(57)【要約】【課題】実用上問題にならない値以下の曲げ損失に維持しつつ、モードフィールド径を大きくすることができると共に、カットオフ波長を短波長側にすることができる光ファイバを提供する。【解決手段】本発明に係る光ファイバ１は、コア１０と、コア１０の周囲に形成されたクラッド２０と、クラッド２０中に、コア１０の軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域とを備え、空孔領域は、コア１０の周囲に形成された複数の空孔２２０を含む第１の空孔領域２２と、第１の空孔領域２２の周囲に形成され、複数の空孔２４０を含む第２の空孔領域２４とを有し、第１の空孔領域２２の単位断面積あたりの空孔２２０の数が、第２の空孔領域２４の単位断面積あたりの空孔２４０の数よりも少ない光ファイバが提供される。【選択図】図１Ａ
2011081357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、
前記コアの周囲に形成されたクラッドと、
前記クラッド中に、前記コアの軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域と
を備え、
前記空孔領域は、前記コアの周囲に形成された複数の空孔を含む第１の空孔領域と、前記第１の空孔領域の周囲に形成され、複数の空孔を含む第２の空孔領域とを有し、
前記第１の空孔領域の単位断面積あたりの前記空孔の数が、前記第２の空孔領域の単位断面積あたりの前記空孔の数よりも少ない光ファイバ。
【請求項２】
コアと、
前記コアの周囲に形成されたクラッドと、
前記クラッド中に、前記コアの軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域と
を備え、
前記空孔領域は、前記コアの周囲に形成された複数の空孔を含む第１の空孔領域と、前記第１の空孔領域の周囲に形成され、複数の空孔を含む第２の空孔領域とを有し、
前記第１の空孔領域は、前記第２の空孔領域の等価屈折率よりも大きい等価屈折率を有する光ファイバ。
【請求項３】
コアと、
前記コアの周囲に形成されたクラッドと、
前記クラッド中に、前記コアの軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域と
を備え、
前記空孔領域は、前記コアの周囲に形成された複数の空孔を含む第１の空孔領域と、前記第１の空孔領域の周囲に形成され、複数の空孔を含む第２の空孔領域とを有し、
前記第１の空孔領域は、前記第１の空孔領域の単位断面積あたりに含まれる前記複数の空孔の断面積の合計の割合が、前記第２の空孔領域の単位断面積あたりに含まれる前記複数の空孔の断面積の合計の割合よりも低い光ファイバ。
【請求項４】
前記第１の空孔領域は、前記クラッドの径方向にわたり一定の等価屈折率を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記第２の空孔領域は、前記クラッドの径方向にわたり一定の等価屈折率を有する請求
項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記第１の空孔領域の等価屈折率は、前記コアから前記クラッドに向かう方向に沿って小さくなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記第２の空孔領域の等価屈折率は、前記コアから前記クラッドに向かう方向に沿って小さくなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記第１の空孔領域の前記複数の空孔は、前記第２の空孔領域の前記複数の空孔の外径よりも大きい外径を有する請求項１〜７のいずれか１項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、光ファイバに関する。特に、本発明は、空孔を含有する光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信におけるトラフィックデータ容量の増加に伴い、１本の光ファイバに従来よりも大容量の光信号を高密度化して伝送する方式が幹線系を中心としたネットワークに用いられている。一方、加入者系、屋内配線等の短距離区間においては曲げ半径をできるだけ小さくして光ファイバを配線することを要するので、曲げ半径が１０ｍｍ程度であると共に、できるだけ曲げ損失の小さい光ファイバが求められている。
【０００３】
このような光ファイバとして、例えば、コア部（コア）とクラッド部（クラッド）と空孔部（空孔領域）とを有し、コア部の屈折率をクラッド部の屈折率よりも高くし、空孔部を６個以上の空孔を配置して形成すると共に、空孔部における空孔の位置、及び大きさを最適化した空孔アシスト光ファイバが知られている（例えば、特許文献１参照）。この空孔アシスト光ファイバは、加入者系等の短距離区間のみならず幹線系への応用も検討されている。斯かる空孔アシスト光ファイバは、一般のシングルモード光ファイバと同様に、屈折率が比屈折率差換算で０．３％程度の光を閉じ込めるコア部と、コア部を囲い屈折率が比屈折率差換算で０％程度のクラッド部からなる構造を備え、クラッド部のコア部近傍に、コア部を囲むように４，６，８個程度の空孔を有する空孔部を備えている。なお、比屈折率差Δは、（ｎ1−ｎ2）／ｎ1から求められる。ただし、ｎ1はコア部の屈折率であり、ｎ2はクラッド部の屈折率である。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載の空孔アシスト光ファイバにおける空孔を有する空孔部の実効的な屈折率は次のように設定されている。まず、コア部の屈折率をｎ1、クラッド部の屈折率をｎ2とする。空孔部は、直径ｄの複数の空孔が円周に沿って所定の間隔で形成されており、空孔部における空孔を除く部分の屈折率と複数の空孔の屈折率とを調整して、実効的な屈折率ｎ3を設定する。屈折率ｎ3は屈折率ｎ2より小さく、径方向に丸い窪みを有するような屈折率分布を有している。このような屈折率分布を有する空孔アシスト光ファイバを構成することで、曲げ損失の低減を図っている。
【０００５】
特許文献１に記載の空孔アシスト光ファイバは上記構成を備えるので、１０ｍｍの曲げ半径で１２６０ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲内における曲げ損失を１ｄＢ／ｍ以下に維持しながら、従来のシングルモード光ファイバと同等のモードフィールド径（例えば、７．９μｍ〜１０．２μｍ）を有する光ファイバ・光源等との接続時、外乱によるモード結合時にマルチモード伝搬の発生を防止して、実効的に単一モードである空孔アシスト光ファイバを提供することができる。
【０００６】
また、モードフィールド径（Ｍｏｄｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ：ＭＦＤ）及びＣｕｔｏｆｆ波長を従来のシングルモード光ファイバと同等の値に維持しつつ、曲げ損失を低減することを目的として、クラッドにトレンチ構造を含む屈折率分布を有する光ファイバが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載の光ファイバは、光ファイバ内を光信号が伝搬する領域より外側のクラッドに屈折率の窪み、すなわち、トレンチを有するので、ＭＦＤ及びＣｕｔｏｆｆ波長を所望の特性に維持したまま、曲げ損失のみを低減できる。すなわち、非特許文献１に記載の光ファイバによれば、光信号が伝搬するコアを含む領域１０μｍの外側であって、コアの中心から１１μｍ〜２０μｍの位置に幅１０μｍのトレンチを設けることにより光信号が伝搬する領域の光電界を乱すことを防止するので、ＭＦＤ及びＣｕｔｏｆｆ波長を従来のシングルモード光ファイバと同等の値に維持できる。また、当該トレンチを設けることにより、トレンチを設けない場合に比べて、曲げ損失を１０ｄＢ／ｍから数ｄＢ／ｍに低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３８４３６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】ＯＦＣＮＦＯＦＣ'２００７、ｐａｐｅｒ  ＪＷＡ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年では、上述の通り、一本の光ファイバで大容量の光信号を伝送する必要があるため、ＭＦＤが従来の光ファイバよりも大きい（例えば、ＭＦＤが１４μｍ程度の）光ファイバが望まれるが、一般に、ＭＦＤを大きくした場合、曲げ損失が大きくなってしまう。特許文献１に記載の空孔アシスト光ファイバ及び非特許文献１に記載の光ファイバは、曲げ損失を小さくできるものの、屈折率分布において、クラッドに設けた窪みが深いことに起因してＭＦＤが小さくなり、カットオフ（ｃｕｔｏｆｆ）波長が長波長側にシフトするという問題が発生しやすい。このような問題が発生する理由は、屈折率分布におけるクラッドに設けた窪みが深い、すなわち、コアと空孔部あるいはトレンチを有するクラッドとの比屈折率差Δが大きくなることにより曲げ損失を低減することができるものの、Δが大きくなることでコアへの光閉じ込めの効果が増大してＭＦＤが小さくなるからである。また、ｃｕｔｏｆｆ波長は概ね、ｋ×ｎ(core)×ａ／２×（２×Δ）1/2で定義されるので（ただし、ｋ：（２×π）／λ、ｎ(core)：コアの屈折率、ａ：コア径、Δ：（ｎ(core)−ｎ）／ｎ(core)、ｎ：空孔部、あるいはトレンチを有するクラッドの屈折率）、ｃｕｔｏｆｆ波長はコア径、コアの屈折率、Δ１／２に比例し、Δの増大に伴って長波長側にシフトするからである。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、実用上問題にならない値以下の曲げ損失に維持しつつ、モードフィールド径を大きくすることができると共に、カットオフ波長を短波長側にすることができる光ファイバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）本発明は、上記目的を達成するため、コアと、コアの周囲に形成されたクラッドと、クラッド中に、コアの軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域とを備え、空孔領域は、コアの周囲に形成された複数の空孔を含む第１の空孔領域と、第１の空孔領域の周囲に形成され、複数の空孔を含む第２の空孔領域とを有し、第１の空孔領域の単位断面積あたりの空孔の数が、第２の空孔領域の単位断面積あたりの空孔の数よりも少ない光ファイバが提供される。
【００１２】
（２）また、本発明は、上記目的を達成するため、コアと、コアの周囲に形成されたクラッドと、クラッド中に、コアの軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域とを備え、空孔領域は、コアの周囲に形成された複数の空孔を含む第１の空孔領域と、第１の空孔領域の周囲に形成され、複数の空孔を含む第２の空孔領域とを有し、第１の空孔領域は、第２の空孔領域の等価屈折率よりも大きい等価屈折率を有する光ファイバが提供される。
【００１３】
（３）また、本発明は、上記目的を達成するため、コアと、コアの周囲に形成されたクラッドと、クラッド中に、コアの軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域とを備え、空孔領域は、コアの周囲に形成された複数の空孔を含む第１の空孔領域と、第１の空孔領域の周囲に形成され、複数の空孔を含む第２の空孔領域とを有し、第１の空孔領域は、第１の空孔領域の単位断面積あたりに含まれる複数の空孔の断面積の合計の割合が、第２の空孔領域の単位断面積あたりに含まれる複数の空孔の断面積の合計の割合よりも低い光ファイバが提供される。
【００１４】
（４）また、上記光ファイバは、第１の空孔領域は、クラッドの径方向にわたり一定の等価屈折率を有することが好ましい。
【００１５】
（５）また、上記光ファイバは、第２の空孔領域は、クラッドの径方向にわたり一定の等価屈折率を有することが好ましい。
【００１６】
（６）また、上記光ファイバは、第１の空孔領域の等価屈折率は、コアからクラッドに向かう方向に沿って小さくなることが好ましい。
【００１７】
（７）また、上記光ファイバは、第２の空孔領域の等価屈折率は、コアからクラッドに向かう方向に沿って小さくなることが好ましい。
【００１８】
（８）また、上記光ファイバは、第１の空孔領域の複数の空孔は、第２の空孔領域の複数の空孔の外径よりも大きい外径を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る光ファイバによれば、実用上問題にならない値以下の曲げ損失に維持しつつ、モードフィールド径を大きくすることができると共に、カットオフ波長を短波長側にすることができる光ファイバを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】（ａ）は本発明の実施の形態に係る光ファイバの斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施の形態に係る光ファイバの断面図である。
【図１Ｂ】空孔領域の等価屈折率ｎについての説明図である。
【図２】実施例１に係る光ファイバの断面と断面の屈折率分布とを示す図である。
【図３Ａ】実施例２に係る光ファイバの断面と断面の屈折率分布の図である。
【図３Ｂ】実施例２に係る光ファイバの製造において、電気炉内のガス雰囲気と加熱温度の時間経過とを示す図である。
【図４Ａ】実施例１及び実施例２の光ファイバと比較例の光ファイバとの光学特性の比較を示す図である。
【図４Ｂ】実施例１及び実施例２の光ファイバと比較例の光ファイバとの光学特性の比較を示す図である。
【図４Ｃ】実施例１及び実施例２の光ファイバと比較例の光ファイバとの光学特性の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［実施の形態の要約］
コアと、前記コアの周囲に形成されたクラッドと、前記クラッド中に、前記コアの軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域とを備える光ファイバにおいて、前記空孔領域は、前記コアの周囲に形成された複数の空孔を含む第１の空孔領域と、前記第１の空孔領域の周囲に形成され、複数の空孔を含む第２の空孔領域とを有し、前記第１の空孔領域の単位断面積あたりの前記空孔の数が、前記第２の空孔領域の単位断面積あたりの前記空孔の数よりも少ない光ファイバが提供される。
【００２２】
［第１の実施の形態］
図１Ａ（ａ）は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの斜視図の概要を示し、図１Ａ（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの断面の概要を示す。なお、図１Ａ（ｂ）は、図１Ａ（ａ）のＡ−Ａ線における断面の概要を示す。
【００２３】
（光ファイバ１の構成）
本実施の形態に係る光ファイバ１は、図１Ａの（ａ）及び（ｂ）に示すように、光信号を伝搬するコア１０と、コア１０の周囲に形成され、コア１０を構成する材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料から形成されるクラッド２０と、クラッド２０中に、コア１０の軸心方向に延びるように形成された複数の空孔を含む空孔領域とを備える。ここで、本実施の形態に係る空孔領域は、コア１０の周囲に形成された複数の空孔２２０を含む第１の空孔領域２２と、第１の空孔領域２２の周囲に形成され、複数の空孔２４０を含む第２の空孔領域２４とを有して形成される。
【００２４】
第１の空孔領域２２及び第２の空孔領域２４はそれぞれ、コア１０と同心円の領域に帯状に形成される。すなわち、第１の空孔領域２２は、例えば、コア１０の軸心から７μｍ以上２０μｍ以下程度の範囲内に設けられるクラッド２０中であって、コア１０の外周近傍に設けられる。そして、第２の空孔領域２４は、クラッド２０中であって第１の空孔領域２２よりコア１０の外周から離れた位置に設けられる。更に、第１の空孔領域２２の単位断面積あたりの空孔２２０の数が、第２の空孔領域２４の単位断面積あたりの空孔２４０の数よりも少なくなるように光ファイバ１は作製される。つまり、第１の空孔領域２２に含まれる空孔２２０の密度が、第２の空孔領域２４に含まれる空孔２４０の密度よりも低くなる（すなわち、第１の空孔領域２２の単位断面積あたりに含まれる複数の空孔２２０の断面積の合計の割合（空孔密度）が、第２の空孔領域２４の空孔密度よりも低い）ように、空孔２２０及び空孔２４０はそれぞれ形成される。
【００２５】
また、第１の空孔領域２２は、第２の空孔領域２４の等価屈折率よりも大きい等価屈折率を有して形成されることが好ましい。あるいは、第１の空孔領域２２は、第１の空孔領域２２と第２の空孔領域２４との境界において、第２の空孔領域２４の等価屈折率に等しい等価屈折率を有して形成されることが好ましい。また、第１の空孔領域２２の等価屈折率及び／又は第２の空孔領域２４の等価屈折率は、クラッドの径方向にわたり一定であってもよい。また、第１の空孔領域２２の等価屈折率及び／又は第２の空孔領域２４の等価屈折率は、コア１０の側からクラッド２０に向かう方向に沿って徐々に小さくすることもできる。特に、第２の空孔領域２４の等価屈折率を第１の空孔領域２２の等価屈折率より小さい値になるように、等価屈折率のプロファイル形状を階段状若しくはテーパ状にすることで、光ファイバ１の曲げ損失の低減を図ることができる。
【００２６】
（空孔領域の等価屈折率について）
ここで、本実施の形態に係る光ファイバ１における空孔領域の等価屈折率は、以下のように定義する。すなわち、コア１０の中心を中心とした半径ｒ1の円を設定して、当該円が少なくとも一つ以上の空孔を横切る場合に、複数の空孔を横切る線分の合計長さ、及び屈折率をそれぞれＬ0、ｎ0とする。また、空孔を除くガラス領域を横切る線分の合計長さ及び屈折率をそれぞれＬ1、ｎ1とする。そして、半径ｒ1の円の円周は２πｒ1であるので、等価屈折率ｎは、ｎ＝（Ｌ1×ｎ1＋Ｌ0×ｎ0）／２πｒ1から算出する。すなわち、当該式から算出した値を空孔領域の径方向の等価屈折率として定義する。
【００２７】
そして、本実施の形態に係る光ファイバ１は、コア１０と、コア１０の周囲に設けられる第１の空孔領域２２と、第１の空孔領域２２の周囲に設けられる第２の空孔領域２４と、第１の空孔領域２２及び第２の空孔領域２４を除いた最外層としてのクラッド２０とから形成され、第１の空孔領域２２及び第２の空孔領域２４はそれぞれ少なくとも一つ以上の空孔を含んでいる。そして、第１の空孔領域２２においてコア１０の中心を中心として少なくとも一つの空孔と交差する半径ｒ1の円を仮定して、第１の空孔領域２２において当該円の円周における空孔部分の線分の割合と空孔部分でないクラッドの部分の線分の割合とから第１の空孔領域２２のそれぞれの径における等価屈折率を算出する。そして、算出した等価屈折率の径方向の平均値をｎ1にすると共に、第２の空孔領域２４においてコア１０の中心を中心として少なくとも一つの空孔と交差する半径ｒ2の円を仮定して、第２の空孔領域２４において当該円の円周における空孔部分の線分の割合と空孔部分でないクラッドの部分の線分の割合とから第２の空孔領域２４のそれぞれの径における等価屈折率を算出する。
【００２８】
以下、本実施の形態に係る光ファイバ１の空孔領域の等価屈折率について詳述する。
【００２９】
図１Ｂは、空孔領域の等価屈折率ｎについて説明する図を示す。
【００３０】
まず、角度θ1は、コア１０の中心から任意の空孔に接するように延びる２つの接線間の角度である。対象とする空孔の大きさ等によって角度θ1の大きさは適宜変化する。なお、空孔領域における空孔の屈折率をｎ0（例えば、ｎ0＝１）、及び空孔領域の空孔を除く部分のクラッドの屈折率をｎ1（例えば、ｎ1＝１．４５８）に設定する。
【００３１】
次に、コア１０の中心からの距離ｒ1の範囲の任意の空孔に接する２つの接線間において、この任意の空孔を横切る接点間の円弧上の長さである線分Ｌ0-1の長さを、角度θ1、距離ｒ1を用いて次式（１）から算出する。
【００３２】
Ｌ0-1＝ｒ1×θ1・・・式（１）
【００３３】
同様にして、空孔領域に存在するすべての空孔における線分Ｌ0-2、線分Ｌ0-3、線分Ｌ0-4、線分Ｌ0-5、線分Ｌ0-6、・・・線分Ｌ0-n（ただし、ｎは自然数）の長さをそれぞれ算出して、各線分の合計の長さＬ０を次式（２）から算出する。
【００３４】
Ｌ0＝Ｌ0-1＋Ｌ0-2＋Ｌ0-3＋Ｌ0-4＋Ｌ0-5＋Ｌ0-6＋・・・＋Ｌ0-n・・・式（２）
【００３５】
次に、コア１０の中心からの距離ｒ1の範囲の任意の空孔に接する接線と、この任意の空孔の隣りの他の空孔に接する接線との間であって、これら二つの接線の接点間の円弧状の長さである線分Ｌ1-1を、上記式（１）と同様に、角度θ2、距離ｒ1を用いて次式（３）から算出する。
【００３６】
Ｌ1-1＝ｒ1×θ2・・・式（３）
【００３７】
同様にして、空孔領域に存在するすべての空孔における線分Ｌ1-2、線分Ｌ1-3、線分Ｌ1-4、線分Ｌ1-5、線分Ｌ1-6、・・・線分Ｌ1-n（ただし、ｎは自然数）の長さをそれぞれ算出して、各線分の合計の長さＬ1を次式（４）から算出する。
【００３８】
Ｌ1＝Ｌ1-1＋Ｌ1-2＋Ｌ1-3＋Ｌ1-4＋Ｌ1-5＋Ｌ1-6＋・・・＋Ｌ1-n・・・式（４）
【００３９】
最後に、線分Ｌ0、線分Ｌ1、空孔領域における空孔の屈折率ｎ0、及び空孔領域の空孔を除く部分のクラッドの屈折率ｎ1を用いて、空孔領域における等価屈折率を次式（５）から算出することができる。
【００４０】
ｎ＝（Ｌ1×ｎ1＋Ｌ0×ｎ0）／（２×π×ｒ1）・・・式（５）
【００４１】
なお、線分Ｌ0、線分Ｌ1等は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察することにより測定できる。また、屈折率ｎ1は、屈折率ニアフィールド（ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  ｎｅａｒ  ｆｉｅｌｄ：ＲＮＦ）法により、２０ｃｍ程度の長さの光ファイバを準備して、当該光ファイバの端面をカットしてＲＮＦ測定することにより得ることができる。
【００４２】
また、本実施の形態に係る光ファイバ１において、第１の空孔領域２２に設けられる複数の空孔２２０は、第２の空孔領域２４に設けられる複数の空孔２４０の外径よりも大きな外径を有して設けられることが好ましい。例えば、第１の空孔領域２２に設けられる複数の空孔２２０の外径は１μｍを超え３μｍ以下であることが好ましく、第２の空孔領域２４に設けられる複数の空孔２４０の外径は１μｍ以下であることが好ましい。なお、空孔２２０及び空孔２４０の外径は上記の例に限られない。空孔２２０及び空孔２４０の外径はそれぞれ、例えば、ナノオーダーの大きさの外径にすることもできる。更には、第１の空孔領域２２及び／又は第２の空孔領域２４に設けられる複数の空孔それぞれの外径はそれぞれ異なるように形成することもできる。
【００４３】
（光ファイバ１の製造方法）
本実施の形態に係る光ファイバ１は、例えば、以下のようにして製造できる。まず、第１の製造方法としては、コア１０の母材、すなわちコア母材の周囲に石英ガラススート層を堆積させることにより光ファイバ１を製造する方法であって、石英ガラススート層を堆積させる際に、嵩密度を変化させることによりクラッド２０中に微小な空孔を作製する方法である。加熱若しくは焼結によりスートをガラス化する際に、スートの嵩密度が高いほど、ガスが外部に放出される隙間が小さいので、外径が大きな空孔がクラッド中に残存する割合が高くなる。一方、スートの嵩密度が低いほど、ガスが外部に放出される隙間が大きいので、外径が小さな空孔がクラッド中に残存する割合が高くなる。したがって、第１の製造方法においては、スートの嵩密度を調整することにより、クラッド２０中に第１の空孔領域２２と第２の空孔領域２４とを作製することができる。
【００４４】
第２の製造方法としては、コア母材の周囲に石英ガラススート層を堆積させ、石英ガラススート層を焼結させる際の雰囲気を調整することにより光ファイバ１を製造する方法である。すなわち、焼結時に用いる電気炉内のガス雰囲気をヘリウムガスとヘリウムガスとは異なる不活性ガスとの混合雰囲気にすると共に、ヘリウムガスと不活性ガスとの割合を変化させることで、クラッド２０中に微小な空孔を作製する方法である。混合ガス中のヘリウムガスの割合が高いほど、クラッド２０中に形成される空孔のサイズは小さくなりやすい。一方、混合ガス中のヘリウムガスの割合が低いほど、クラッド２０中に形成される空孔のサイズは大きくなりやすい。したがって、第２の製造方法においては、電気炉内の混合ガスのヘリウムガスの割合を調整することにより、クラッド２０中に第１の空孔領域２２と第２の空孔領域２４とを作製することができる。
【００４５】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る光ファイバ１は、コア１０の周囲に第１の空孔領域２２を設け、第１の空孔領域２２の周囲に第２の空孔領域２４を設けると共に、第１の空孔領域２２の単位断面積あたりの空孔２２０の数が、第２の空孔領域２４の単位断面積あたりの空孔２４０の数よりも少ない構成にすることにより、コア領域及びクラッド領域の等価屈折率からなる屈折率プロファイルを改善することができるので、光ファイバ１の曲げ損失を実用上、問題とならない値以下（例えば、２０ｄＢ／ｍ以下）に維持しながら、モードフィールド径（ＭＦＤ）を大きくすることができると共に、カットオフ波長を１５００ｎｍよりも短波長側にすることができる。
【００４６】
また、本実施の形態に係る光ファイバ１は、上述のように空孔領域の等価屈折率を定義すると共に、第２の空孔領域２４の等価屈折率よりも大きい等価屈折率を第１の空孔領域２２が有するか、若しくは、第１の空孔領域２２と第２の空孔領域２４との境界において、第２の空孔領域２４の等価屈折率に等しい等価屈折率を第１の空孔領域２２が有するように構成したので、従来のように空孔領域における屈折率を推定して等価屈折率にする場合に比べて等価屈折率の算出の精度が高く、光ファイバ１の伝送損失等の算出等を適切に実施できる。更に、斯かる等価屈折率を有することから、光ファイバ１の曲げ損失を実用上、問題とならない値以下（例えば、２０ｄＢ／ｍ以下）に維持しながら、モードフィールド径（ＭＦＤ）を大きくすること、及びカットオフ波長を１５００ｎｍよりも短波長側にすることをより効果的に実現できる。
【実施例１】
【００４７】
図２は、実施例１に係る光ファイバの断面の概要と、断面の屈折率分布とを示す。
【００４８】
実施例１に係る光ファイバは、コア１０の領域になる透明ガラス母材をＶａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ  Ａｘｉａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＶＡＤ）法により作製して、この透明ガラス母材に、外径が３０ｍｍφになるように電気炉延伸機により延伸処理を施すことによりコアガラス母材を作製した。続いて、コアガラス母材の外周に、ＶＡＤ法により低密度の空孔領域、すなわち、第１の空孔領域２２になるスート層を堆積して、外径が４０ｍｍφの外付け処理を施した母材を作製した。次に、当該母材を電気炉に挿入して、電気炉内を窒素ガス６０％、ヘリウムガス４０％の混合ガス雰囲気にした。そして、１６００℃の温度で当該母材に加熱処理を施した。
【００４９】
加熱処理により得られたガラス母材は外径が３０ｍｍφであり、低密度の空孔領域には多数の空孔を有する第１の空孔領域２２が形成され、多数の空孔には窒素が含有されていた。ここで、第１の空孔領域２２を有する母材の外観は完全な透明ではなく、半透明であった。なお、第１の空孔領域２２における空孔の密度、すなわち、空孔密度は０．１であった。次に、第１の空孔領域２２を有する母材の外周に、ＶＡＤ法により高密度の空孔領域、すなわち、第２の空孔領域２４になるスート層を堆積して、外径が４５ｍｍφの外付け処理を施した母材を作製した。次に、当該母材を電気炉に挿入して、電気炉内を窒素ガス４０％、ヘリウムガス６０％の混合雰囲気にした。そして、１６００℃の温度で当該母材に加熱処理を施した。
【００５０】
この加熱処理により作製されたガラス母材は、外径が３０ｍｍφであり、形成した高密度の空孔領域には多数の空孔を有する第２の空孔領域２４が形成された。作製されたガラス母材の外観は完全な透明ではなく、半透明であった。なお、第２の空孔領域２４における空孔密度は０．３であった。
【００５１】
更に、第１の空孔領域２２及び第２の空孔領域２４を備えるガラス母材を線引きして、外径が１２５μｍの光ファイバにした。作製された光ファイバは、図２に示すように、コア径が１５μｍ、第１の空孔領域２２の層厚が５μｍ、第２の空孔領域２４の層厚が８μｍであった。また、第１の空孔領域２２の空孔の外径は３μｍ、第２の空孔領域２４の空孔の外径は１μｍであった。そして、第１の空孔領域２２の空孔密度は０．１、第２の空孔領域２４の空孔密度は０．３であった。
【００５２】
また、図２に示すように、実施例１に係る光ファイバの第１の空孔領域２２の屈折率に比べて第２の空孔領域２４の屈折率が低い屈折率であった。第２の空孔領域２４の外側のクラッドは純粋な石英であり、波長６３３ｎｍにおける屈折率は１．４５８０である。この屈折率を基準にして比屈折率差Δを算出したところ、コア１０のΔは０．２％であり、第１の空孔領域２２のΔは−０．０５％であり、第２の空孔領域２４のΔは−０．２０％であった。そして、実施例１に係る光ファイバの比屈折率差のプロファイルは、第１の空孔領域２２と第２の空孔領域２４との境目において不連続になるプロファイル、すなわち、階段状のプロファイルになっていた。
【実施例２】
【００５３】
図３Ａは、実施例２に係る光ファイバの断面の概要と、断面の屈折率分布を示し、図３Ｂは、実施例２に係る光ファイバの製造において、電気炉内のガス雰囲気と加熱温度の時間経過とを示す。
【００５４】
実施例２に係る光ファイバは、第２の空孔領域２５の製造方法を除き、実施例１と同様にして作製した。すなわち、実施例２に係る光ファイバは以下のように作製した。まず、第１の空孔領域２３を有するガラス母材に、外径が３０ｍｍφになるように電気炉延伸機により延伸処理を施した。続いて、延伸処理を施したガラス母材の外周に、ＶＡＤ法により高密度の空孔領域、すなわち、第２の空孔領域２５になるスート層を堆積して、外径が４５ｍｍφの外付け処理をした母材を作製した。次に、当該母材を電気炉に挿入して、電気炉内を窒素ガス６０％、ヘリウムガス４０％の混合雰囲気にした。そして、加熱開始時点からの時間の経過と共に、窒素ガスの割合を徐々に減少させた。具体的には、図３Ｂに示すように、電気炉における加熱時間の経過に従って混合ガス雰囲気を変化させた。電気炉における加熱の終了時点、すなわち、加熱開始から６時間後には、窒素ガス４０％、ヘリウムガス６０％のガス雰囲気にした。窒素ガスの比率を低くすることにより、空孔の外径を小さくすることができる。なお、加熱温度は、出発温度を１８００℃に設定すると共に、加熱時間の経過と共に加熱温度を徐々に低下させ、加熱開始から６時間後には１６００℃になるように変化させた。加熱温度を低くすることにより、空孔の密度を高くすることができる。
【００５５】
このように加熱における混合ガス雰囲気及び加熱温度を変化させることによって、加熱時間の経過と共にスート層の内側から外側に向けて固化させ、最外層を透明ガラスにした。加熱時間の経過に伴ってガス雰囲気を変化させる（窒素ガスの比率を小さくする）ことで、スート層の内側から外側に向けて、空孔領域の空孔２５０の密度を徐々に高くすると共に、空孔２５０の空孔の外径を徐々に小さくすることができた。この加熱処理により作製されたガラス母材は、外径が３０ｍｍφであり、第１の空孔領域２３及び第２の空孔領域２５には、窒素を含有する多数の空孔（すなわち、第１の空孔領域２３の空孔２３０、第２の空孔領域２５の空孔２５０）が形成されていた。なお、当該ガラス母材の外観は完全な透明ではなく、半透明であった。また、第２の空孔領域２５における空孔密度は平均０．３であった。
【００５６】
更に、第１の空孔領域２３及び第２の空孔領域２５を備えるガラス母材を線引きして、外径が１２５μｍの光ファイバにした。作製された光ファイバは、図３Ａに示すように、コア径が１５μｍ、第１の空孔領域２３の層厚が５μｍ、第２の空孔領域２５の層厚が８μｍであった。また、第１の空孔領域２３の空孔２３０の外径は３μｍ、第２の空孔領域２５の空孔２５０の外径は１μｍであった。そして、第１の空孔領域２３の空孔密度は０．１、第２の空孔領域２５の空孔密度は０．３であった。
【００５７】
また、図３Ａに示すように、実施例２に係る光ファイバの第１の空孔領域２３の屈折率に比べて第２の空孔領域２５の屈折率が低い屈折率であった。第２の空孔領域２５の外側のクラッドは純粋な石英であり、波長６３３ｎｍにおける屈折率は１．４５８０である。この屈折率を基準にして比屈折率差Δを算出したところ、コア１０のΔは０．２％であり、第１の空孔領域２３のΔは−０．１０％であった。第２の空孔領域２５においては、第１の空孔領域２３との境界におけるΔは−０．１０％であり、光ファイバの外表面に向かう方向に沿ってΔが徐々に低下して、空孔を有さない最外層と第２の空孔領域２５との境界におけるΔは−０．２０％であった。そして、第２の空孔領域２５の平均のΔは、−０．１５％であった。そして、実施例２に係る光ファイバの比屈折率差のプロファイルは、第１の空孔領域２３と第２の空孔領域２５との境目において連続になっており、第２の空孔領域２５の比屈折率差が光ファイバの外周に向けて徐々に低下するプロファイル、すなわち、テーパ状のプロファイルになっていた。
【００５８】
（実施例１及び２に係る光ファイバの光学特性）
図４Ａ〜図４Ｃは、実施例１及び実施例２の光ファイバと比較例の光ファイバとの光学特性の比較を示す。具体的に、図４Ａは曲げ損失の比較を示し、図４ＢはＭＦＤの比較を示し、図４Ｃはｃｕｔｏｆｆ波長の比較を示す。
【００５９】
まず、比較例に係る光ファイバは、実施例１及び実施例２とは異なり、空孔を有さない形態である点を除き、コア屈折率、コア径、デプレスト屈折率、及びデプレスト幅については、実施例１及び２と同等の構成を備える。そして、実施例１に係る光ファイバの光学特性は、屈折率構造からシミュレーションにて算出した。まず、実施例１に係る光ファイバの光学特性は、図４Ａに示すように曲げ損失が２０ｄＢ／ｍであり、図４Ｂに示すようにＭＦＤが１３．９μｍであり、図４Ｃに示すようにｃｕｔｏｆｆ波長が１５０２ｎｍであった。なお、ＭＦＤの値から実効断面積（Ａｅｆｆ）は１５２μｍ２と算出された。実施例１に係る光ファイバの光学特性は、曲げが少ない幹線系に適用するに当たっては十分な特性であった。
【００６０】
実施例２に係る光ファイバの光学特性は、図４Ａに示すように曲げ損失が１５ｄＢ／ｍであり、図４Ｂに示すようにＭＦＤが１３．９μｍであり、図４Ｃに示すようにｃｕｔｏｆｆ波長が１５０４ｎｍであった。なお、ＭＦＤの値から実効断面積（Ａｅｆｆ）は１５２μｍ２と算出された。実施例２に係る光ファイバの光学特性は、曲げが少ない幹線系に適用するに当たっては十分な特性であった。
【００６１】
実施例１及び２に係る光ファイバの光学特性から、本実施の形態において説明したような等価屈折率を有する光ファイバであれば、曲げ損失、ＭＦＤ、及びｃｕｔｏｆｆ波長のすべてについて所望の特性にすることができることが示された。特に、第２の空孔領域２４における等価屈折率を第１の空孔領域２２における等価屈折率より小さい値にすることにより、曲げ損失を一定レベル以下に維持しつつ、ＭＦＤ及びｃｕｔｏｆｆ波長について所望の特性を満足できることが示された。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００６３】
１  光ファイバ
１０  コア
２０  クラッド
２２、２３  第１の空孔領域
２４、２５  第２の空孔領域
２２０、２３０  空孔
２４０、２５０  空孔
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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