から、前記のような隆起によって、コアの中心の周辺部分でパルスが大幅に拡大するようになるか、又はパルスが分裂するようになる。屈折率の値がこのように上昇することが原因で、コアのこのような部分を通過する光が減速する。
【００１８】
図２は、図１で使用したのと同じ寸法を有する先行技術によるファイバーの屈折率分布を概略的に示し、この場合も同様にDMD測定結果においてパルスの分裂が発生している。前記屈折率分布は、測定した屈折率の値がコアの中心において理想的なα分布より低いことを明示しており、前記のように屈折率の値が低い結果、ファイバーのこのような部分を光はより大きい速度で通過するであろう。本発明者らは、パルスが分裂するというこのような深刻な事例は、中空の基材チューブを大量の棒へ収縮させることから生じる中心のディップが原因ではなく、コアの中心周辺部分での屈折率の値の外乱が原因であり、その屈折率の範囲を、オランダ国特許第1013944号から既知であるPCVD方法を用いて正確に補正することができることを示唆している。
【００１９】
図３は、本発明の多モード・ファイバーの屈折率分布及びDND測定の結果を示し、該ファイバーは、オランダ国特許第1013944号から既知である方法を用いて得られた。測定した屈折率分布は理想的なα分布に実質的に一致し、妨げになる偏差は全くなかったので、DMD測定の応答は、本多モード・ファイバーのコア周辺部分のどの位置でもパルスの分裂又はパルスの拡大を全く示さなかった。そのようなファイバーを使用する場合、このファイバーの少なくとも300m以上の長さに渡って、2.5Gb/秒より大きい伝送速度が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、先行技術による光ファイバーの屈折率分布及びDMD測定の結果を示す図である。
【図２】図２は、先行技術から既知である別の光ファイバーの屈折率分布及びDMD測定の結果を示す図である。
【図３】図３は、本発明による多モード・ファイバーの屈折率分布及びDMD測定の結果を示す図である。
【図１】
2005521074.tif 000002
【図２】
2005521074.tif 000003
【図３】
2005521074.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月23日(2004.3.23)
【手続補正１】
【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】
屈折率分布を有する多モード・ファイバーであり、前記ファイバーの中心の周辺部分が、少なくとも300mの長さを有するファイバーで行った差分モード遅延（Differential Mode Delay、DMD）の応答がいかなるパルスの分裂もファイバーの中心で発生することなく得られるような屈折率分布を有し、前記ファイバーの中心の周辺部分は、1から6μmの直径を有し、850nmの波長で、6μmより小さいモード・フィールド径（Mode Field Diameter、MFD）で照射して前記DMD測定を行うことを特徴とする、該多モード・ファイバー。
【請求項２】
前記屈折率分布は、以下の方程式
n(r)=n1[1-2Δ(r/a)α]1/2
（式中、n1は、ファイバー中心の屈折率の値であり、
rは、ファイバーにおける半径方向の位置（μm）であり、
Δは、ファイバーの屈折率差であり、
αは、分布形状のパラメータであり、
aは、ファイバーの半径（μm）である。）
に従うことを特徴とする、請求項１記載の多モード・ファイバー。
【請求項３】
コアが、50μmの直径を有することを特徴とする、請求項１ないし２のいずれか一つの請求項に記載の多モード・ファイバー。
【請求項４】
屈折率分布を有する多モード・ファイバーの製造方法であり、ドープされているか、又はされていないガラス層を、反応性ガス混合物を用い、化学蒸着法によって基材チューブの内面上に蒸着し、次に、このようにして得られた基材チューブをプリフォームへ収縮させ、前記プリフォームの屈折率分布を測定し、このようにして測定した屈折率分布を所望の屈折率分布と比較し、次の蒸着処理の間に、前記反応性ガス混合物の組成を時間の関数として適合させることによって、屈折率分布の差を補正することにより、正確に規定した屈折率分布を有するプリフォームを得、該プリフォームから、その一端を加熱することによって多モード・ファイバーを引き伸ばし、少なくとも300mの長さを有するファイバーで行った差分モード遅延（Differential Mode Delay、DMD）の応答がいかなるパルスの分裂もファイバーの中心で発生することなく得られるような屈折率分布を前記多モード・ファイバーの中心の周辺部分が有するといった方法で前記反応性ガス混合物の組成を適合させ、前記ファイバーの中心の周辺部分は1から6μmの直径を有し、850nmの波長で、6μmより小さいモード・フィールド径（Mode Field Diameter、MOD）で照射して前記DMD測定を行うことを特徴とする、該方法。
【国際調査報告】
2005521074.tif 000005
2005521074.tif 000006