(57)【要約】本発明は低曲げ損失、低接続損失及び低減衰であって光ファイバカプラの製造に適した光ファイバ（2）を提供する。本発明の1アスペクトによる光ファイバ（2）は、20mm心棒の周りに5回巻き付けた際に1560nmにおいて曲げ損失が0.5dBより少なく、1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ない。本発明はこれらの光ファイバから作られる光ファイバ（2）構成要素をも含んでいる。
2005521093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長を有する光学信号の伝搬用であり、中心線を有する光ファイバであって、前記光ファイバは、
コアと、
前記コアを囲むクラッド層と、からなり、
前記光ファイバは、20mm心棒の周りを5回巻き付けた際に1560nmにおいて曲げ損失が0.5dBより少なく、1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ないことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記光ファイバは20mm心棒の周りを5回巻き付けた際に曲げ損失が1560nmにおいて0.1dBより少ないことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記光ファイバは1530nm乃至1550nmの波長範囲において最大ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ないことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記光ファイバは1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.05dBより少ないことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記光ファイバは減衰が980nmにおいて2dB/kmより少なく、1560nmにおいて1dB/kmより少ないことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記クラッド層は外側半径rc及び平均屈折率ncを有し、前記コアは、
半径r1と、約0.4%と約1.5%との間の最大デルタΔ1と、屈折率プロフィールと、約8wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有し、前記ファイバの中心線周りに配置されている中心領域と、
外側半径r2と、約−0.1%と約0.05%との間の最小デルタΔ2と、屈折率プロフィールと、約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールと、約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2と、フッ素濃度プロフィールとを有し、前記クラッド層に囲まれ、前記中心領域を囲む環状領域と、を有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７】
前記中心領域の前記最大デルタΔ1は約0.7%と約1.2%との間にあり、前記中心領域の前記最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1は約14wt%と約24wt%との間にあることを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記環状領域の前記最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2は約3.5wt%と約12wt%との間にあることを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記環状領域は約0.7wt%と約1.2wt%との間の最大フッ素濃度を有することを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記環状領域の前記最小デルタΔ2は約−0.01%と約0.01%との間にあることを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記光ファイバの前記中心線に沿った前記フッ素濃度は約0.5wt%より少ないことを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記環状領域はリン濃度プロフィールを有し、P2O5換算で約0.6wt%と約1.2wt%との間の最大リン濃度を有することを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記環状領域はホウ素濃度プロフィールを有し、B2O3換算で約0. 8wt%と約1.2wt%との間の最大ホウ素濃度を有することを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項１４】
前記環状領域はアルミニウム濃度プロフィールを有し、Al2O3換算で約1.6wt%と約2.4wt%との間の最大アルミニウム濃度を有することを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項１５】
前記中心領域の前記半径r1は約2μmと約5μmとの間にあり、前記環状領域の外側半径は約6μmと約30μmとの間にあることを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項１６】
前記環状領域は内側サブ領域と外側サブ領域とを有し、
前記内側サブ領域は前記中心領域を囲み、前記内側サブ領域は外側半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約2wt%と約20wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2aとを有し、
前記外側サブ領域は前記内側サブ領域を囲み、且つ、前記クラッド層に囲まれ、前記外側サブ領域は外側半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bとを有することを特徴とする請求項6記載の光ファイバ。
【請求項１７】
前記内側サブ領域は約5wt%と約10wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2a を有し、前記外側サブ領域は約2wt%と約5wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2bを有することを特徴とする請求項16記載の光ファイバ。
【請求項１８】
前記クラッドは平均屈折率ncを有し、前記コアは、
半径r1と、約0.4%と約1.5%との間の最大デルタΔ1と、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、約8wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有する中心領域と、
約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2とを有し、内側サブ領域及び外側サブ領域を有する環状領域と、を含み、
前記内側サブ領域は前記中心領域を囲み、前記内側サブ領域は半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、を有し、
前記外側サブ領域は前記内側サブ領域を囲み、且つ、前記クラッド層に囲まれ、 前記環状領域は半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bと、屈折率プロフィールとを有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１９】
前記中心領域の前記最大デルタΔ1は約0.7%と約1.2%との間にあり、前記中心領域の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1は約14wt%と約24wt%との間にあることを特徴とする請求項18記載の光ファイバ。
【請求項２０】
前記環状領域の前記最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2は約3.5wt%と約12wt%との間にあることを特徴とする請求項18記載の光ファイバ。
【請求項２１】
前記環状領域は約0.7wt%と約1.2wt%との間の最大フッ素濃度を有することを特徴とする請求項18記載の光ファイバ。
【請求項２２】
前記クラッド層は実質的に均一な屈折率を有し、前記クラッド層の前記外側半径は少なくとも約20μmであることを特徴とする請求項18記載の光ファイバ。
【請求項２３】
前記光ファイバの中心線に沿った前記フッ素濃度は約0.5wt%より少ないことを特徴とする請求項18記載の光ファイバ。
【請求項２４】
前記中心領域の前記半径r1は約2μmと約5μmとの間にあり、前記環状領域の外側半径は約6μmと約30μmとの間にあることを特徴とする請求項18記載の光ファイバ。
【請求項２５】
前記クラッドは平均屈折率ncを有し、前記コアは、
半径r1と、約0.7%と約1.2%との間の最大デルタΔ1と、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、約14wt%と約24wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有する中心領域と、
約3.5wt%と約12wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、約0.7wt%と約1.2wt%との間の最大フッ素濃度[F]2とを有し、内側サブ領域及び外側サブ領域を有する環状領域と、を含むものであって、
前記内側サブ領域は前記中心領域を囲み、前記内側サブ領域は半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールとを有し、
前記外側サブ領域は前記内側サブ領域を囲み、且つ、前記クラッド層に囲まれ、前記環状領域は半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bと、屈折率プロフィールとを有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２６】
前記光ファイバは、直径8.2mmであってコアデルタが0.36%でありゲルマニウムがドーピングされたシリカガラスコアとシリカガラスクラッドとを有するステップインデックスシングルモードファイバに0.13 dBより少ない接続損失で接続することが可能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２７】
波長を有する光学信号の伝搬用であり、中心線を有する光ファイバであって、前記光ファイバは、
外側半径rcと平均屈折率ncとを有するクラッド層に囲まれたコアからなり、前記コアは、
半径r1と、約0.4%と約1.5%との間の最大デルタΔ1と、屈折率プロフィールと、約8wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有し、前記ファイバの中心線の周りに配置されている中心領域と、
外側半径r2と、約−0.1%と約0.05%との間の最小デルタΔ2と、屈折率プロフィールと、約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールと、約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2と、フッ素濃度プロフィールとを有し、前記クラッド層に囲まれ、前記中心領域を囲む環状領域と、を含むことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２８】
前記中心領域の前記最大デルタΔ1は約0.7%と約1.2%との間にあり、前記中心領域の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1は約14wt%と約24wt%との間にあることを特徴とする請求項27記載の光ファイバ。
【請求項２９】
前記環状領域の前記最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2は約3.5wt%と約12wt%との間にあることを特徴とする請求項27記載の光ファイバ。
【請求項３０】
前記環状領域は約0.7wt%と約1.2wt%との間に最大フッ素濃度を有することを特徴とする請求項27記載の光ファイバ。
【請求項３１】
前記環状領域は内側サブ領域及び外側サブ領域を含み、
前記内側サブ領域か前記中心領域を囲み、前記内側サブ領域は外側半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約2wt%と約20wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2aと、を有し、
前記外側サブ領域は前記内側サブ領域を囲み、且つ、前記クラッド層に囲まれ、前記外側サブ領域は外側半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bとを有することを特徴とする請求項27記載の光ファイバ。
【請求項３２】
波長を有する光学信号の伝搬用であり、中心線を有する光ファイバからなる光ファイバ構成要素であって、前記光ファイバは、
コアと、
前記コアを囲むクラッド層と、からなり、
前記光ファイバは、20mm心棒の周りを5回巻き付けた際に1560nmにおいて曲げ損失が0.5dBより少なく、1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ないことを特徴とする光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に光通信に関し、特に接続及び光ファイバ構成要素の製造に適した低曲げ損失の光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能光学通信システムは高データ速度を長距離に亘って電子的再生を行うことなく伝送する。例えば、10Gb/s以上の速度が300乃至500キロメートルを超える距離で再生することなく実現している。高性能システムは高パワー信号レーザ、光学増幅器、分散補償装置、光学スイッチング装置を採用し得るものであり、更に波長分割多重を使用し得る。光学通信システムはより高速度及びより長距離スパンをめざして発展しており、よってシステム構成要素に求められる要件は益々困難になっている。
【０００３】
かかるシステムの構成要素の1つに光ファイバカプラがある。光ファイバカプラは光ファイバ間の光学信号の結合を提供し、光学通信システムに使用される装置に遍在している。 光ファイバカプラは、例えば、共に延在している（coextending）一対の光ファイバを加熱して引伸ばし、よってそれらを融合させて細長くすることによって作られる。1つの光ファイバの中を伝わる光学信号は融合領域において他の光ファイバに無限小（evanescently）で繋げられる。光ファイバカプラは様々な装置内に用いられて光学信号を分岐したり結合したりする。例えば、光学カプラは2つのパス間の光学パワーを所望の比（例えば1:1、9:1）で分割すべく用いられ得る。光ファイバカプラはまたWDMとして用いられ、エルビウム添加ファイバ増幅器において励起放射（pump radiation）を光学信号に結合する。
【０００４】
光ファイバカプラの光学性能に対する要望がより厳しくなるにつれて、損失の原因を除去する必要性が重要になってきた。かかる損失原因の1つに、光ファイバの非融合領域における曲げ損失がある。光ファイバカプラは、一般的に結合領域から伸長する比較的長い（例えば2乃至5m）距離の光ファイバを有するように作られる。光ファイバカプラが装置内に組立てられる際、これら光ファイバのリード線は、しばしば小さな半径で曲げられるか、またはスプールの回りに巻かれる。光ファイバカプラの製造で使用される従来のファイバは、曲げ損失が比較的高い傾向にあり、よって組立てられた装置は容認し難い程損失が大きい。従来の低曲げ損失光ファイバを使用することによって曲げ損失が減少するが、かかるファイバによって製造されたカプラは結合損失が高い傾向にある。更に、低曲げ損失光ファイバのリード線と例えばエルビウム添加光ファイバ等の他の装置構成要素との間の接続は、損失が比較的高い傾向にある。
【０００５】
従来の光ファイバは光ファイバカプラの製造者に所望の性能を提供していない。低接続損失及び低減衰であって、低損失光ファイバカプラを製造することが可能な上に、低曲げ損失を示す光ファイバのニーズがある。更にコスト及びプロセス上の観点から、製造のし易さ及び光ファイバ特性のプロセス変動に対する非感受性は強く望まれる特性である。
【０００６】
定義
以下の定義が当業者において一般的に用いられている。
【０００７】
屈折率プロフィールとは屈折率と光ファイバの半径との間の関係をいう。
【０００８】
デルタΔとは相対屈折率パーセントΔ=（ni2−nc2）/2nc2のことであり、ここにおいてniは領域iでの所定の屈折率であり、ncはクラッド領域の平均屈折率である。
【０００９】
α−プロフィールの用語は屈折率プロフィールを示し、Δ（b）によって表され、ここでbは半径であり、以下の式となる。
Δ（b）=Δ（b0）（1−[｜b−b0｜/（b1−b0）]α）
ここにおいて、b0はΔ（b）が最大となる点であり、b1はΔ（b）%がゼロとなる点であり、bはbi≦b≦bfの範囲内にある。ここにおいてデルタは上記にて定義され、biはα−プロフィールの始点であり、bfはα−プロフィールの終点であり、αは実数の指数である。デルタは通常パーセントで表される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の1つのアスペクトは、波長を有する光学信号の伝搬用である光ファイバに関する。該光ファイバは、コアと、コアを囲むクラッド層と、からなり、光ファイバは、20mm心棒の周りを5回巻き付けた際に1560nmにおいて曲げ損失が0.5dBより少なく、1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ない。
【００１１】
本発明の1つのアスペクトは波長を有する光学信号の伝搬用であり、中心線を有する光ファイバに関する。該光ファイバはクラッド層に囲まれるコアを含んでおり、クラッド層は外側半径rc及び平均屈折率ncを有している。コアは、半径r1と、約0.4%と約1.5%との間の最大デルタΔ1と、屈折率プロフィールと、約8wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有し、ファイバの中心線周りに配置されている中心領域と、外側半径r2と、約−0.1%と約0.05%との間の最小デルタΔ2と、屈折率プロフィールと、約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールと、約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2と、フッ素濃度プロフィールとを有し、クラッド層に囲まれ、中心領域を囲む環状領域と、からなる。
【００１２】
本発明の他のアスペクトは、波長を有する光学信号の伝搬用の光ファイバに関する。該光ファイバはクラッド層に囲まれるコアを含んでおり、クラッド層は平均屈折率ncを有している。コアは、半径r1と、約0.4%と約1.5%との間の最大デルタΔ1と、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、約8wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有する中心領域と、約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2とを有し、内側サブ領域及び外側サブ領域を有する環状領域と、を含んでいる。内側サブ領域は中心領域を囲み、内側サブ領域は半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、を有し、外側サブ領域は内側サブ領域を囲み、且つ、クラッド層に囲まれ、環状領域は半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bと、屈折率プロフィールとを有する。
【００１３】
本発明の他のアスペクトは、波長を有する光学信号の伝搬用の光ファイバに関する。該光ファイバはクラッド層に囲まれるコアを含でおり、クラッド層は平均屈折率ncを有している。コアは、半径r1と、約0.7%と約1.2%との間の最大デルタΔ1と、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、約14wt%と約24wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有する中心領域と、約3.5 wt%と約12wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、約0.7wt%と約1.2wt%との間の最大フッ素濃度[F]2とを有し、内側サブ領域及び外側サブ領域を有する環状領域と、を含むものである。内側サブ領域は中心領域を囲み、内側サブ領域は半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールとを有し、外側サブ領域は内側サブ領域を囲み、且つ、クラッド層に囲まれ、環状領域は半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bと、屈折率プロフィールとを有する。
【００１４】
本発明の他のアスペクトは、波長を有する光学信号の伝搬用であり、中心線を有する光ファイバからなる光ファイバ構成要素に関する。該光ファイバは、コアと、コアを囲むクラッド層と、からなり、光ファイバは、20mm心棒の周りを5回巻き付けた際に1560nmにおいて曲げ損失が0.5dBより少なく、1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光ファイバによって従来の光ファイバに比べて数多くの利点が得られる。例えば、本発明の光ファイバは曲げ損失が低く、結合損失が低い光ファイバカプラの製造に適している。本発明の光ファイバは従来の光ファイバに低損失で接続することが可能である。本発明の光ファイバは、更に減衰が低い。本発明の更なる特徴及び利点は以下に示す詳細な説明に記載されており、かかる記載から部分的には当業者に容易に理解されるであろう。或いは、詳細な説明及び請求項並びに添付図面に記載されている本発明を実施することで理解するであろう。
【００１６】
上述の一般的説明及び以下に示す詳細な説明は共に本発明の単なる例示であり、クレームしている本発明の本質及び特徴が理解されるべく概観或いは構成を提供することが企図されていると理解するべきである。
【００１７】
添付図面は本発明の更なる理解のために含まれており、本明細書に含まれてその一部を構成している。図面は必ずしも正しい比率で示されていない。図面は本発明の1以上の実施例を示しており、詳細な説明と共に本発明の原理及び動作を説明している。
【実施例】
【００１８】
本発明は、低曲げ損失、低接続損失及び低減衰であって光ファイバカプラの製造に適した光ファイバに関して以下に開示及び説明を行う。図1は本発明の光ファイバの実験例の略断面図を示す。光ファイバ2はコア3及びクラッド4を含んでいる。当業者であれば理解するように、コア及びクラッドは組成が同一であっても良いし、種々のサブ領域を含んでも良い。
【００１９】
本発明の1実施例による光ファイバは曲げ損失が低い。例えば、本発明の光ファイバは、20mm直径の心棒の周りを5回巻き付けた際に波長1560nmにおいて曲げ損失が約0.5dBより低い。本発明の望ましい光ファイバは、20mm直径の心棒の周りを5回巻き付けた際に波長1560nmにおいて曲げ損失が約0.1dBより低い。特に望ましい本発明の光ファイバは、20mm直径の心棒の周りを5回巻き付けた際に波長1560nmにおいて曲げ損失が約0.06dBより低い。
【００２０】
本発明の1実施例による光ファイバはファイバプルテスト（pull test）の損失が低い。ファイバプルテストにおいては、ファイバの単一サンプルが火炎で加熱されて所定の長さに細長くされながらその波長応答がモニタされる。ここにおいて用いられるように、ファイバプルテストは12mm直径のバーナを備えた反転したボウル（bowl）バーナを用いて行われ、水素ガス流量は150mL/minである。ファイバは火炎の最も高温の部分内で6秒間予熱され、その後、引張り速度125μm/sまで引張り加速度50μm/s2で20mm引張られる。引張りが完了した後、ファイバは火炎内で1秒間加熱される。実験例2の実験においては、グローブ・ワイ・マニファクチャリング社（Globe Y Manufacturing Co.）のFBT引張りモデルGBY-40が用いられてファイバが引張られる。測定システムは、アンドウ（ANDO）光学スペクトラムアナライザと併用したHPブロードバンドLED源（1200乃至1600nm）である。本発明の光ファイバは、1530nmから1550nmまでの波長範囲内において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより低い。本発明の望ましい光ファイバは、1530nmから1550nmまでの波長範囲内において最大ファイバプルテスト損失が0.1dBより低い。本発明の特に望ましい光ファイバは、1530nmから1550nmまでの波長範囲内において平均ファイバプルテスト損失が0.05 dBより低い。
【００２１】
図2は本発明の1実施例による典型的な光ファイバの概略図を示している。光ファイバ10は中心領域14と該中心領域を囲む環状領域16とを有したコア12を含んでいる。光ファイバは中心線11を有しており、その周りにコアの中心領域が配置されている。当業者は中心線が物理的な特徴部分ではなく、ファイバ中心における参照線であることを認めるであろう。コアはクラッド層18によって囲まれている。慣習として、ファイバはポリマ19の層によってコーティングされている。本発明の1アスペクトによる典型的な屈折率プロフィールが図3にΔと半径との関係を示す曲線として示されている。コア領域と環状領域との間の境界は屈折率プロフィールの傾斜の急激な変化として画定される。例えば、屈折率プロフィール20においては中心領域はステップインデックスプロフィールを有し、プロフィール22においては中心領域は曲線的なステッププロフィールを有している。 これらのプロフィールにおいては、段差の位置が中心領域と環状領域との間の境界を画定する。屈折率プロフィール24及び26は各々ショルダを有している。ショルダを有する屈折率プロフィールの場合においては、ショルダの内側部分の位置が中心領域と環状領域との間の境界を画定する。
【００２２】
本発明の光ファイバにおいては、コアの中心領域は任意の所望屈折率プロフィール形状を有しても良く、例えば、ステッププロフィール、曲線的なステッププロフィール、台形のプロフィール、曲線的な台形のプロフィール、若しくはα−プロフィールが含まれる。当業者であれば、図3の屈折率プロフィール24に示すように屈折率プロフィールが中心線に沿って屈折率の落ち込みを有し得ることを理解するであろう。コアの中心領域の屈折率プロフィールは約0.4%から約1.5%までの範囲内の最大デルタΔ1を有している。望ましい光ファイバは中心領域内に約0.7%と約1.2%との間の最大デルタΔ1を有している。
【００２３】
コアの環状領域は同様に任意の所望の屈折率プロフィール形状を有して良く、ステッププロフィール、曲線的なプロフィール、台形のプロフィール、曲線的な台形のプロフィール、若しくはα−プロフィールが含まれる。コアの環状領域は約−0.1%から約0.05%までの範囲内の最小デルタΔ2を有している。本発明の1実施例においては、環状領域の最小デルタΔ2は約−0.01%と約0.01%との間にある。環状領域の外側縁部において、図3に示されるように環状領域のデルタは通常実質的にゼロに等しくなる。曲げ損失を最小するために、当業者であれば、コアの環状領域内において環状領域の最大デルタΔ2が約0.2%より低くなるように、更には0.1%よりも低くなるように相対的なフッ素及び酸化ゲルマニウム濃度を調整するであろう。
【００２４】
図4は本発明の1アスペクトの典型的なファイバの酸化ゲルマニウム濃度プロフィールを示している。コアの各領域内の酸化ゲルマニウム濃度プロフィールは任意の所望の形状を有して良く、ステッププロフィール、曲線的なステッププロフィール、台形のプロフィール、曲線的な台形のプロフィール、若しくはα−プロフィールが含まれる。コアの中心領域において、最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1は約8wt%と約30wt%との間にある。望ましい光ファイバは約14wt%と約24wt%との間に最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1を有する中心領域を有している。コアの環状領域においては、最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2は約2 wt%と約22wt%との間にある。望ましい光ファイバにおいては、環状領域の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2は約3.5wt%より大きく、更には約5wt%よりも大きい。望ましい光ファイバにおいては、環状領域の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2は約16wt%又は約12wt%より低く、更には約8wt%よりも低い。環状領域の外側縁部は、図4に示されるように環状領域の酸化ゲルマニウム濃度がほぼゼロに等しくなる場所によって画定される。
【００２５】
図5は本発明の1アスペクトの典型的なファイバのフッ素濃度プロフィールを示している。コアの各領域内のフッ素濃度プロフィールは任意の所望の形状で良く、ステッププロフィール、曲線的なステッププロフィール、台形のプロフィール、曲線的な台形のプロフィール、若しくはα−プロフィールが含まれる。コアの環状領域においては、最大フッ素濃度[F]2は約0.5wt%と約3.5wt%との間にある。望ましい光ファイバにおいては、コアの環状領域内の最大フッ素濃度[F]2は約2wt%より低く、更には約1.2wt%よりも低い。望ましい光ファイバにおいては、コアの環状領域内の最大フッ素濃度[F]2は約0.7wt%より大きい。本発明の好適な実施例においては、コアの中心領域は比較的フッ素濃度が低い。例えば、光ファイバの中心線に沿ったフッ素濃度は約0.5wt%より低く、更には約0.3wt%よりも低い。
【００２６】
いくつかの適用においては、本発明の光ファイバのコアの環状領域内に他の添加物を含むことが望ましい。例えば、環状領域は最大濃度が、例えば、P2O5換算で約0.6%と約1.2wt%との間のリンを含んでも良い。環状領域は最大濃度が、例えば、B2O3換算で約0.8wt%と約1.2wt%との間のホウ素を含んでも良い。環状領域は最大濃度が、例えば、Al2O3換算で約1.6wt%と約2.4wt%との間のアルミニウムを含んでも良い。リン、ホウ素及びアルミニウムの添加物としての光ファイバへの使用は当業者にとって周知であるので、ここでは詳細に説明しない。他の添加物、例えば塩素、を使用しても良い。例えば、約0.3wt%までの塩素が本発明の光ファイバのコア内及び／又はクラッド層内に含まれても良い。
【００２７】
図2に示されるように、コアはクラッド層に囲まれている。クラッド層は平均屈折率ncを有している。クラッド層は好適には少なくとも約20μmの厚みがあり、好ましくは屈折率が相対的に一定である（例えばデルタの変動が約±0.05%より小さい）。クラッド層は他のクラッド層によって囲まれていても良い。例えば、当業者に良く知られている光ファイバカプラ製造技術によって、酸化ゲルマニウム、ホウ素、フッ素及び塩素を外側クラッド層に含むことが望ましい。
【００２８】
本発明の可能性のある1実施例による屈折率プロフィールのセットが図6に示されている。屈折率プロフィール、酸化ゲルマニウム濃度、及びフッ素濃度は実質的に上述した通りである。図6の各屈折率プロフィールにおいて、環状領域は内側サブ領域と外側サブ領域とに更に分割される。内側サブ領域と外側サブ領域との間の境界は屈折率プロフィールがゼロデルタ線を横切る点として画定される。内側サブ領域は約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aを有し、約2wt%と約20wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2aを有する。外側サブ領域は約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bを有する。望ましい光ファイバは約0.1%より低いΔ2aを有するか、約10wt%より低い[GeO2]2a を有するか、若しくは約−0.05%より負側のΔ2bを有する。
【００２９】
いくつかの場合においては、酸化ゲルマニウム濃度を環状領域に亘って顕著に変化させるのが望ましい。例えば、図7はかかる光ファイバの屈折率、ゲルマニウム濃度、及びフッ素濃度プロフィールを示している。本発明のこの実施例においては、内側サブ領域は約0%と約0.1%との間の最大デルタΔ2aを有し、約5wt%と約10wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2aを有する。外側サブ領域は約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bを有し、約2wt%と約5wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2bを有する。図7の実験例においては、最大フッ素濃度は環状領域の両サブ領域において同じであり、フッ素濃度は同様に変動している。
【００３０】
本発明の他のアスペクトによる屈折率プロフィールのセットが図8に示されている。これらの光ファイバにおいては、コアの中心領域は約0.4% と約1.5%との間の最大デルタΔ1を有し、約0.7%と約1.2%との間が好ましい。中心領域は約8 wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1を有し、約14wt%と約24wt%との間が好ましい。中心領域はαが約1と約10との間の屈折率α−プロフィールを有し、中心線に屈折率の落ち込みを含み得る。コアの中心領域にはフッ素がほとんどないのが好ましい。例えば、中心線に沿ったフッ素濃度は好適には約0.5wt%より低く、更には約0.3 wt%よりも低い。コアの環状領域は約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2を有している。望ましい光ファイバにおいては、環状領域の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2は約3.5wt%より大きく、更には約5wt%よりも大きい。望ましい光ファイバにおいては、環状領域の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2は約16wt%又は約12wt%より低く、更には約8wt%よりも低い。コアの環状領域は約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2を有している。望ましい光ファイバにおいては、コアの環状領域内の最大フッ素濃度[F]2は約2wt%より低く、更には約1.2wt%よりも低い。望ましい光ファイバにおいては、コアの環状領域内の最大フッ素濃度[F]2は約0.7wt%より大きい。コアの環状領域は上述したように内側及び外側サブ領域に更に分割され得る。内側サブ領域は約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aを有し、αが約1と約10との間の屈折率α−プロフィールを有する。好ましくはΔ2aは約0.1%より小さい。外側サブ領域は約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bを有する。
【００３１】
本発明の光ファイバにおいては、コア層の中心領域及び環状領域の半径は、約980nmより大きな波長において光ファイバがシングルモードになるように好適に選択される。環状領域の外側半径r2は中心領域の半径r1の2乃至5倍の範囲内となるようにしばしば選ばれる。例えば、中心領域の半径r1は約2μmと約5μmとの間であり、環状領域の外側半径r2は約6μmと約30μmとの間である。コーティングされていない光ファイバの外側半径は任意の所望の値を有し得る。例えば、光ファイバの外側半径は約75μm、約62.5μm、若しくは約40μmであって良い。
【００３２】
本発明の望ましい実施例においては、光ファイバは標準シングルモードファイバへの接続損失が低い。例えば、ゲルマニウムがドープされたシリカガラスコアを有し、直径が8.2mmでコアデルタが0.36%であり、シリカガラスクラッドを有するステップインデックスシングルモードファイバに0.13dBより低い接続損失で本発明の光ファイバは接続可能である。かかる光ファイバの実験例はSMF-28（登録商標）であり、コーニング社（Corning Incorporated）から入手可能である。当業者であればフジクラ30S若しくはエリクソン（Ericsson）975等の標準ファイバ接合機（splicer）を使用することが可能である。接続は接続前若しくは接続後の熱処理工程無く行われることが望ましい。
【００３３】
ここに開示される光ファイバは蒸着工程によって作られるのが望ましい。ここに開示される光ファイバは当業者に良く知られている外付け溶着（OVD）法によって作られるのがより望ましい。従って、例えば、公知のOVDレイダウン（laydown）、強化（consolidation）及び引張り（draw）技術を本発明の光ファイバ製造に有利に使用することが出来る。修正化学蒸着法（MCVD）若しくは軸蒸着法（VAD）等の他の工程を使用することが出来る。従って、ここに開示した光ファイバの屈折率及び組成プロフィールは当業者に知られている製造技術を用いて達成することが可能であり、それらにはOVD、VAD及びMCVD工程が含まれが、これらに限定するものではない。
【００３４】
本発明の光ファイバを当業者によって他の所望の特性を有すべく設計することも可能である。例えば、本発明の光ファイバは980nmにおいて約2dB/kmより少なく、1560nmにおいて約1dB/kmより少ない減衰にすべく設計することが可能である。ここに記載されている光ファイバはカットオフ波長範囲を有するように設計することが可能である。例えば、本発明のファイバのカットオフ波長は約940±40nmである。当業者であれば、他の所望の特性を有する光ファイバを得るために屈折率及び濃度プロフィールを調整するであろう。
【００３５】
本発明の光ファイバは種々の光ファイバ構成要素の製造に使い得る。例えば、光ファイバカプラが、当業者にとって良く知られている融着型バイコニカルテーパ工程（fused biconical taper process）を用いて本発明の光ファイバから作ることが出来る。かかる理由により、本発明の他のアスペクトは上述の光ファイバを用いて構成された光学構成要素に関する。例えば、本発明の1実施例においては、光ファイバ構成要素は、波長を有する光学信号の伝搬用の光ファイバと、中心線を有する光ファイバと、コアを有する光ファイバと、コアを囲むクラッド層とからなり、光ファイバは20mm心棒周りを5回巻き付けた際に1560nmにおいて曲げ損失が0.5dBより少なく、1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ない。
【００３６】
本発明を以下の限定しない実験例によって説明する。
【００３７】
実験例1 
本発明の光ファイバが標準OVD工程を用いて作成された。デルタと半径との関係を示す曲線が図9に示されている。光ファイバの酸化ゲルマニウム、フッ素及び塩素濃度プロフィールを示すグラフが図10に与えられている。この光ファイバは以下のパラメータを有する。
【００３８】
Δ1 = 1.02%
[GeO2]1 = 16.6%
中心線[F] = 0.2%
r1 = 2.5μm
Δ2a = 0.08%
[GeO2]2a = 6%
r2a = 5μm
Δ2b = −0.04%
[F]2 = 0.9%
r2b = 7μm
コーティングされていないファイバ半径=125μm 
この光ファイバは、更に、コアの中心領域及びクラッドに約0.1wt%の塩素を含んでいる。
【００３９】
当業者は、このファイバのクラッドの屈折率が半径の増加に伴いわずかに減少しているのを認めるであろう。
【００４０】
この光ファイバは以下の特性を有している。
【００４１】
波長1000 nmにおけるモードフィールド直径 : 4.1mm
波長1550 nmにおけるモードフィールド直径 : 6.5mm
カットオフ波長: 955±5 nm
波長980 nmにおける減衰 : 1.89dB/km
波長1550 nmにおける減衰 : 0.35dB/km
10mm直径の心棒の回りを5回巻き付けた際の減衰の増加: 3.8dB
20mm直径の心棒の回りを5回巻き付けた際の減衰の増加: ＜0.05dB
実験例2
実験例1のファイバ及びカプラの製造に一般的に用いられる市販されている光ファイバにファイバプルテストを行った。ファイバプルテストは図11に概略で示されている装置を用いて行われた。市販されている融着型バイコニカルテーパカプラ製造（FBT）ベンチ50（グローブ・マニファクチャリング社（Globe Manufacturing Co.）のGBY-40）に12mm直径の反転ボウルバーナ52が備わっている。光ファイバ54がFBTベンチ50の引張り機構に配置され、光ファイバの一端が1200nm乃至1600nmで操作されるHPブロードバンドLED源56に結合される。光ファイバの他端はアンドウ（ANDO）光学スペクトラムアナライザ58に結合される。150mL/minの水素を大気から得られる酸素を用いてバーナによって燃焼することによって火炎を発生させる。光ファイバが火炎の最も熱い部分に設置され、6秒間予熱され、その後、最大速度125μm/sまで加速度50μm/s2によって合計距離20mmを引っ張る。引張り後、ファイバは火炎内で1秒間加熱される。種々の光ファイバの引っ張られたファイバの損失と波長との関係が図12に示されている。平均ファイバプルテスト損失は、1520mn乃至1550nmの波長範囲に亘って平均であり、最大ファイバプルテスト損失は、1520nm乃至1550nmの波長範囲に亘って観察された最大の損失である。
【００４２】
実験例1のファイバ及び市販のファイバA、B及びCの曲げ損失及びファイバプルテストの結果が表1にまとめられている。当業者であれば、実験例1のファイバのみが低曲げ損失及び低ファイバプルテスト損失を両方とも示していることを認めるであろう。
【００４３】
【表１】
2005521093.tif 000003
【００４４】
当業者であれば、本発明に種々の変更や変形例が本発明の趣旨及び範囲から離脱することなく成し得ることを認めることは明白である。従って、本発明は添付の請求項及びその均等の範囲内であることを条件に本発明の変更や変形例を含むことを企図している。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の1つのアスペクトによる光ファイバの略断面図である。
【図２】本発明の1実施例による光ファイバの略断面図である。
【図３】本発明の1つのアスペクトによる光ファイバの実験例の屈折率プロフィールを示すグラフである。
【図４】本発明の1つのアスペクトによる光ファイバの実験例の酸化ゲルマニウム濃度プロフィールを示すグラフである。
【図５】本発明の1つのアスペクトによる光ファイバの実験例のフッ素濃度プロフィールを示すグラフである。
【図６】本発明の他のアスペクトによる光ファイバの実験例の屈折率プロフィールを示すグラフである。
【図７】本発明の典型的な実施例の屈折率、酸化ゲルマニウム濃度及びフッ素濃度プロフィールを示すグラフである。
【図８】本発明の他のアスペクトによる光ファイバの実験例の屈折率プロフィールを示すグラフである。
【図９】実験例1の光ファイバの屈折率プロフィールを示すグラフである。
【図１０】実験例1の光ファイバの酸化ゲルマニウム、フッ素及び塩素濃度プロフィールを示すグラフである。
【図１１】ファイバプルテストの損失を測定するために使用する装置の概略図である。
【図１２】種々の光ファイバの波長に依存するファイバプルテストの損失を示すグラフである。
【図１】
2005521093.tif 000004
【図２】
2005521093.tif 000005
【図３】
2005521093.tif 000006
【図４】
2005521093.tif 000007
【図５】
2005521093.tif 000008
【図６】
2005521093.tif 000009
【図７】
2005521093.tif 000010
【図８】
2005521093.tif 000011
【図９】
2005521093.tif 000012
【図１０】
2005521093.tif 000013
【図１１】
2005521093.tif 000014
【図１２】
2005521093.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月19日(2004.11.19)
【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】
波長を有する光学信号の伝搬用であり、中心線を有する光ファイバであって、前記光ファイバは、
コアと、
前記コアを囲むクラッド層と、からなり、
前記光ファイバは、20mm心棒の周りを5回巻き付けた際に1560nmにおいて曲げ損失が0.5dBより少なく、1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ないことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記クラッド層は外側半径rc及び平均屈折率ncを有し、前記コアは、
半径r1と、約0.4%と約1.5%との間の最大デルタΔ1と、屈折率プロフィールと、約8wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有し、前記ファイバの中心線周りに配置されている中心領域と、
外側半径r2と、約−0.1%と約0.05%との間の最小デルタΔ2と、屈折率プロフィールと、約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールと、約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2と、フッ素濃度プロフィールとを有し、前記クラッド層に囲まれ、前記中心領域を囲む環状領域と、を有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】
前記環状領域は内側サブ領域と外側サブ領域とを有し、
前記内側サブ領域は前記中心領域を囲み、前記内側サブ領域は外側半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約2wt%と約20wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2aとを有し、
前記外側サブ領域は前記内側サブ領域を囲み、且つ、前記クラッド層に囲まれ、前記外側サブ領域は外側半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bとを有す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】
前記クラッドは平均屈折率ncを有し、前記コアは、
半径r1と、約0.4%と約1.5%との間の最大デルタΔ1と、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、約8wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有する中心領域と、
約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2とを有し、内側サブ領域及び外側サブ領域を有する環状領域と、を含み、
前記内側サブ領域は前記中心領域を囲み、前記内側サブ領域は半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、を有し、
前記外側サブ領域は前記内側サブ領域を囲み、且つ、前記クラッド層に囲まれ、 前記環状領域は半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bと、屈折率プロフィールとを有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５】
前記光ファイバの中心線に沿った前記フッ素濃度は約0.5wt%より少ないことを特徴とする請求項４記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記クラッドは平均屈折率ncを有し、前記コアは、
半径r1と、約0.7%と約1.2%との間の最大デルタΔ1と、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールと、約14wt%と約24wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有する中心領域と、
約3.5wt%と約12wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、約0.7wt%と約1.2wt%との間の最大フッ素濃度[F]2とを有し、内側サブ領域及び外側サブ領域を有する環状領域と、を含むものであって、
前記内側サブ領域は前記中心領域を囲み、前記内側サブ領域は半径r2aと、約0%と約0.2%との間の最大デルタΔ2aと、約1と約10との間のαを有する屈折率α−プロフィールとを有し、
前記外側サブ領域は前記内側サブ領域を囲み、且つ、前記クラッド層に囲まれ、前記環状領域は半径r2bと、約−0.1%と約0%との間の最小デルタΔ2bと、屈折率プロフィールとを有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７】
前記光ファイバは、直径8.2mmであってコアデルタが0.36%でありゲルマニウムがドーピングされたシリカガラスコアとシリカガラスクラッドとを有するステップインデックスシングルモードファイバに0.13 dBより少ない接続損失で接続することが可能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】
前記光ファイバは減衰が980nmにおいて2dB/kmより少なく、1560nmにおいて1dB/kmより少ないことを特徴とする前記請求項のうちいずれか１に記載の光ファイバ。
【請求項９】
波長を有する光学信号の伝搬用であり、中心線を有する光ファイバであって、前記光ファイバは、
外側半径rcと平均屈折率ncとを有するクラッド層に囲まれたコアからなり、前記コアは、
半径r1と、約0.4%と約1.5%との間の最大デルタΔ1と、屈折率プロフィールと、約8wt%と約30wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]1と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールとを有し、前記ファイバの中心線の周りに配置されている中心領域と、
外側半径r2と、約−0.1%と約0.05%との間の最小デルタΔ2と、屈折率プロフィールと、約2wt%と約22wt%との間の最大酸化ゲルマニウム濃度[GeO2]2と、酸化ゲルマニウム濃度プロフィールと、約0.5wt%と約3.5wt%との間の最大フッ素濃度[F]2と、フッ素濃度プロフィールとを有し、前記クラッド層に囲まれ、前記中心領域を囲む環状領域と、を含むことを特徴とする光ファイバ。
【請求項１０】
波長を有する光学信号の伝搬用であり、中心線を有する光ファイバからなる光ファイバ構成要素であって、前記光ファイバは、
コアと、
前記コアを囲むクラッド層と、からなり、
前記光ファイバは、20mm心棒の周りを5回巻き付けた際に1560nmにおいて曲げ損失が0.5dBより少なく、1530nm乃至1550nmの波長範囲において平均ファイバプルテスト損失が0.1dBより少ないことを特徴とする光ファイバ。
【国際調査報告】
2005521093.tif 000016