(57)【要約】【課題】１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０〜９．２μｍであるＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５２準拠光ファイバから主に構成される伝送路に混在させた場合においても、一方向からのＯＴＤＲ測定によって、より正確に接続損失が測定可能になる、ＭＦＤが９．０μｍより小さな光ファイバ、光ファイバ伝送路、光ファイバ伝送路の接続方法を提供する。【解決手段】コアと、コアを囲むクラッドとからなる光ファイバであって、コアの屈折率はクラッドの屈折率よりも高く、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さく、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍより短く、半径１５ｍｍで１０ターンの曲げが加わった際の曲げ損失が、波長１５５０ｎｍで最大０．２５ｄＢ、波長１６２５ｎｍで最大１ｄＢであり、波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍ以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと、前記コアを囲むクラッドとからなる光ファイバであって、
前記コアの屈折率は前記クラッドの屈折率よりも高く、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さく、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍより短く、半径１５ｍｍで１０ターンの曲げが加わった際の曲げ損失が、波長１５５０ｎｍで最大０．２５ｄＢ、波長１６２５ｎｍで最大１ｄＢであり、波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記クラッドは純粋石英からなり、前記コアはゲルマニウムが添加された石英からなる請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記コアが純粋石英からなり、前記クラッドがフッ素を添加した石英からなる請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍ以上である第１の光ファイバと、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さい第２の光ファイバとの接続点を有する光ファイバ伝送路であって、前記第１の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍより大きく、前記第２の光ファイバが請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバであることを特徴とする光ファイバ伝送路。
【請求項５】
波長１３１０ｎｍでのレーリー散乱係数をαＲ、波長１３１０ｎｍでのモードフィールド直径をＭＦＤとするとき、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間でαＲ／ＭＦＤ２が一定であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ伝送路。
【請求項６】
波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍ以上である第１の光ファイバと、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さい第２の光ファイバとの接続点を有する光ファイバ伝送路の接続方法であって、
前記第１の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍより大きく、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバを前記第２の光ファイバとして、前記第１の光ファイバと接続することを特徴とする光ファイバ伝送路の接続方法。
【請求項７】
波長１３１０ｎｍでのレーリー散乱係数をαＲ、波長１３１０ｎｍでのモードフィールド直径をＭＦＤとするとき、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間でαＲ／ＭＦＤ２を一定にすることを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ伝送路の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ、光ファイバ伝送路、光ファイバ伝送路の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１．３１μｍ帯にゼロ分散波長を有する単一モード光ファイバは、光ファイバ通信の世界で最も汎用の光ファイバとして、幹線系からアクセス系ネットワークに至る広い範囲で使用されている。この光ファイバの歴史は古く、１９８０年代より、ITU-T Recommendation G.652（ITU-T Rec. G.652）として国際標準が制定されている。
【０００３】
このITU-T Rec. G.652によれば、波長１３１０ｎｍでのモードフィールド直径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）のnominal値の範囲は８．６〜９．５μｍと規定されているが、実際には、市場に供給されているITU-T Rec. G.652準拠ファイバのＭＦＤのnominal値の範囲は９．０〜９．２μｍである（非特許文献１〜３参照）。これには２つの理由がある。
【０００４】
まず、ＭＦＤが小さい側である、nominal値８．６〜９．０μｍの範囲が使用されていない理由について述べる。一般的に、ＭＦＤが小さいファイバほど、ファイバ接続時の軸ずれによる接続損失が大きくなるが、ITU-T Rec. G.652が最初に制定された１９８０年代当時のファイバ製造技術や接続技術では、ＭＦＤの小さなファイバを低損失で安定的に接続することが困難であった。この歴史的経緯が、現在でもＭＦＤが８．６〜９．０μｍである範囲が使用されていない理由である。
【０００５】
次に、ＭＦＤが大きい側である、nominal値９．２〜９．５μｍの範囲が使用されていない理由について述べる。ITU-T Rec. G.652では、高次モードのケーブルカットオフ波長を最大１２６０ｎｍ（１．２６μｍ以下）と規定しているが、その条件の下では、ＭＦＤの大きなファイバほど曲げ損失が大きくなる。そのため、相対的に曲げ損失が大きくなる、ＭＦＤが９．２〜９．５μｍの範囲も使用されていない。
【０００６】
一方、近年のアクセス系ネットワークでは、ファイバ余長のコンパクトな収納や、ファイバの取扱い時に不意に加えられた曲げによる通信遮断の抑制を目的として、曲げ損失を低減した光ファイバ（低曲げ損失光ファイバ）が多く用いられるようになっている。これらの光ファイバは２０００年代にITU-T Rec. G.657として国際標準が制定されており、前述のITU-T Rec. G.652に準拠または互換の光ファイバとして位置づけられている。
【０００７】
ITU-T Rec. G.657（カテゴリーＡ）においても、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤのnominal値の範囲は８．６〜９．５μｍと規定されているが、現在市場に供給されているITU-T Rec. G.657準拠ファイバの１３１０ｎｍにおけるＭＦＤのnominal値は９．０μｍ未満である（非特許文献４〜９参照）。これは、ケーブルカットオフ波長を、（ITU-T Rec. G.657で規定された）１．２６μｍ以下とする条件のもとで、曲げ損失を低減するためである。これらの低曲げ損失光ファイバは、半径１５ｍｍで１０ターンの曲げが加わった際であっても、１５５０ｎｍで最大０．２５ｄＢ、１６２５ｎｍで最大１．０ｄＢの曲げ損失しか発生しないように作られている。
【０００８】
ファイバ製造技術や融着接続技術の進歩により、ファイバ接続時の軸ずれを小さくすることは年々容易になってきており、現在では、ＭＦＤが小さなファイバであっても、低損失で安定的に接続することが可能である。そのため、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤのnominal値が８．６〜９．０μｍであることは、接続損失の面では何ら問題ではない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“Corning(R) SMF-28e+(R) Optical Fiber Product Information”、［online］、インターネット＜URL: http://www.corning.com/WorkArea/showcontent.aspx?id=41261＞
【非特許文献２】“OFS AllWave(R) ZWP Fiber”、［online］、インターネット＜URL: http://www.ofsoptics.com/resources/AllWave-117-web.pdf＞
【非特許文献３】“Draka Single-Mode Fiber (SMF)”、［online］、インターネット＜URL: http://communications.draka.com/sites/eu/Datasheets/SMF%20-%20Single-Mode%20Optical%20Fiber%20(SSMF).pdf＞
【非特許文献４】“Corning(R) ClearCurve(R) XB Optical Fiber Product Information”、［online］、インターネット＜URL: http://www.corning.com/WorkArea/showcontent.aspx?id=41255＞
【非特許文献５】“OFS Allwave(R) FLEX Fiber”、［online］、インターネット＜URL: http://www.ofsoptics.com/resources/AllWave-FLEX-136-web.pdf＞
【非特許文献６】“Draka BendBright Single-Mode Optical Fiber”、［online］、インターネット＜URL: http://communications.draka.com/sites/eu/Datasheets/SMF%20-%20BendBright%20Single-Mode%20Optical%20Fiber.pdf＞
【非特許文献７】“Corning(R) ClearCurve(R) LBL Optical Fiber Product Information”、［online］、インターネット＜URL: http://www.corning.com/WorkArea/showcontent.aspx?id=41249＞
【非特許文献８】“OFS Allwave(R) FLEX+ Fiber”、［online］、インターネット＜URL: http://www.ofsoptics.com/resources/AllWave-FLEX-PLUS-144-web.pdf＞
【非特許文献９】“Draka BendBright XS Single-Mode Optical Fiber”、［online］、インターネット＜URL: http://communications.draka.com/sites/eu/Datasheets/SMF%20-%20BendBright-XS%20Single-Mode%20Optical%20Fiber.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
曲げ損失を低減した光ファイバは、主にアクセス系ネットワークにおいて使用されると前述したが、アクセス系ネットワークの特徴として、光ファイバの接続点が多いことが挙げられる。したがって、光ファイバ同士の接続損失の測定は、アクセス系ネットワークを管理するにあたって重要な課題である。
【００１１】
ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）は、光ファイバ伝送路の損失を測定するのに良く使用される測定器である。ＯＴＤＲは、光ファイバの長手方向の損失を測定できることが特徴であるため、光ファイバ伝送路を構成する光ファイバ自身の損失と、光ファイバ同士の接続損失とを別個に測定することが可能であり、接続損失の測定に有用な測定器である。
【００１２】
ＯＴＤＲの測定は、（１）光ファイバ伝送路に光パルスを入射すると、（２）入射された光量のうちのわずかな一部が光ファイバ伝送路のある点で後方レーリー散乱を受けて反対方向へと伝搬し、（３）再度入射点へと戻る、現象を利用している。後方レーリー散乱光が、光ファイバ伝送路のどの点から戻ってきたかは、光パルスが入射されてから再度入射点で検出されるまでの遅延時間から容易に算出可能であるから、入射点での戻り光量を時系列で取り込むことにより、光ファイバ伝送路の各点からの後方レーリー散乱光量を測定することができる。
【００１３】
ここで、光ファイバ伝送路へ入射され、光ファイバ伝送路のある一点で後方レーリー散乱を受けて反対方向へと伝搬し、再度入射点へ戻る光の光量（エネルギー）は、入射点から後方レーリー散乱を受けた点までの往復の伝送路損失により減衰している。したがって、光ファイバ伝送路の各点からの後方レーリー散乱光量を測定することで、光ファイバ伝送路の長手方向の損失測定を行うことができる。
【００１４】
次に、光ファイバ伝送路の各点からの後方レーリー散乱光量について定量化する。入射端からの距離（ｚ，ｚ＋Δｚ）の微小区間で後方レーリー散乱を受ける光量ΔＩＲ（ｚ）は、地点ｚにおけるパルス光強度Ｉ（ｚ）と、レーリー散乱係数αＲ（ｚ）と、レーリー散乱を受けた光のうち再度後方に伝搬するモードに結合する確率ＣＲ（ｚ）（捕獲率）と、微小区間の距離Δｚと、の積であり、レーリー散乱係数の定義についてはHartogの論文（参考文献１：A. H. Hartog, et. al, “On the theory of backscattering in single-mode optical fibers, ” Journal of Lightwave Technology, Vol. LT-2, No.2 pp.76-82）に従って、下記の式（１）で表すことができる。
【００１５】
【数１】
2015007710.tif 000002
【００１６】
なお、Ｈａｒｔｏｇの論文中でのαｓ（ｚ）は本明細書中でのαＲ（ｚ）に、Ｅ（ｚ）はＩ（ｚ）に、そしてＢ（ｚ）はＣＲ（ｚ）に相当する。したがって、本明細書の式（１）のΔＩＲ（ｚ）は、Ｈａｒｔｏｇの論文で使用されるパラメータを用いると、Ｅ（ｚ）・αｓ（ｚ）・Ｂ（ｚ）・ｄｚで表される値である。
【００１７】
そして、Ｎａｋａｚａｗａの論文（参考文献２：Masataka Nakazawa、“Rayleigh backscattering theory for single-mode  optical fibers”，Journal of the Optical Society of America，Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．９，Ｓｅｐ．１９８３，ｐｐ．１１７５−１１８０）によれば、光ファイバの比屈折率差が小さく、また、モードフィールドがガウシアン形状で近似できる場合（二つの条件ともに、本明細書で記載する光ファイバの場合に相当する）、ＣＲ（ｚ）は、下記の式（２）で表すことができる。
【００１８】
【数２】
2015007710.tif 000003
【００１９】
式（２）で、ｎは地点ｚにおけるコア及びクラッドを構成する材料の平均屈折率であり、本明細書で記載されている光ファイバの場合はほぼ一定値とみなすことが可能である。また、ｃは真空中の光速、ωはＯＴＤＲ測定に使用する光の角周波数、ＭＦＤ（ｚ）は地点ｚにおける光ファイバのモードフィールド直径である。そして、式（２）を式（１）に代入することで、区間（ｚ，ｚ＋Δｚ）における後方レーリー散乱光強度は、以下の式（３）のように表すことができる。
【００２０】
【数３】
2015007710.tif 000004
【００２１】
ここで、ｃは真空中の光速であり定数である。ωはＯＴＤＲ測定に使用する光の角周波数であってＯＴＤＲ測定器に固有のものであるから、式（３）における変数はＩ（ｚ）、αＲ（ｚ）とＭＦＤ（ｚ）である。伝送路の損失により長手方向に減少していく値はＩ（ｚ）のみであるから、伝送路の長手方向の損失をＯＴＤＲ測定によって計測するためには、式（３）中の変数がＩ（ｚ）のみであることが好ましい。しかしながら式（３）は、ＯＴＤＲによる伝送路の長手方向の損失測定が、伝送路を構成する光ファイバのαＲ（ｚ）／ＭＦＤ（ｚ）２の値が変化することによって、不正確になってしまうということを示唆している。
【００２２】
これは非常によく知られた問題であり、ITU-T G.650.1（２０１０年７月版）Clause 5.4.2.3などに記載のとおり、光ファイバ伝送路の双方向からＯＴＤＲ測定を行うことで解消できる。しかしながら、アクセス系ネットワークにおいては、例えば光ファイバ伝送路の一端が私有地にあるときなど、やむを得ず一方向からのＯＴＤＲ測定によってのみ損失測定を行わなければならない場合が存在する。また、たとえ双方向からのＯＴＤＲ測定が可能である場合であっても、光ファイバ伝送路の両端は通常同一の地点には存在しない。したがって、測定の手間の観点からは、光ファイバ伝送路の一方向からのＯＴＤＲ測定によって正確に接続損失が測定できることが好ましい。
【００２３】
しかしながら、前述したように、アクセス系ネットワークにおいては、ITU-T Rec. G.652準拠光ファイバと、曲げ損失を低減したITU-T Rec. G.657準拠光ファイバを混在させている場合がある。そのような場合には、ＭＦＤ（ｚ）の値が伝送路の長手方向に大きく変化しているから、αＲ（ｚ）／ＭＦＤ（ｚ）２の値も大きく変化することになり、一方向からのＯＴＤＲ測定によって、光ファイバ同士の接続損失を正確に測定することが困難である。
【００２４】
具体的には、ＭＦＤが大きい光ファイバからＭＦＤの小さい光ファイバへと光を入射して、一方向からのＯＴＤＲ測定によって２つの光ファイバの接続損失を推定する場合、２つの光ファイバのαＲ（ｚ）が同一であるとすれば、接続点を境にしてαＲ（ｚ）／ＭＦＤ（ｚ）２の値が大きくなるから、実際の接続損失よりも小さな接続損失の測定結果が得られる。逆に、ＭＦＤが小さい光ファイバからＭＦＤが大きい光ファイバへと光を入射して、一方向からのＯＴＤＲ測定によって２つの光ファイバの接続損失を推定する場合、２つの光ファイバのαＲ（ｚ）が同一であるとすれば、接続点を境にしてαＲ（ｚ）／ＭＦＤ（ｚ）２の値が小さくなるから、後方レーリー散乱光の強度が減少し、実際の接続損失よりも大きな接続損失の測定結果が得られる。これらの差異は、「見かけ上」の利得／損失であり、ＯＴＤＲ gainer/loserと呼ばれている。
【００２５】
ここで、上記した見かけ上の利得／損失について定量化する。想定する状況は、異なるαＲ（ｚ）／ＭＦＤ（ｚ）２の値をもつ２つのファイバ（ファイバＡとファイバＢとする）を用いて、ファイバＡからファイバＢへと光を入射して、一方向からのＯＴＤＲ測定によって２つの光ファイバの接続損失を推定する場合である。この状況における見かけ上の利得／損失は、ファイバＡのαＲ（ｚ）／ＭＦＤ（ｚ）２の値を基準（０ｄＢ）として、ファイバＢのαＲ（ｚ）／ＭＦＤ（ｚ）２の値をｄＢスケールで表し、その値を２で割ったものになる。
【００２６】
例えば、ファイバＡのαＲ（ｚ）とＭＦＤ（ｚ）の値が長手方向に一定値αＲＡ、ＭＦＤＡをとり、同様にファイバＢについても長手方向に一定値αＲＢ、ＭＦＤＢをとる場合に、ファイバＡからファイバＢへと光を入射して、一方向からのＯＴＤＲ測定を行うと、２つのファイバの接続点における見かけ上の利得／損失（Ａｐｐａｒｅｎｔ  ｇａｉｎ／ｌｏｓｓ）は、式（４）にて与えられる。
【００２７】
【数４】
2015007710.tif 000005
【００２８】
ここで、ファイバＡのＭＦＤが８．６μｍで、ファイバＢのＭＦＤが９．２μｍであり、両者のαＲ（ｚ）の値が同じであるとすれば、式（４）より、ファイバＡからファイバＢへの入射点で、−０．２９ｄＢの見かけ上の利得（すなわち０．２９ｄＢの見かけ上の損失）が発生することになる。
【００２９】
つぎに、ファイバＡとファイバＢのＭＦＤが異なることに起因した、（見かけではない）実際の接続損失について考える。Ｍａｒｃｕｓｅ（参考文献３：D. Marcuse, “Loss analysis of single-mode fiber splices”, The Bell System Technical Journal, Vol. 56, No.5, May-June 1977. (http://www.quadritek.com/bstj/vol56-1977/articles/bstj56-5-703.pdf)）によれば、ＭＦＤがそれぞれＭＦＤＡ、ＭＦＤＢである２つのファイバを接続した場合の結合効率Ｔは、Ｍａｒｃｕｓｅの文献の式（２８）に、ｗ１＝ＭＦＤＡ／２、ｗ２＝ＭＦＤＢ／２、ｄ＝０を代入して、式（５）で与えられる。
【００３０】
【数５】
2015007710.tif 000006
【００３１】
これを接続損失（Splice loss）という形でｄＢ表示すれば式（６）を得る。
【００３２】
【数６】
2015007710.tif 000007
【００３３】
したがって、ファイバＡのＭＦＤが８．６μｍで、ファイバＢのＭＦＤが９．２μｍである場合、２つのファイバのＭＦＤの差に起因した実際の接続損失は、式（６）にＭＦＤＡ＝８．６μｍ、ＭＦＤＢ＝９．２μｍを代入して、０．０２ｄＢとなる。
【００３４】
以上の議論は、一方向からのＯＴＤＲ測定では、ＭＦＤの差異によって、実際の接続損失よりもはるかに大きな見かけ上の損失が発生し、正確な測定を阻害する可能性があることを示している。そして、実際のファイバ敷設現場においては、たとえばＯＴＤＲ測定での接続損失が何ｄＢ以下になるまで接続を行う、といった条件が定められている場合もあり、一方向からのＯＴＤＲ測定のみを使用すると、見かけ上の損失の影響で、最悪の場合、原理的に前記条件を満たせない可能性がある。
【００３５】
本発明の目的は上記の問題を解決することである。本発明は、１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０〜９．２μｍであるITU-T G.652準拠光ファイバから主に構成される伝送路に混在させた場合においても、一方向からのＯＴＤＲ測定によって、より正確に接続損失が測定可能になる、ＭＦＤが９．０μｍより小さな光ファイバ、光ファイバ伝送路、光ファイバ伝送路の接続方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
前記課題を解決するため、本発明は、コアと、前記コアを囲むクラッドとからなる光ファイバであって、前記コアの屈折率は前記クラッドの屈折率よりも高く、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さく、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍより短く、半径１５ｍｍで１０ターンの曲げが加わった際の曲げ損失が、波長１５５０ｎｍで最大０．２５ｄＢ、波長１６２５ｎｍで最大１ｄＢであり、波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバを提供する。
前記クラッドは純粋石英からなり、前記コアはゲルマニウムが添加された石英からなることが好ましい。
前記コアが純粋石英からなり、前記クラッドがフッ素を添加した石英からなることが好ましい。
【００３７】
また、本発明は、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍ以上である第１の光ファイバと、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さい第２の光ファイバとの接続点を有する光ファイバ伝送路であって、前記第１の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍより大きく、前記第２の光ファイバが本発明の光ファイバであることを特徴とする光ファイバ伝送路を提供する。
波長１３１０ｎｍでのレーリー散乱係数をαＲ、波長１３１０ｎｍでのモードフィールド直径をＭＦＤとするとき、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間でαＲ／ＭＦＤ２が一定であることが好ましい。
【００３８】
また、本発明は、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍ以上である第１の光ファイバと、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さい第２の光ファイバとの接続点を有する光ファイバ伝送路の接続方法であって、前記第１の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍより大きく、本発明の光ファイバを前記第２の光ファイバとして、前記第１の光ファイバと接続することを特徴とする光ファイバ伝送路の接続方法を提供する。
波長１３１０ｎｍでのレーリー散乱係数をαＲ、波長１３１０ｎｍでのモードフィールド直径をＭＦＤとするとき、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの間でαＲ／ＭＦＤ２を一定にすることが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが９．０μｍより小さい第２の光ファイバのレーリー散乱係数を低減することで、この光ファイバを、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０〜９．２μｍであるITU-T G.652準拠の光ファイバ（第１の光ファイバ）から主に構成される光ファイバ伝送路中に混在させても、光ファイバ伝送路のαＲ（ｚ）／ＭＦＤ（ｚ）２の値を一定に保つことが可能である。したがって、光ファイバ伝送路の双方向からのＯＴＤＲ測定によらずとも、つまり光ファイバ伝送路の一方向からのＯＴＤＲ測定によって、光ファイバ伝送路の損失（光ファイバの伝送損失や接続損失）を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】双方向からのＯＴＤＲ測定によって測定した、実施例１の光ファイバ伝送路におけるαＲ／ＭＦＤ２の値の相対的な分布を示すグラフである。
【図２】双方向からのＯＴＤＲ測定によって測定した、比較例１の光ファイバ伝送路におけるαＲ／ＭＦＤ２の値の相対的な分布を示すグラフである。
【図３】双方向からのＯＴＤＲ測定によって測定した、参考例１の光ファイバ伝送路におけるαＲ／ＭＦＤ２の値の相対的な分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、好適な実施形態に基づき、本発明を説明する。
前述のように、ＯＴＤＲ gainer/loserの存在は知られているが、実際には、光ファイバ伝送路中に使用されるすべての光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値を完全に一致させることは難しい。しかし、そのような場合でも、可能な限りαＲ／ＭＦＤ２の値を近づけることで、光ファイバ伝送路の一方向からのＯＴＤＲ測定での接続損失の測定値を、真の値に近づけることができる。
【００４２】
ＭＦＤが大きい第１の光ファイバでは、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍ以上であり、より好ましくは９．０〜９．２μｍである。第１の光ファイバのケーブルカットオフ波長は、最大１２６０ｎｍ（１．２６μｍ以下）であることが好ましい。
ＭＦＤが小さい第２の光ファイバでは、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さく、例えば、８．９μｍ、８．８μｍ、８．７μｍ、８．６μｍ等が挙げられる。第２の光ファイバのケーブルカットオフ波長は、最大１２６０ｎｍ（１．２６μｍ以下）であることが好ましく、１２６０ｎｍより短いことがより好ましい。
【００４３】
第１の光ファイバと第２の光ファイバとが混在した光ファイバ伝送路の構成は、種々の組み合わせが挙げられる。例えば、長手方向の一端側に第１の光ファイバが用いられ、他の一端側に第２の光ファイバが用いられていてもよい。長手方向の一端側に第２の光ファイバが用いられ、他の一端側に第１の光ファイバが用いられていてもよい。長手方向の一端側と他の一端側に第１の光ファイバが用いられ、その中間に第２の光ファイバが用いられていてもよい。長手方向の一端側と他の一端側に第２の光ファイバが用いられ、その中間に第１の光ファイバが用いられていてもよい。１つの光ファイバ伝送路に１種類又は２種類以上の第１の光ファイバが混在していてもよく、また、１種類又は２種類以上の第２の光ファイバが混在していてもよい。
【００４４】
第１の光ファイバ及び第２の光ファイバは、いずれも、コアとその周囲にクラッドを有し、コアの屈折率は前記クラッドの屈折率よりも高い構造を有する。このような光ファイバ同士の接続手段は、特に限定されるものではないが、例えばアーク放電やスイープ放電等を利用して光ファイバの端部同士を溶融させて固着する融着接続、メカニカルスプライスや光ファイバコネクタ等を用いて光ファイバの端部同士を常温のまま突き合わせる機械的接続が挙げられる。ネットワークで長期間にわたり接続を維持する場合は融着接続が好ましく、応急処置等では機械的接続を用いることもある。
【００４５】
ＭＦＤが大きい第１の光ファイバ（従来型の光ファイバ）と、ＭＦＤが小さい第２の光ファイバ（本発明の光ファイバ）を接続する際、αＲ／ＭＦＤ２の値を近づけるためには、第２の光ファイバのαＲの値を、第１の光ファイバのαＲの値よりも小さくする必要がある。つまり、第２の光ファイバのレーリー散乱を低減させる必要がある。光ファイバのレーリー散乱を低減させる方法は、光ファイバ線引き時のファイバ冷却プロセスの最適化や、コアを純石英にする方法などがあり、以下に２つの発明形態について述べる。
【００４６】
まず、光ファイバ線引き時のファイバ冷却プロセス最適化によってレーリー散乱を低減した、本発明の第一の実施形態の光ファイバについて述べる。
ガラス内部で生じるレーリー散乱は、ガラスが過冷却液体からガラス状態へと変化したとみなす温度（これを仮想温度と呼ぶ。）での熱揺らぎによって生じる屈折率の不均一性が一因である。そこで、高温で線引きされた光ファイバが常温へ冷却される際、その冷却速度を減少させることで、仮想温度を低減させることができる。仮想温度が低減されるということは、より熱揺らぎが減少した状態で過冷却液体からガラス状態へと変化したということであるから、熱揺らぎに起因したレーリー散乱が低減されることを意味する。
【００４７】
このような、本発明の第一の実施形態の光ファイバは、製造した光ファイバに対し、レーリー散乱を低減する処理として、ファイバ冷却プロセス最適化処理として、徐冷処理を実施しているので、通常の光ファイバと同じように、ゲルマニウムが添加された石英をコアに用い、純粋石英をクラッドに用いることができる。
【００４８】
次に、コアを純石英にすることによってレーリー散乱を低減させた、本発明の第二の実施形態の光ファイバについて述べる。通常の光ファイバは、コアに屈折率を上昇させるドーパント（例えばゲルマニウム）を添加することによって、純粋石英からなるクラッドよりも屈折率を上昇させて、全反射によってコアに光を閉じ込めている。このような通常の光ファイバのコアのレーリー散乱の要因は、先に述べた熱揺らぎによるレーリー散乱に加えて、ドーパントの添加による微視的な屈折率の揺らぎも一因である。したがって、コアを純粋石英とすることで、ドーパントの添加に起因したレーリー散乱を低減することができる。
【００４９】
このような、本発明の第二の実施形態の光ファイバは、フッ素などを添加して屈折率を減少させた石英をクラッドに用いて、全反射によってコアに光を閉じ込めている。クラッドにはドーパントが添加されており、クラッドのレーリー散乱係数は純粋石英よりも増加するが、光はコアに閉じ込められているため、コアを伝搬する光のレーリー散乱は低減される。このような本発明の第二の実施形態の光ファイバを用いれば、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが９．０μｍより小さくとも、光ファイバ伝送路において、αＲ／ＭＦＤ２の値を一定に保つことができる。
【００５０】
さらに、光ファイバ伝送路において、第１の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値と、第２の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値の関係について述べる。
第２の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値は、第１の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値と等しいことが最も好ましいが、前者が後者より大きくてもよく、前者が後者より小さくてもよい。両者の差は、所定の範囲内であることが好ましい。例えば、第１の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２と第２の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の差の絶対値が、０．４ｄＢ以下であることが好ましく、０．３ｄＢ、０．２ｄＢ、０．１ｄＢなどであってもよい。
両光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の差を小さくするためには、第１の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２が大きい場合は、第２の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２もその分大きくし、第１の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２が小さい場合は、第２の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２もその分小さくすることが好ましい。
αＲ／ＭＦＤ２の値に波長依存性がある場合、所定の波長において、αＲ／ＭＦＤ２の差を小さく、さらにはαＲ／ＭＦＤ２を等しくすることが好ましい。前記所定の波長として、１３１０ｎｍが挙げられる。また、ＯＴＤＲの測定波長を、前記所定の波長としてもよい。１３１０ｎｍでのαＲ／ＭＦＤ２の差を小さく、さらには１３１０ｎｍでのαＲ／ＭＦＤ２を等しくした光ファイバ伝送路において、ＯＴＤＲ測定を行う場合、測定波長を１３１０ｎｍとすることが望ましい。
【００５１】
光ファイバ伝送路におけるαＲ／ＭＦＤ２の長手方向の分布は、光ファイバ伝送路の双方向からのＯＴＤＲ測定によって測定することができる。その他にも、レーリー散乱係数αＲは、例えば参考文献４（K. Inada,“A new graphical method relating to optical fiber attenuation,” Optics Communications, Vol. 19, No. 3, pp. 437-439 (1976)）に記載されているように、光ファイバの損失波長特性から算出することが可能である。
【００５２】
また、簡易的には、波長１３１０ｎｍにおける光ファイバの損失要因はほぼすべてレーリー散乱と考えられることを利用して、波長１３１０ｎｍでの損失値を比較することで、レーリー散乱係数αＲを比較することも可能である。たとえば、１３１０ｎｍ帯にゼロ分散波長をもつ光ファイバの損失は、１３１０ｎｍにおいて一般的には０．３２ｄＢ／ｋｍを下回ることはない（０．３２ｄＢ／ｋｍ〜０．３５ｄＢ／ｋｍ）ので、波長１３１０ｎｍでの損失が０．３２ｄＢ／ｋｍを下回る場合は、何らかの方法でレーリー散乱を低減した光ファイバであるということができる。
【００５３】
そこで、ＭＦＤが大きい第１の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍより大きく、ＭＦＤが小さい第２の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失は、０．３２ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。ＭＦＤが大きい第１の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３３ｄＢ／ｋｍ以上で、ＭＦＤが小さい第２の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３１ｄＢ／ｋｍ以下であることがさらに、好ましい。
【００５４】
なお、レーリー散乱を低減した光ファイバの従来技術としては、Ｃｏｒｎｉｎｇ社から発売されているＳＭＦ２８ｅ＋  ＬＬ、ＳＭＦ２８  ＵＬＬといったものがあるが、これらの光ファイバのＭＦＤのnominal値は９．２μｍである。したがって、これらの光ファイバは、一般的な光ファイバ（すなわちＭＦＤが９．０〜９．２μｍかつ波長１３１０ｎｍにおける損失が０．３２ｄＢ／ｋｍ〜０．３５ｄＢ／ｋｍであるようなＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５２準拠光ファイバ）と接続したときに、両者のαＲ／ＭＦＤ２の値が近づくように設計されてはいない。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
実施例１として、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．２μｍであり、波長１３１０ｎｍでの損失が０．３３ｄＢ／ｋｍである従来型の光ファイバの間に、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが８．９μｍであり、ファイバ冷却プロセスの最適化によってレーリー散乱係数αＲを低減させ、波長１３１０ｎｍでの損失を０．３１ｄＢ／ｋｍとした光ファイバ（本発明の第一の実施形態の光ファイバ）が挿入された光ファイバ伝送路の例を挙げる。
【００５６】
図１に、双方向からのＯＴＤＲ測定によって、波長１３１０ｎｍでのαＲ／ＭＦＤ２の値を長手方向に測定した結果を示す。図１のαＲ／ＭＦＤ２の値は、従来型の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値をゼロとした、ｄＢ単位で示している。レーリー散乱係数αＲが低減されていなければ、ＭＦＤが８．９μｍである光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値は、ＭＦＤが９．２μｍである光ファイバのそれよりも大きくなるはずであり、その推定値は図１に水平の実線で示されている。本実施例では、ファイバ冷却プロセスの最適化によって、間に接続された光ファイバのレーリー散乱係数αＲが低減されているため、実際には、伝送路全体でαＲ／ＭＦＤ２の値はほぼ一定に保たれている。このような光ファイバ伝送路では、一方向のＯＴＤＲ測定によって、接続損失を正確に測定することが可能である。なお図１のαＲ／ＭＦＤ２の値は、ITU-T G.650.1（２０１０年度版）のAppendix IIに記載された方法を用いて、双方向のＯＴＤＲ測定結果の差分をとり、当該文献中の式（ＩＩ−２）で与えられる。式（ＩＩ−２）のＩｎ（ｘ，λ）＝Ｉ（ｘ，λ）−Ｉ（ｘ０，λ）を用いて図１の結果を算出する際、従来型の光ファイバが存在する長手方向位置をｘ０に設定することで、従来型の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値をゼロとしたｄＢ単位表記にしている。なお、式（ＩＩ−２）におけるｘは、本明細書中のｚと同義で、長手方向位置を示している。
【００５７】
（比較例１及び参考例１）
比較例１及び参考例１として、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．２μｍであり、波長１３１０ｎｍでの損失が０．３３ｄＢ／ｋｍである従来型の光ファイバ（以下、基準ファイバと呼ぶ。）の間に、２種類の光ファイバを挿入した伝送路を挙げる。挿入された２種類の光ファイバは、同一の光ファイバから紡糸されたもので、
（１）  波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが８．７μｍであり、紡糸時のファイバ冷却プロセスの最適化を行っておらず、波長１３１０ｎｍでの損失が０．３３６ｄＢ／ｋｍである光ファイバと、
（２）  波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが８．６μｍであり、紡糸時のファイバ冷却プロセスの最適化を行ってαＲの値を減少させ、波長１３１０ｎｍでの損失が０．３３１ｄＢ／ｋｍである光ファイバ、の２種類である。
【００５８】
（２）の光ファイバの損失が（１）のそれと比較して小さいのは、（２）のαＲが（１）のαＲよりも小さいことが理由である。（２）と（１）のＭＦＤの差は、光ファイバ母材の長手方向の微小な特性変動に起因するものであり、紡糸時の冷却プロセスに起因するものではない。
【００５９】
図２に、比較例１として、双方向からのＯＴＤＲ測定によって、基準ファイバと（１）の光ファイバからなる光ファイバ伝送路のαＲ／ＭＦＤ２の値を長手方向に測定した結果を示す。基準ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値との相対比較を行うため、（１）の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値は、基準ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値をゼロとした、ｄＢ単位で示している。そして、２つの光ファイバのＭＦＤの差のみから推定した、（１）の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値を水平の実線で示してある。図２より、基準ファイバと（１）の光ファイバとのαＲ／ＭＦＤ２の差は、ＭＦＤの差のみで説明できるものであることがわかる。
【００６０】
図３に、参考例１として、双方向からのＯＴＤＲ測定によって、基準ファイバと（２）の光ファイバからなる光ファイバ伝送路のαＲ／ＭＦＤ２の値を長手方向に測定した結果を示す。基準ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値との相対比較を行うため、（２）の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値は、基準ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値をゼロとした、ｄＢ単位で示している。そして、２つの光ファイバのＭＦＤの差のみから推定した、（２）の光ファイバのαＲ／ＭＦＤ２の値を水平の実線で示してある。図３より、基準ファイバと（２）の光ファイバとのαＲ／ＭＦＤ２の差は、ＭＦＤの差のみで説明できないことがわかる。これは、（２）の光ファイバのαＲの値が低減されていることが、基準ファイバと（２）の光ファイバとのαＲ／ＭＦＤ２の差を小さくしていることを示している。
【００６１】
なお、参考例１は、（２）の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が０．３２ｄＢ／ｋｍ以下であるものではないが、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍ以上である第１の光ファイバと、波長１３１０ｎｍでのＭＦＤが９．０μｍより小さい第２の光ファイバとの接続点を有する光ファイバ伝送路を接続する際に、前記第２の光ファイバの波長１３１０ｎｍでのレーリー散乱係数αＲが、前記第１の光ファイバの波長１３１０ｎｍでのレーリー散乱係数αＲより小さく、前記第２の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失が、前記第１の光ファイバの波長１３１０ｎｍでの伝送損失より小さくなるように、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバを組み合わせて光ファイバ伝送路を構築するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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