(57)【要約】  耐曲げ性マルチモード光ファイバを本明細書において開示する。本明細書に開示されたマルチモード光ファイバは、コア領域と、前記コア領域を囲み且つ前記コア領域に直接隣接するクラッド領域と、を含み、前記クラッド領域は、陥没相対屈折率を含む陥没インデックス環状部を含み、陥没インデックス環状部は、少なくとも０．５ミクロンであり且つ４ミクロン未満だけコアから離間されている。
2011507028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グレーデッドインデックスガラスコアと、
前記コアを囲み且つ前記コアに接触する内側クラッドと、
前記内側クラッドを囲んで約−０．２パーセント未満の屈折率デルタ及び少なくとも１ミクロンの幅を有する陥没インデックス環状部を含む第２クラッドと、を含み、
前記内側クラッドの幅は少なくとも０．５ミクロンであり且つ４ミクロン未満であることを特徴とするマルチモード光ファイバ。
【請求項２】
−０．０５％より大であり且つ０．０５％未満である屈折率デルタを有し、約２５ミクロンの内半径を含み、前記内側クラッドの幅は少なくとも１ミクロンであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記内側クラッドの前記幅は３ミクロン未満であることを特徴とする請求項１の光ファイバ。
【請求項４】
前記ファイバは、３０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項５】
前記ファイバは、２０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項６】
前記ファイバは、１０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項７】
前記陥没インデックス環状部は２ミクロンより大を幅に有することを特徴とする請求項２に記載のファイバ。
【請求項８】
前記陥没インデックス環状部は１０ミクロン未満の幅に有することを特徴とする請求項７に記載のファイバ。
【請求項９】
前記ファイバは８５０ｎｍにおいて１．５ＧＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１０】
前記ファイバは８５０ｎｍで２．０ＧＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１１】
前記ファイバは、８５０ｎｍで４．０ＧＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１２】
前記ファイバは１３００ｎｍにおいて５００ＭＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１３】
前記陥没インデックス環状部は−０．３パーセント未満の屈折率デルタを有することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１４】
前記陥没インデックス環状部は−０．４パーセント未満の屈折率デルタを有することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１５】
前記陥没インデックス環状部はフッ素ドープされたシリカを含むことを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１６】
前記の陥没インデックス環状部は非周期的に配列された複数のボイドを含むことを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１７】
前記グレーデッドインデックスガラスコアの最大屈折率デルタは、０．５％より大であり且つ１．２％未満であることを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１８】
１回転１０ｍｍ直径減衰は、８００ｎｍと１４００ｎｍとの間の全波長において、０．６ｄＢ未満であることを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１９】
グレーデッドインデックスガラスコアと、
前記コアを包囲し且つ前記コアに接触する内側クラッドと、
前記内側クラッドを囲んで、前記陥没インデックス環状部は−０．２パーセント未満の屈折率デルタ及び少なくとも１ミクロンの幅を有する陥没インデックス環状部を含む第２クラッドと、を含むマルチモード光ファイバであって、
前記内側クラッドの幅は少なくとも０．５ミクロンであり、
前記ファイバは、１０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍにおいて０．４ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の減衰の増加と、８５０ｎｍにおいて１．５ＧＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅と、を呈することを特徴とするマルチモード光ファイバ。
【請求項２０】
０．１８より大なる開口数を有する請求項１９に記載の多モードファイバ。
【請求項２１】
前記陥没インデックス環状部はフッ素を含むことを特徴とする請求項１９に記載のマルチモードファイバ。
【請求項２２】
前記ファイバは８５０ｎｍで２．０ＧＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項１９に記載のマルチモードファイバ。
【請求項２３】
０．１４より大なる開口数を有する請求項１に記載のマルチモードファイバ。
【請求項２４】
グレーディッドインデックスコアと、
前記コアを囲んで、内側環状領域と前記内側環状領域を囲む陥没環状領域と含みクラッドと、を含むマルチモードファイバであって、
前記コアは２３〜２６ミクロンの外側半径Ｒ１を有し
前記内側環状領域は、０．５ミクロンより大であり且つ３ミクロン未満の幅を有し、
前記内側環状領域は、０．２ｗｔパーセントより大なる最高フッ素濃度と、０．２ｗｔパーセントより大なる最高酸化ゲルマニウム濃度とをさらに有し、
前記陥没環状領域は、約−０．２パーセント未満の屈折率デルタ及び少なくとも１ミクロンの幅を有する陥没インデックスを有することを特徴とするマルチモードファイバ。
【請求項２５】
前記内側環状領域は、０．３ｗｔパーセントより大なる最高フッ素濃度及び０．３ｗｔパーセントより大なる最高酸化ゲルマニウム濃度を有する特徴とする請求項２４に記載のマルチモードファイバ。
【請求項２６】
前記内側環状領域は漸増するフッ素濃度及び漸減する酸化ゲルマニウム濃度の領域を含むことを特徴とする請求項２４に記載のマルチモードファイバ。
【請求項２７】
前記ファイバの酸化ゲルマニウム濃度は２６．０ミクロンの半径において２ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項２４に記載のマルチモードファイバ。
【請求項２８】
前記ファイバの酸化ゲルマニウム濃度は２６．０ミクロンの半径において０．５ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項２４に記載のマルチモードファイバ。
【請求項２９】
前記ファイバのフッ素濃度は２６．０ミクロンの半径において２ｗｔ％未満であることを特徴とする請求項２４に記載のマルチモードファイバ。
【請求項３０】
前記フッ素濃度は２６．０ミクロンの半径において０．１ｗｔ％より大であることを特徴とする請求項２４に記載のマルチモードファイバ。
【請求項３１】
前記内側環状領域の前記中点において、前記領域は０．１ｗｔパーセントより大なるフッ素と、０．１ｗｔパーセントより大よりの酸化ゲルマニウムを含むことを特徴とする請求項２４に記載のマルチモードファイバ。
【請求項３２】
前記ファイバは、１０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項２４に記載のマルチモードファイバ。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
［関連出願のクロスリファレンス］
本出願は、２００８年１０月１４日に出願された米国出願番号第１２／２５０９８７号の一部継続出願であり、２００７年１２月１３日に出願された米国仮特許出願第６１／００７４９８号、２００８年１月２日に出願された米国仮特許出願第６１／００９８０３号、２００８年７月１日に出願された米国仮特許出願第６１／１３３６１２号、及び２００８年１０月１４日に出願された「耐曲げ性マルチモード光ファイバ」という発明の名称の米国出願番号第１２／２５０９８７号の利益及び優先権を主張する。これらの各々の内容の全体が本明細書において参考として組み入れられている。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、光ファイバに関し、特に、マルチモード光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００３】
コーニング株式会社は、約２％の最大相対屈折率デルタと６２．５μｍのコア直径を有するコアを有するマルチモード光ファイバであるＩｎｆｉｎｉＣｏｒ登録商標６２．５μｍ光ファイバ、並びに、約１％の最大相対屈折率デルタと５０μｍのコア直径を有するコアを有するマルチモード光ファイバであるＩｎｆｉｎｉＣｏｒ登録商標５０μｍ光学ファイバを製造販売している。
【発明の概要】
【０００４】
耐曲げ性マルチモード光ファイバが本明細書において開示されている。本明細書に開示されたマルチモード光ファイバは、グレーディットインデクスコア領域と、前記コア領域を囲み且つ前記コア領域に直接隣接するクラッド領域と、を含み、前記クラッド領域は、クラッドの別の部分に対して、陥没相対屈折率を含む陥没インデックス環状部を含む。クラッドの陥没インデックス環状部は、望ましくはコアから離間されている。望ましくは、コアの屈折率分布はパラボリック形状または実質的にパラボリック形状を有する。陥没インデックス環状部は、複数のボイドを含むガラス、又は、フッ素、ホウ素若しくはそれらの混合物等のダウンドーパントによってドープされたガラス、又は、１つ以上のかかるダウンドーパントによってドープされたガラスと、複数のボイドを含むガラスと、を含み得る。
【０００５】
いくつかの実施形態では、マルチモード光ファイバは、グレーデッドインデックスガラスコアと、前記コアを包囲し且つ前記コアに接触するクラッドと、を含み、前記クラッドは、前記コアを囲む陥没インデックス環状部を含み、前記陥没インデックス環状部は約−０．２パーセント未満の屈折率デルタと、少なくとも１ミクロンの幅を有し、前記陥没インデックス環状部は前記コアから少なくとも０．５ミクロン離間されている。
【０００６】
ボイドを有するクラッドを含むいくつかの実施形態において、いくつかの好ましい実施形態においてボイドが陥没インデックス環状部内に非周期的に設けられている。「非周期的に設けられている」とは、光ファイバの（長手方向に垂直な断面等の）断面を取るときに、非周期的に配列されたボイドが、（例えば、陥没インデックス環状領域内の）ファイバ内のある部分にわたってランダムに又は非周期的に配列されていることを意味する。ファイバの長手方向に沿って異なるポイントで切り取られた同様の断面図は、ランダムに分布する異なる空孔パターンの断面を示すであろう。すなわち、断面に応じて、異なる空孔パターンがあり、かかるパターンにおいてが、ボイドの分布とボイドのサイズは厳密には一致しない。すなわち、ボイド又は穴部は非周期的である。すなわち、それらはファイバ構造内で周期的に配置されていない。これらボイドは、（すなわち、縦軸に平行である）光ファイバの長手方向に沿って引き延ばされている（伸張されている）ものの、典型的な長さの伝送ファイバに対して全体のファイバの全長にまで延在しない。ボイドは、ファイバの長さに沿って、２０メートル未満の、より望ましくは１０メートル未満の、さらに望ましくは５メートル未満の、いくつかの実施形態では１メートル未満の距離にまで延在することが信じられている。
【０００７】
いくつかの実施形態では、ファイバはフッ素を含む陥没インデックス環状領域を含み、望ましくは、コアは２３〜２６ミクロンの外側半径Ｒ１を有する。望ましくは、ファイバは０．５ミクロンより大であり且つ３ミクロン未満の幅を有する内側環状クラッド領域をさらに含み、望ましくは、内側クラッドは０．２ｗｔパーセントより大なる最高フッ素濃度及び０．２ｗｔパーセントより大なる最高酸化ゲルマニウム濃度をさらに含む。望ましくは、陥没インデックスクラッド領域は約−０．２パーセント未満の屈折率デルタ及び少なくとも１ミクロンの幅を有する陥没インデックスを含む。
【０００８】
本明細書に開示されたマルチモード光ファイバは、非常に低い曲げ誘起の減衰を示し、特に、非常に低いマクロベンド誘起の減衰を示す。いくつかの実施形態では、高伝送帯域幅幅はコアの低最大相対屈折率によって与えられ、低曲げ損失をも与えられる。その結果、マルチモード光ファイバは、グレーデッドインデックスガラスコアと、前記コアを包囲し且つ前記コアに接触する内側クラッドと、前記内側クラッドを囲む陥没インデックス環状部を含む第２クラッドと、を含み得る。前記陥没インデックス環状部は、約−０．２パーセント未満の屈折率デルタと、少なくとも１ミクロンの幅と、を有し、前記内側クラッドの幅は少なくとも０．５ミクロンであり、光ファイバは、１０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に８５０ｎｍにおいて０．４ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の減衰の増加を示し、０．１４より大であり、より望ましくは０．１７より大であり、さらに望ましくは０．１８より大であり、最も望ましくは０．１８５より大である開口数を示し、８５０ｎｍにおいて１．５ＧＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅を示す。
【０００９】
本明細書に開示された設計を使用して、直径５０ミクロンのコアマルチモードファイバが製造され得る。かかるファイバは、８５０ｎｍの波長において、１．５ＧＨｚ−ｋｍより大であり、より望ましくは２．０ＧＨｚ−ｋｍより大であり、さらに望ましくは３．０ＧＨｚ−ｋｍより大であり、最も望ましくは４．０ＧＨｚ−ｋｍより大である全モード励振（ＯＦＬ）伝送帯域幅を与える。１０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍの波長において、０．５ｄＢ未満であり、より望ましくは０．３ｄＢ未満であり、さらにより望ましくは０．２ｄＢ未満であり、最も望ましくは０．１５ｄＢ未満である減衰の増加を維持しつつ、これら高帯域幅が達成され得る。また、２０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍの波長において、０．２ｄＢ未満であり、より望ましくは０．１ｄＢ未満であり、最も望ましくは０．０５ｄＢ未満である減衰の増加を維持しつつ、且つ、１５ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍの波長において、０．２ｄＢ未満であり、望ましくは０．１ｄＢ未満であり、より望ましくは０．０５ｄＢ未満である減衰の増加を維持しつつ、これら高帯域幅幅は達成され得る。かかるファイバは、０．１７より大であり、より望ましくは０．１８より大であり、最も望ましくは０．１８５より大である開口数（ＮＡ）をさらに与えることができる。かかるファイバは、同時に、１３００ｎｍにおいて、５００ＭＨｚ−ｋｍより大であり、より望ましくは６００ＭＨｚ−ｋｍより大であり、さらに望ましくは７００ＭＨｚ−ｋｍより大であるＯＦＬバンド幅をさらに示すことができる。かかるファイバは、同時に、８５０ｎｍにおいて、約１．５ＭＨｚ−ｋｍより大であり、より望ましくは約１．８ＭＨｚ−ｋｍより大であり、最も望ましくは約２．０ＭＨｚ−ｋｍより大である最小計算有効モードバンド幅（Min EMBc:minimum calculated effective modal bandwidth）をさらに示し得る。
【００１０】
望ましくは、本明細書に開示されたマルチモード光ファイバは、８５０ｎｍにおいて３ｄＢ／ｋｍ未満の、より望ましくは８５０ｎｍにおいて２．５ｄＢ／ｋｍ未満の、さらに望ましくは８５０ｎｍにおいて２．４ｄＢ／ｋｍ未満の、最も望ましくは８５０ｎｍにおいて２．３ｄＢ／ｋｍ未満のスペクトル減衰を示す。望ましくは、本明細書に開示されたマルチモード光ファイバは、１３００ｎｍにて１．０ｄＢ未満であり、望ましくは１３００ｎｍにて０．８ｄＢ未満であり、さらに望ましくは１３００ｎｍにて０．６ｄＢ未満であるスペクトル減衰を示す。いくつかの実施形態では、多モードファイバを回転させることが望ましいかもしれない。ある環境下において、陥没クラッド領域を有する光ファイバのバンド幅をさらに改善し得る。回転させるとは、ファイバを光ファイバプリフォームから線引きしつつ、回転が伝えられるファイバに回転を印加し若しくは伝えることを意味している。すなわち、ファイバが少なくとも幾分加熱されて非弾性の回転移動を受け得るし、ファイバが完全に冷却された後に回転移動を実質的に維持することができる。
【００１１】
いくつかの実施形態では、光ファイバの開口数（ＮＡ）は望ましくは０．２３未満であり、０．１７より大であり、より望ましくは０．１８より大であり、最も望ましくは０．２１５未満であり０．１８５より大である。
【００１２】
いくつかの実施形態では、コアは中心線から半径Ｒｌまで半径方向に且つ外側に延在し、１０ミクロン≦Ｒ１≦４０ミクロン、より望ましくは２０ミクロン≦Ｒ１≦４０ミクロンである。
【００１３】
いくつかの実施形態では、２２ミクロン≦Ｒ１≦３４ミクロンである。いくつかの望ましい実施例では、コアの外側半径は約２２〜２８ミクロンの間にある。いくつかの他の好ましい実施形態において、コアの外側半径は約２８〜３４ミクロンの間にある。
【００１４】
いくつかの実施形態では、コアは、１．２％以下であり且つ０．５％より大であり、より望ましくは０．８％より大なる最大相対屈折率を有する。他の実施例では、コアは、１．１％以下であり且つ０．９％より大なる最大相対屈折率を有する。
【００１５】
いくつかの実施形態では、光ファイバは、８００ｎｍと１４００ｎｍとの間の全波長において、１．０ｄＢ未満の、望ましくは０．６ｄＢ未満の、より望ましくは０．４ｄＢ未満の、さらに望ましくは０．２ｄＢ未満の、さらにより望ましくは０．１ｄＢ未満の１回転１０ｍｍ直径マンドレル減衰の増加を示す。
【００１６】
第１の態様において、長手方向の中心線に関して配置されたグレーディットインデクスガラスコアと、前記コアを包囲するガラスクラッドとを含む光ファイバが、本明細書に開示されている。クラッドは内側環状部、陥没インデックス環状部、及び外側環状部を含む。内側環状部はコアに直接隣接しており、陥没インデックス環状部は内側環状領域に直接隣接しており、望ましくは、内側環状部は、０．０５％未満の最大絶対強度｜Δ｜を有する相対屈折率分布を有する。いくつかの実施形態では、内側環状部は、０．０５％である最大相対屈折率Δ２ＭＡＸを有する。すべての屈折率は、以下で説明するように、外側環状部に関連する。
【００１７】
本開示のさらなる特徴及び利点は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付図面を含む以下の発明の詳細な説明において説明されるであろうし、その説明から当業者には容易に十分理解できるであろうし、本発明を実施することによって認識されるであろう。
【００１８】
上述の概略的説明および以下の詳細な説明は本発明の実施形態を表しており、特許請求の範囲に記載された発明の本質と性質を理解するための概略又は骨組みを与えることが目的であると理解されるべきである。添付図面が、本発明の更なる理解を与えるよう含まれており、本明細書の一部に組み込まれており、本明細書の一部を構成している。添付図面は、本発明の様々な実施形態を例示しており、明細書の記述とともに本発明の原理及び作用を説明するために役立つであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本明細書に開示されたマルチモード光ファイバの典型的な実施例のガラス部分の断面の屈折率分布の（ノンスケールの）概略図であり、陥没インデックス環状部は、コアからオフセットされ、外側環状部によって包囲されている。
【図２】図２は、図１の光導波ファイバの（ノンスケールの）断面の概略図である。
【図３】図３は、本発明のいくつかの実施形態に係るさまざまなファイバに対する８５０ｎｍにおけるモデル化されたＯＦＬバンド幅を示す図である。
【図４】図４は、先行技術のファイバと本発明のいくつかの実施形態に係る製造されたファイバに対する１３００ｎｍにおけるモデル化されたＯＦＬバンド幅を示している。
【図５】図５は、先行技術ファイバと、本発明のいくつかの実施形態に係る製造されたファイバに対する波長の関数とした１×１０ｍｍ曲げ損失を示している。
【図６】図６は、先行技術ファイバと、本発明のいくつかの実施形態に係る製造されたいくつかのファイバの曲げ直径に対する１回転あたりの減衰損失を示している。
【図７】図７は、本明細書に開示されたマルチモード光ファイバの実施形態のガラス部分の断面に関して、屈折近接場測定を使用して測定された屈折率分布を示す図であり、陥没インデックス環状部は、コアからオフセットされ、外側環状部によって包囲されている。
【図８】図８は、図１の光導波ファイバの内側クラッド領域に関して測定されたマイクロプローブ結果を示す図であり、２４〜２７μｍにおけるフッ素濃度及びゲルマニウム濃度を示している。
【発明の詳細な説明】
【００２０】
本開示のさらなる特徴及び利点は、特許請求の範囲と添付した図面と共に以下の説明で説明されているように、以下の発明の詳細な説明において説明されるであろうし、その説明から当業者には十分理解できるであろうし、本発明を実施することによって認識されるであろう。
【００２１】
「屈折率分布」とは、屈折率又は相対屈折率と導波ファイバの半径との間の関係を示している。
【００２２】
「相対屈折率パーセント」は、Δ％＝１００ｘ（ｎｉ２−ｎＲＥＦ２）／２ｎｉ２として定義され、特に指定しない限り、ｎｉは領域ｉ内の最大屈折率である。特に指定していない限り、相対屈折率パーセントは８５０ｎｍにて測定される。本明細書に特に記載していない限り、ｎＲＥＦはクラッド部の外側環状部６０の平均屈折率であり、例えば、クラッド部の外側環状部における「Ｎ」インデックス測定値（ｎＣ１，ｎＣ２，…ｎＣＮ）を取り、平均屈折率について計算することによって、以下の式によって計算され得る。
【００２３】
【数１】
2011507028.tif 000003
【００２４】
本明細書に使用されるように、相対屈折率はΔによって表され、特に指定しない限り、その値は「％」単位で与えられる。ある領域の屈折率が屈折率ｎＲＥＦ未満である場合、相対屈折率パーセントは、負であり、陥没領域若しくは陥没インデックスを有するものとみなされ、最小相対屈折率は、特に指定ない限り相対屈折率が最も負となるポイントで計算される。ある領域の屈折率が屈折率ｎＲＥＦより大である場合、相対屈折率パーセントは正であり、その領域は高められた又は正の屈折率を有すると言うことができる。「アップドーパント」とは、本明細書において、純粋な無ドープＳｉＯ２に対して屈折率を高める傾向があるドーパントであると考慮されている。「ダウンドーパント」とは、本明細書において、純粋な無ドープＳｉＯ２に対して屈折率を下げる傾向があるドーパントであると考慮されている。アップドーパントでない１つ以上の他のドーパントが添加されたときに、アップドーパントは、負の相対屈折率を有する光ファイバのある領域に存在し得る。同様に、アップドーパントでない１つ以上の他のドーパントが、正の相対屈折率を有する光ファイバのある領域に存在し得る。ダウンドーパントでない１つ以上の他のドーパントが添加されたときに、ダウンドーパントは、正の相対屈折率を有する光ファイバのある領域に存在し得る。同様に、ダウンドーパントでない１つ以上の他のドーパントが、負の相対屈折率を有する光ファイバのある領域に存在し得る。
【００２５】
ＦＯＴＰ−６２（ＩＥＣ−６０７９３−１−４７）に応じて、マクロベンド性能が決定された。マクロベンド性能は、環状フラックス（EF:encircled flux）入射条件を使用して、６ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ又は３０ｍｍ直径のマンドレルに１回転を巻きつけ（例えば、「１×１０ｍｍ直径マクロベンド損失」又は「１×２０ｍｍ直径マクロベンド損失」）、曲げに帰属する減衰の増加を測定することによって、決定された。中点付近において１×２５ｍｍ直径マンドレルを用いて配置された２ｍ長のＩｎｆｉｎｉＣｏｒ登録商標５０μｍ光学ファイバの入力端に全モード励振パルスを入射せしめることによって、環状フラックスが得られた。ＩｎｆｉｎｉＣｏｒ登録商標５０μｍ光学ファイバの出力端は試験中にファイバにつなぎ合わされ、測定された曲げ損失は、曲げのない条件下での減衰に対する所定の曲げ条件下での減衰の比である。全モード励振伝送帯域幅は、全モード励振入射を使用してＦＯＴＰ−２０４に応じて測定された。最小計算有効モードバンド幅（Ｍｉｎ  ＥＭＢｃ）は、ＴＩＡ／ＥＩＡ−４５５−２２０によって特定されるように、測定された異なるモード遅延スペクトルから得られた。
【００２６】
本明細書に使用されるように、ファイバの開口数は、「測定法と試験の手続き数字の開口部」という名のＴＩＡ  ＳＰ３−２８３９−ＵＲＶ２  ＦＯＴＰ−１７７  ＩＥＣ−６０７９３−１−４３に詳細に説明された方法を使用して測定された開口数を意味する。
【００２７】
「α分布」又は「アルファ分布」という用語は、「％」単位のΔ（ｒ）に関して表された相対屈折率分布を意味し、ｒは半径であり、「α分布」又は「アルファ分布」は以下の数式に従う。
【００２８】
【数２】
2011507028.tif 000004
【００２９】
ここで、ｒ０はΔ（ｒ）が最大である点であり、ｒ１はΔ（ｒ）％が零である点であり、ｒはｒｉ＜ｒ＜ｒｆの範囲内にあり、Δは上記で定義され、ｒｉはα分布の始点であり、ｒｆはα分布の終点であり、αは実数の指数である。
【００３０】
陥没インデックス環状部は、本明細書において以下の数式に定義されるように、分布体積Ｖ３を有する。
【００３１】
【数３】
2011507028.tif 000005
【００３２】
ここで、ＲＩＮＮＥＲは、陥没インデックス環状部の内側半径であり、ＲＯＵＴＥＲは、以下に定義するように、陥没インデックス環状部の外側半径である。本明細書に開示されたファイバに対して、Ｖ３の絶対強度は、望ましくは６０％−μｍ２より大であり、より望ましくは８０％−μｍ２より大であり、さらに望ましくは１００％−μｍ２より大である。望ましくは、Ｖ３の絶対強度は、４００％−μｍ２より大であり、より望ましくは２００％−μｍ２より大であり、さらにより望ましくは１５０％−μｍ２より大である。いくつかの望ましい実施例では、Ｖ３の絶対強度は、６０％−μｍ２より大であり且つ２００％−μｍ２未満である。他の好ましい実施形態において、Ｖ３の絶対強度は、８０％−μｍ２より大であり且つ１５０％−μｍ２未満である。
【００３３】
本明細書に開示された光ファイバはコア及びコアを囲み且つコアに直接隣接するクラッドを含む。いくつかの実施形態では、コアは、ゲルマニウムでドープされたシリカ、すなわち、ゲルマニウムドープのシリカを含む。Ａｌ２Ｏ３若しくはＰ２Ｏ５単独で又はこれら組み合わせ等のゲルマニウム以外のドーパントがコアに用いられ得るし、特に、本明細書に開示された光ファイバの中心線において、又は中心線付近において、所望の屈折率及び密度が得られる。いくつかの実施形態では、本明細書に開示された光ファイバの屈折率分布は中心線からコアの外側半径までは負ではない。いくつかの実施形態では、光ファイバはコア内に屈折率低減ドーパントを全く含んでいない。
【００３４】
図１は、マルチモード光ファイバの実施形態のガラス部分の断面の屈折率分布の概略図を示しており、ガラスコア２０及びガラスクラッド２００を含み、クラッドは内側環状部３０，陥没インデックス環状部５０，及び外側環状部６０を含む。図２は、図１の光導波ファイバの（ノンスケールの）断面の概略図である。コア２０は外側半径Ｒ１及び最大屈折率デルタΔ１ＭＡＸを具有する。内側環状部３０は幅Ｗ２及び外側半径Ｒ２を有する。陥没インデックス環状部５０は、最小屈折率デルタパーセントΔ３ＭＩＮ、幅Ｗ３，及び外側半径Ｒ３を有する。陥没インデックス環状部５０は、内側環状部３０によってコア２０からオフセットされ若しくは離間されている。環状部５０は、内側環状部３０を包囲し且つ内側環状部３０に接触している。外側環状部６０は、環状部５０を包囲し且つ環状部５０に接触している。内側環状部３０は、最大相対屈折率Δ２ＭＡＸ及び最小相対屈折率Δ２ＭＩＮを有する屈折率分布Δ２（ｒ）を有し、いくつかの実施形態では、Δ２ＭＡＸ＝Δ２ＭＩＮである。陥没インデックス環状部５０は、最小相対屈折率Δ３ＭＩＮを有する屈折率分布Δ３（ｒ）を有する。外側環状部６０は、最大相対屈折率Δ４ＭＡＸ及び最小相対屈折率Δ４ＭＩＮを有する屈折率分布Δ４（ｒ）を有し、いくつかの実施形態ではΔ４ＭＡＸ＝Δ４ＭＩＮである。望ましくは、Δ１ＭＡＸ＞Δ２ＭＡＸ＞Δ３ＭＩＮである。いくつかの実施形態では、内側環状部３０は、図１に示すように、一定のΔ２（ｒ）を有する実質的に一定の屈折率分布を有し、いくつかのこれらの実施形態では、Δ２（ｒ）＝０％である。いくつかの実施形態では、外側環状部６０は、図１に示すように、一定のΔ４（ｒ）を有する実質的に一定の屈折率分布を有し、いくつかのこれら実施形態において、Δ４（ｒ）＝０％である。コア２０は全体的に正の屈折率分布を有し、Δ１（ｒ）＞０％である。Ｒ１は、中心線から半径方向に且つ外面的に向って、コアの屈折率デルタが最初に０．０５％の値に到達する半径として定義される。望ましくは、コアは実質的にフッ素を全く含んでおらず、望ましくは、コアはフッ素を全く含んでいない。いくつかの実施形態では、内側環状部３０は、望ましくは、０．０５％未満の最大絶対強度を有しΔ２ＭＡＸ＜０．０５％でありΔ２ＭＩＮ＞−０．０５％である相対屈折率分布Δ２（ｒ）を有する。陥没インデックス環状部５０は、中心線から半径方向に且つ外面的に向って、クラッドの屈折率デルタが最初に−０．０５％未満の値に到達する箇所で始まる。いくつかの実施形態では、外側環状部６０は、０．０５％未満の最大絶対強度を有し且つΔ４ＭＡＸ＜０．０５％でありΔ４ＭＩＮ＞−０．０５％である相対屈折率分布Δ４（ｒ）を有する。陥没インデックス環状部５０は、Δ３ＭＩＮが見出される半径まで半径方向に且つ外側に向って、クラッドの屈折率デルタが最初に−０．０５％より大なる値に最初に到達する箇所で終わる。
【００３５】
本明細書に開示されたマルチモード光ファイバにおいては、コアはグレーディットインデクスコアであり、望ましくは、コアの屈折率分布はパラボリック（実質的にパラボリック）形状を有し、例えば、いくつかの実施形態では、コアの屈折率分布は、８５０ｎｍで測定された場合に望ましくは１．９と２．３との間の、より望ましくは約２．１であるα値を有するα形状を有する。いくつかの実施形態では、コアの屈折率は中心線ディップを有し得るし、中心線ディップにおいて、コアの最大屈折率及びファイバ全体の最大屈折率は、中心線から短距離離間されて配置されているものの、他の実施形態では、コアの屈折率は中心線ディップを全く有していなく、コアの最大屈折率及びファイバ全体の最大屈折率は、中心線に位置する。パラボリック形状は、半径Ｒ１にまで達し、望ましくは、ファイバの中心線からＲ１まで延在する。本明細書に使用されるように、したがって、「パラボリック」という用語は、実質的にパラボリック形状に形成された屈折率分布を含み、約２．０、例えば、１．９，２．１又は２．３のα値からわずかに変動し得るし、望ましくはコア内の１つ以上のポイントにおいて２．０〜２．２であり、小なる変動を有する分布及び／又は中心線を含む。図面を参照すると、コア２０は、パラボリック形状が終わる半径Ｒ１で終わるように画定され、クラッド２００の最も内側の半径と一致する。
【００３６】
クラッド層２００の１つ以上の部分が、例えば、レイダウン処理中に堆積され又はロッドインチューブ光学プリフォーム構成のチューブ等の被覆物の形態で与えられたクラッドの材料から成り得るし、又は、堆積された材料及び覆物の組み合わせから成り得る。クラッド層２００は、いくつかの実施例では、低引張応力の主コーティングと高引張応力の副コーティングを含み得る少なくとも１つのコーティング２１０によって包囲されている。
【００３７】
望ましくは、本明細書に開示された光ファイバは、シリカベースのコアとクラッドを有する。いくつかの実施形態では、クラッドは約１２５μｍの２倍のＲｍａｘを有する。望ましくは、クラッドの外径は、光ファイバの長軸に沿って一定の直径を有し、その変動は１．０μｍ未満の標準偏差を有する。いくつかの実施形態では、光ファイバの屈折率は半径方向で対称的である。望ましくは、コアの外径は、光ファイバの長軸に沿って一定の直径を有する。いくつかの実施形態では、１つ以上のコーティングがクラッドを包囲し且つクラッドに接触している。コーティングは、アクリラートベースの重合体等の高分子コーティングであり得る。いくつかの実施形態では、コーティングは、ファイバの長軸に沿って半径方向に一定の直径を有する。
【００３８】
いくつかの実施形態では、陥没インデックス環状部は非周期的に配列され若しくは周期的に配置され、又は非周期及び周期的に配列されたボイドを含む。「非周期的に配置され」又は「非周期的分布」とは、光ファイバの（長手方向に垂直な断面等の）断面を取るときに、非周期的に配列されたボイドは、ファイバのある部分にわたってランダムに又は非周期的に配列されていることを意味する。ファイバの長手方向に沿って異なるポイントで取られた同様の断面によって、異なる断面空孔パターンが示されるであろう。すなわち、種々の断面には、異なる空孔パターンがあり、かかる空孔パターンにおいてボイドの分布とボイドのサイズは厳密には一致しない。すなわち、ボイド又は穴部は非周期的である、すなわち、それらはファイバ構造内で周期的に配置されない。これらボイドは（すなわち、縦軸に平行な）光ファイバの長手方向に沿って引き延ばされている（伸張されている）ものの、典型的な長さの伝送ファイバに対して全体のファイバの全長にまで延在しない。理論によって縛られるのを望むのではないが、ボイドは数メートル未満まで、多くの場合、ファイバの長手方向に沿って１メートル未満まで延在していると信じられている。本明細書に開示された光ファイバは、プリフォーム固化成型条件を利用する方法によって製造され得る。かかるプリフォーム固化成型条件は、固化ガラスの空所箇所に閉じ込められたかなりの量のガスを生じさせるのに有効であり、その結果、固化ガラス光ファイバプレホームのボイドが形成される。これらのボイドを除去するステップを処理するよりもむしろ、得られたプリフォームは、ボイド又は空孔を有する光ファイバを形成するのに使用される。本明細書に使用されるように、空孔の直径は最も長い線分であり、その端点は、光ファイバを光ファイバの長軸に対して直角平面である垂直断面内で見ると、空孔を画定するシリカ内面上に配置されている。
【００３９】
いくつかの実施形態では、内側環状部３０は、フッ素又は酸化ゲルマニウムうち一方により実質的にドープされていないシリカを含む。望ましくは、環状部３０は約２３ミクロンから２７ミクロンの内側半径と２８ミクロンから３１ミクロンの外側半径を含む。望ましくは、環状部３０は、約０．５ミクロンより大であり約４ミクロン未満であり、より望ましくは約１．０ミクロンより大であり約３．０ミクロン未満であり、最も望ましくは約１．０ミクロンより大であり約２．０ミクロン未満であるの幅を含む。いくつかの実施形態では、シリカは、屈折率をまとめて大きく変更しない濃度のいくらかの量のクロリン、フッ素、酸化ゲルマニウム、又は他のドーパントを含み得るものの、外側環状部６０は実質的に無ドープのシリカを含む。いくつかの実施形態では、陥没インデックス環状部５０はフッ素ドープされたシリカを含む。いくつかの他の実施形態において、陥没インデックス環状部５０は非周期的に配列された複数のボイドを含むシリカを含む。ボイドは、アルゴン、窒素、クリプトン、ＣＯ２，ＳＯ２，又は酸素当の１つ以上のガスを含み得る、ボイドは、実質的にガスがない真空であり得るし、いかなるガスの存在の有無にも関わらず、環状部５０の屈折率はボイドの存在が原因で低減されている。ボイドは、ランダムに又は非周期的にクラッド２００の環状部５０内に配列されており、他の実施形態において、ボイドは環状部５０内に周期的に配置されている。あるいは、又は、さらに、環状部５０内の陥没インデックスは、（フッ素等を）環状部５０にダウンドープすることによって又はクラッド部及び／若しくはコアのうちの１つ以上の部分をアップドープすることによって、提供され得るし、陥没インデックス環状部５０は、例えば、内側環状部３０ほどドープされていないシリカである。望ましくは、全てのボイドの存在を考慮した場合、陥没インデックス環状部５０の最小相対屈折率若しくは平均有効相対屈折率は、望ましくは−０．１％未満であり、より望ましくは約−０．２パーセント未満であり、さらにより望ましくは約−０．３パーセント未満であり、最も望ましくは約−０．４パーセント未満である。
【００４０】
１セットの実施形態では、マルチモード光ファイバは、図１に示すように、望ましくはパラボリックである（実質的にパラボリックな）のグレーディットインデクスと、ガラスコア２０と、ガラスクラッド２００と、を含み、コアは半径Ｒ１で終わり、かかる半径Ｒ１は、グレーディットインデクスコア若しくはパラボリック形状のおよその終端を示している。コア２０は内側環状部３０によって包囲され且つ内側環状部３０と直接接触しており、実質的に一定の屈折率分布Δ２（ｒ）を有する。内側環状部３０は、陥没インデックス環状部５０によって包囲されており且つ陥没インデックス環状部５０と直接接触している。陥没インデックス環状部５０は、外側環状部６０によって包囲され且つ外側環状部６０に直接接触しており、実質的に一定の屈折率分布Δ４（ｒ）を有する。陥没インデックス環状部５０は複数のボイドを含む。本セットのうちいくつかの実施形態において、コア２０はゲルマニウムドープされたシリカを含み、内側環状部３０は純シリカを含み、外側環状部６０は純シリカを含む。いくつかのこれらの実施形態では陥没インデックス環状部５０は、無ホールのフッ素ドープされたシリカを含み、これら実施形態の別のものにおいて陥没インデックス環状部５０は純シリカ内に複数のボイドを含み、これら実施形態のさらに別のものにおいて陥没インデックス環状部５０は、フッ素ドープのシリカ内に複数のボイドを含む。内側環状部３０が純シリカを含み且つ陥没インデックス環状部５０が複数のボイドを有する純シリカを含む場合の実施形態において、陥没インデックス環状部５０は、最内側ホールの最内側半径で始まる。外側環状部６０が純シリカを含み且つ陥没インデックス環状部５０が複数のボイドを有する純シリカを含む場合の実施形態において、陥没インデックス環状部５０は、最外側ホールの最外側半径で終わる。
【００４１】
光ファイバの開口数（ＮＡ）は、望ましくは、ファイバに信号を指向する光源のＮＡよりも大であり、例えば、光ファイバのＮＡは、望ましくは、ＶＣＳＥＬソースのＮＡよりも大である。
【００４２】
図２は、本明細書に開示された光導波ファイバ１００の（ノンスケールの）断面図の概略図であり、光導波ファイバ１００はコア２０と、コア２０に直接隣接し且つコア２０を包囲するクラッド２００と、を有し、クラッド２００は内側環状部３０，陥没インデックス環状部５０，及び外側環状部６０から成る。
【００４３】
図１を参照すると、本明細書に開示されたマルチモード光ファイバの屈折率分布に関する１つの例示的な図として、クラッド２００は、内側環状部３０を含み、内側環状部３０は、コア２０を包囲し且つコア２０に直接隣接し、内側環状部の外側半径Ｒ２にまで半径方向に且つ外側に向って延在し、中点Ｒ２ＭＩＤに位置づけられる幅Ｗ２を有する。部分３０は、％単位の最大相対屈折率パーセントΔ２ＭＡＸ、％単位の最小相対屈折率パーセントΔ２ＭＩＮ、最大絶対強度相対屈折率パーセント｜Δ２（ｒ）｜ＭＡＸを有する％単位の相対屈折率分布Δ２（ｒ）を有する。陥没インデックス環状部（若しくは「リング」）５０は、部分３０を包囲し且つそこに直接隣接し、Ｒ２から陥没インデックス環状部の半径Ｒ３まで半径方向に外側に延在する。部分５０は、中点Ｒ３ＭＩＤに位置づけられる幅Ｗ３を有し、Δ１ＭＡＸ＞０＞Δ３ＭＩＮである％単位の最小相対屈折率パーセントΔ３ＭＩＮを有する％単位の相対屈折率分布Δ３（ｒ）を有する。外側環状部６０は、部分５０を包囲しそれに直接隣接し、％単位の相対屈折率分布Δ４（ｒ）を有する。Ｒ１は、中心線から半径方向に且つ外面的に向って、コアの屈折率デルタが最初に０．０５％の値に到達する半径として定義される。すなわち、コア２０はＲ１で終わり且つ環状内側部３０は半径Ｒ１で始まり、部分３０は、半径Ｒ２で終わるように画定される。陥没インデックス環状部５０は、Ｒ２で始まり、Ｒ３で終わる。環状部５０の幅であるＷ３はＲ３−Ｒ２であり、その中点であるＲ３ＭＩＤは（Ｒ２＋Ｒ３）／２である。いくつかの実施形態では、環状内側部３０の半径幅の５０％より大なる場合には｜Δ２（ｒ）｜＜０．０２５％であり、他の実施形態において、環状内側部３０の半径幅の５０％より大なる場合には｜Δ２（ｒ）｜＜０．０１％である。クラッド２００は半径Ｒ４にまで延在しており、半径Ｒ４は光ファイバのガラス部分の最外側の外周でもある。いくつかの実施形態ではＲ４＞４０μｍであり、他の実施例ではＲ４＞５０μｍであり、他の実施形態においてＲ４＞６０μｍであり、いくつかの実施例では６０μｍ＜Ｒ４＜７０μｍである。
【００４４】
いくつかの実施形態では、Ｗ３は０．５μｍより大であり且つ１０μｍ未満であり、より望ましくは１．０μｍより大であり且つ８μｍ未満であり、さらに望ましくは２μｍより大であり且つ６μｍ未満である。表１に本発明に係る種々のモデル化された実施例が記載されている。
【００４５】
【表１】
2011507028.tif 000006
【００４６】
表２に、本発明に係る種々の製造された例示的光ファイバと、各ファイバに対して測定された特性が示されている。
【００４７】
【表２】
2011507028.tif 000007
【００４８】
実施例５―比較
５０マイクロ及び１２５マイクロのコア直径のガラスファイバ直径を有するコーニング株式会社ＩｎｆｉｎｉＣｏｒ登録商標５０光ファイバが製造された。かかるファイバは、５０ミクロン直径コアのＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア（純シリカクラッドに対する１％の最大Δを有し、パラボリック形状（α＝２．１）である）と、（陥没環状領域が存在しない）固体シリカクラッドとを含む。
【００４９】
実施例６−比較
２２００グラムのＳｉＯ２（０．３６ｇ／ｃｃの密度）スートが、１メートル長×２４．８ｍｍ直径のＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア（純シリカに対する１％の最大屈折率を有し、パラボリック形状（α＝２．１））の固体ガラスケイン上に火炎堆積された。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃にてヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、５０パーセントの窒素と５０パーセントのヘリウムとを含む雰囲気内で、１５００℃に設定された高温域を介して３２ｍｍ／分で下方に追い出され、次に、２５ｍｍ／分で高温域を通して同じ雰囲気内で下方に追い出され、そして、６ｍｍ／分で５０パーセントの窒素と５０パーセントのヘリウムを含む雰囲気内で最終的に焼結された。これは、スートを窒素シードされた第１オーバークラッドプリフォームに焼結せしめる目的のためである。その第１オーバークラッドプリフォームは、窒素シードされたクラッド層によって包囲された無ボイドのＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコアを含む。そのプリフォームは１０００℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて２４時間載置された。そして、プリフォームは、５９１０グラムのＳｉＯ２スートが１メートル長のケイン上に火炎堆積された旋盤上に載置された。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃にてヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、１００パーセントのヘリウム雰囲気の１５００℃に設定された高温域セットを６ｍｍ／分で下方に追い出された。これは、スートを光学プリフォームに焼結せしめる目的のためである。その光学プリフォームは無ボイドＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア、窒素シードされた第１クラッド層、及び無ボイドシリカ外部クラッドを含む。そのプリフォームは１０００℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて２４時間載置された。プリフォームは、約８ｃｍの長さを有し且つ約２０００℃に設定された高温域がある線引き加熱炉を使用して、１０ｍ／ｓで１２５ミクロン直径を有し８．８ｋｍの長さを有するファイバに線引きされた。このファイバの測定されたＯＦＬバンド幅は、８５０ｎｍ及び１３００ｎｍにてそれぞれ５１６ＭＨｚ−ｋｍ及び１５８ＭＨｚ−ｋｍであった。低バンド幅は、グレーディッドインデックスコアと陥没環状領域との間の内側環状領域が存在しないことに帰属する。
【００５０】
実施例７
３２０グラムのＳｉＯ２（０．３６ｇ／ｃｃの密度）スートが、０．９３のコア／クラッド（クラッド＝ケイン直径）比を有する１メートル長×２８ｍｍ直径の固体ガラスコアケイン上に火炎堆積された。かかる固体ガラスコアケインは、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア（純シリカに対する１％の最大屈折率を有し、パラボリック形状（α＝２．１））と、シリカ第１クラッド層とを含む。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃にてヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、５０パーセントの窒素と５０パーセントのヘリウムとを含む雰囲気内で、１５００℃に設定された高温域を介して３２ｍｍ／分で下方に追い出され、次に、２５ｍｍ／分で高温域を通して同じ雰囲気内で下方に追い出され、そして、６ｍｍ／分で５０パーセントの窒素と５０パーセントのヘリウムを含む雰囲気内で最終的に焼結された。これは、スート焼成して窒素シードされたプリフォームを形成する目的のためである。窒素シードされたプリフォームは、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア、シリカ第１クラッド層、「窒素シード」された第２クラッド層を含む。そのプリフォームは１０００℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて２４時間載置された。プリフォームは、３５２５グラムのＳｉＯ２スートが火炎堆積された旋盤上に載置された１メートル×２４．９ｍｍ直径のケインに線引きされた。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃にてヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、１００パーセントのヘリウム雰囲気の１５００℃に設定された高温域セットを６ｍｍ／分で下方に追い出された。これは、スートを光学プリフォームに焼結せしめる目的のためであり、その光学プリフォームは、無ボイドＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア、シリカ第１クラッド層、窒素シードされた第２クラッド層、及び無ボイドシリカ外部クラッドを含む。そのプリフォームは１０００℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて２４時間載置された。プリフォームは、約８ｃｍの長さを有し且つ約２０００℃に設定された高温域がある線引き加熱炉を使用して、１２５ミクロン直径を有し８．８ｋｍの長さを有するファイバに１０ｍ／ｓで線引きされた。これらファイバの端面の９００と４０００倍の倍率でのＳＥＭ画像解析によれば、約２６．８ミクロンの外側半径を有する無ボイドの固体のシリカによって包囲された約２４．３ミクロンの半径の無ボイドの固体のシリカ酸化ゲルマニウムコア２０が約２９．８ミクロンの外側半径を有するボイド含有陥没屈折率環状部５０によって包囲された内側環状部３０（半径方向に約３ミクロンの総リング膜厚Ｗ３）を含むことを示した。そのボイド含有陥没屈折率環状部５０は、約０．２ミクロンの平均直径の領域５０内に約２００のボイドを含み、かかるボイドは、約０．４ミクロン、０．０３ミクロン、及び０．０７ミクロンの最大偏差、最小偏差、及び標準偏差をそれぞれ有する。ボイド含有陥没屈折率環状部５０は、約１２５ミクロンの外側半径（光ファイバの中心から測定された全半径ディメンジョン）を有する無ボイドのシリカの外側環状クラッド部６０によって包囲されている。ボイド含有リング領域は約１パーセントの局部的面積パーセントの空孔（容積で１００パーセントのＮ２）を含んでいた。ファイバ総ボイド面積パーセント（光ファイバ断面積の全面積によって割られた空孔の面積×１００）は、約０．０６％であった。
【００５１】
実施例８
４２７グラムのＳｉＯ２（０．３６ｇ／ｃｃの密度）スートが、１メートル長×２７．５ｍｍ直径の固体ガラスコアケイン上に火炎堆積された。かかる固体ガラスコアケインは、シリカ内側クラッド層と０．９５のコア／クラッド（クラッド＝ケイン直径）比とを有するＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア（純シリカに対する１％の最大屈折率を有し、パラボリック形状（α＝２．１））を含む。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃のヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、１１２５℃にてヘリウムと２０パーセントのＳｉＦ４からなる雰因気内でスートプリフォームが４時間フッ素ドープされ、１００パーセントのヘリウム雰囲気の１４８０℃に設定された高温域を介して１４ｍｍ／分で下方に追い出された。これは、スートをオーバークラッドプリフォームに焼結せしめる目的のためであり、オーバークラッドプリフォームは、酸化ゲルマニウムシリカグレーデッドインデックスコア、シリカ内側クラッド、及びフッ素ドープの第２クラッド層を含む。プリフォームは、３５３８グラムのＳｉＯ２スートが火炎堆積された旋盤上に載置された１メートル×２５．０ｍｍ直径のケインに線引きされた。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃にてヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、１００パーセントのヘリウム雰囲気の１５００℃に設定された高温域セットを６ｍｍ／分で下方に追い出された。これは、スートを無ボイド光学プリフォームに焼結せしめる目的のためであり、かかる無ボイド光学プリフォームは、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコアと、シリカ第１クラッド層と、フッ素ドープの第２クラッド層と、シリカ外部クラッドとを含む。そのプリフォームは１０００℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて２４時間載置された。プリフォームは、約８ｃｍの長さを有し且つ約２０００℃に設定された高温域がある線引き加熱炉を使用して、１０ｍ／ｓで１２５ミクロン直径を有し８．８ｋｍの長さを有するファイバに線引きされた。
【００５２】
図３は、本発明のいくつかの実施形態に応じて製造された種々のファイバに対する８５０ｎｍにおけるモデル化されたＯＦＬバンド幅を示している。図３に示すファイバの各々は表１において上記したファイバに対応している。図３に示されているように、８５０ｎｍにおいて、６０００ＭＨｚ−ｋｍより高く、より望ましくは８０００ＭＨｚ−ｋｍより高く、さらにより望ましくは８０００ＭＨｚ−ｋｍより高く、さらに１８０００ＭＨｚ−ｋｍよりも高いピークＯＦＬバンド幅が、これらファイバ設計を用いて達成され得る。その上、環状部３０が、約０．５ミクロンより大であり且つ約４ミクロン未満であり、より望ましくは約０．７５ミクロンより大であり且つ約３．０ミクロン未満であり、さらにより望ましくは約１．０ミクロンより大であり且つ約３．０ミクロン未満であり、最も望ましくは約１．０ミクロンより大であり且つ約２．０ミクロン未満であるの幅Ｗ２を含むときに、これら高帯域幅幅が達成されることが、これら実施例は示している。
【００５３】
図４は、先行技術のファイバと本発明のいくつかの実施形態に係る製造されたファイバとに対する１３００ｎｍにおけるモデル化されたＯＦＬバンド幅を示している。付加的な陥没環状リングによって、陥没環状領域を有しない比較ファイバと比較した場合、１３００ｎｍにてより高いＯＦＬバンド幅が得られた。
【００５４】
図５は、先行技術ファイバ（例５）と、本発明の種々の実施形態に係る製造された表２に示された製造されたファイバに対する波長の関数とした１×１０ｍｍ曲げ損失を示している。図５に示されているように、０．６ｄＢ未満であり、より望ましくは０．４ｄＢ未満であり、さらにより望ましくは約０．３ｄＢ未満である１×１０ｍｍ曲げ損失を有するファイバは、８００〜１４００ｎｍに到る全バンド幅領域にわたって達成された。８５０ｎｍにおいて、１０ｍｍ直径のマンドレルに１回転巻きつけた際の減衰増加は、０．５ｄＢ未満であり、より望ましくは０．３ｄＢ未満であり、さらにより望ましくは０．２ｄＢ未満であり、最も望ましくは０．１５ｄＢ未満である。
【００５５】
図６は、先行技術のファイバ（実施例５）と本発明の種々の実施形態に係る表２に詳しく記載され且つ製造された３つのファイバとの曲げ直径に対する１回転あたりの８５０ｎｍでの減衰損失を示している。図６に示されているように、１０ｍｍ直径で約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、２０ｍｍ直径で０．０５ｄＢ／ｔｕｒｎ未満であり、３０ｍｍ直径で０．０１ｄＢ／ｔｕｒｎ未満である曲げ損失を示すファイバが製造された。
【００５６】
実施例９及び実施例１０
７１．３グラムのＳｉＯ２（０．３６ｇ／ｃｃの密度）スートが、１メートル長×２６ｍｍ直径の固体ガラスコアケイン上に火炎堆積された。固体ガラスコアケインは、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーデッドインデックスコアガラス（純シリカに対する０．９５％の最大屈折率を有し、パラボリック形状（α＝２．１）である）を含む。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃にてヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、１００パーセントのヘリウム雰囲気の１５００℃に設定された高温域セットを６ｍｍ／分で下方に追い出された。これは、スートを光学プリフォームに焼結せしめる目的のためであり、その光学プリフォームは、０．９６のコア／クラッド（クラッド＝シリカ堆積及び焼成後のケインの外径）比を有する無ボイドのＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア及びシリカ第１クラッド層を含む。この光学プリフォームは、２０．１ｍｍの外径を有する１メートル長のケインに線引きされた。そして、２４６グラムのＳｉＯ２（０．３６ｇ／ｃｃの密度）スートが、１メートル長×２０．１ｍｍ直径の固体ガラスケイン上に火炎堆積された。その固体ガラスケインは、シリカ内側クラッド層と０．９６のコア／クラッド（クラッド＝ケイン直径）比とを有する（純シリカに対する０．９５％の最大屈折率を有し、パラボリック形状（α＝２．１）である）ＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコアを含む。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃のヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、１１２５℃にてヘリウムと２０パーセントのＳｉＦ４からなる雰因気内でスートプリフォームが４時間フッ素ドープされ、１００パーセントのヘリウム雰囲気の１４８０℃に設定された高温域を介して１４ｍｍ／分で下方に追い出された。これは、スートをオーバークラッドプリフォームに焼結せしめる目的のためであり、かかるオーバークラッドプリフォームは酸化ゲルマニウムシリカグレーデッドインデックスコア、シリカ内側クラッド、及びフッ素ドープの第２クラッド層を含む。そして、プリフォームは、２８９２グラムのＳｉＯ２スートが火炎堆積された旋盤上に載置された。次に、このアセンブリは以下のように焼結された。アセンブリは、最初に、１０００℃にてヘリウムと３パーセントのクロリンから成る雰因気中において２時間乾燥され、それに続いて、１００パーセントのヘリウム雰囲気の１５００℃に設定された高温域セットを６ｍｍ／分で下方に追い出された。これは、スートを無ボイド光学プリフォームに焼結せしめる目的のためであり、かかる無ボイド光学プリフォームは、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２グレーディッドインデックスコア、シリカ第１クラッド層、フッ素ドープの第２クラッド層、及び無ボイドシリカ外部クラッドを含む。そのプリフォームは１０００℃に設定され且つアルゴンでパージされた保持オーブン内にて２４時間載置された。プリフォームは、約８ｃｍの長さを有し且つ約２０００℃に設定された高温域がある線引き加熱炉を使用して、１０ｍ／ｓで１２５ミクロ���直径を有し８．８ｋｍの長さを有するファイバに線引きされた。屈折率分布は、半径Ｒ１＝２５．４μｍとΔ１ＭＡＸ＝０．９５％の最大屈折率とを有するグレーディッドインデックスコアと、Ｒ２＝２６．４μｍとΔ２ＭＩＮ＞−０．０５％とΔ２ＭＡＸ＜０．０５％とを有する内側クラッド層と、Ｒ３＝３１．６μｍとΔ３ＭＩＮ＝−０．４％とＶ３＝−１２１％−μｍ２とを有する陥没環状領域と、Ｒ４＝６２．５μｍと０．０％の平均屈折率とを有するシリカ外部クラッドとからなることが、光ファイバの近接場測定によって確認された。
【００５７】
表３は、本発明に係る製造された実施例９及びさらえなるファイバ（実施例１０）に記載されたファイバに関して実際に測定された光物性を示す。実施例１０は、注意書きを除いては、実施例９の上述した処理と同様の処理を使用して製造された。環状部３０が、約０．５ミクロンより大であり且つ約４ミクロン未満であり、より望ましくは約１．０ミクロンより大であり且つ約３．０ミクロン未満であり、最も望ましくは約１．０ミクロンより大であり且つ約２．０ミクロン未満である幅Ｗ２を含むときに、高帯域幅幅及び低曲げ損失が達成され得ることを、これら実施例は示している。
【００５８】
【表３】
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【００５９】
表４に本発明に係る種々のモデル化されたファイバ実施例が記載されている。環状部３０は、約０．５ミクロンより大であり且つ約４ミクロン未満であり、より望ましくは約１．０ミクロンより大であり且つ約３．０ミクロン未満である幅Ｗ２を含むときに、高バンド幅及び低曲げ損失が実現されることを、これら実施例は示している。１×１０ｍｍマクロベンド損失は、８００〜１４００ｎｍに到る全バンド幅領域にわたって、０．６ｄＢ未満であり、より望ましくは０．４ｄＢ未満であり、さらにより望ましくは約０．３ｄＢ未満である。８５０ｎｍにおいて、１０ｍｍ直径のマンドレルに１回転巻きつけた際の減衰増加は、０．５ｄＢ未満であり、より望ましくは０．３ｄＢ未満であり、さらにより望ましくは０．２ｄＢ未満であり、最も望ましくは０．１５ｄＢ未満である。１×１５ｍｍマクロベンド損失は、０．２ｄＢ未満であり、望ましくは０．１ｄＢ未満であり、さらにより望ましくは０．０６ｄＢ未満である。
【００６０】
０．１４より大であり、より望ましくは０．１５より大であり、さらに望ましくは０．１６より大であり、最も望ましくは０．１８５より大である開口数を維持しつつ、中央のコアの最大屈折率を低減することによって８５０ｎｍ及び１３００ｎｍにおけるバンド幅を非常に高くなすことが可能であることを、表４の実施例は示している。いくつかの望ましい実施例では、開口数は０．１８５より大であり且つ０．２１５未満である。８５０ｎｍでの全モード励振伝送帯域幅は、５０００ＭＨｚ−ｋｍより大であり、望ましくは１００００ＭＨｚ−ｋｍより大であり、より望ましくは２００００ＭＨｚ−ｋｍより大であり、さらに望ましくは４００００ＭＨｚ−ｋｍより大である。１３００ｎｍでの全モード励振伝送帯域幅は５００ＭＨｚ−ｋｍより大であり、望ましくは７００ＭＨｚ−ｋｍより大であり、より望ましくは１０００ＭＨｚ−ｋｍより大である。
【００６１】
【表４】
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【００６２】
図７は、図１において上述した屈折率分布を有するファイバの内側環状部３０に関して測定されたマイクロプローブの結果を示している。図７に示した実施例は、グレーディッドインデックスコアと、前記コアを包囲するクラッドと、を含むマルチモードファイバであり、クラッドは、内側環状領域と内側環状領域を囲む陥没環状領域と含む。コアは２３〜２６ミクロンの外側半径Ｒ１を有し、内側環状部は０．５ミクロンより大であり且つ３ミクロン未満の幅を含む。内側環状部は、０．２ｗｔパーセントより大なる最高フッ素濃度と、０．２ｗｔパーセントより大なる最高酸化ゲルマニウム濃度と、を含む。前記陥没環状領域は−０．２パーセント未満の屈折率デルタと、少なくとも１ミクロンの幅を有する陥没インデックスを含む。しかしながら、本発明はこのデザインに限定されないし、この実施形態への変更は、上記開示された変更のいずれをも含み得ることが理解されるべきである。図７に示されたファイバの陥没屈折率環状クラッド領域はフッ素ドープされており、かかる領域にはボイドを含んでいない。図７に示されているように、この実施形態において、この特定のファイバ内の内側環状部３０は、前記内側環状部において０．３ｗｔパーセントより大なる最高フッ素濃度と、前記内側環状部において０．３ｗｔパーセントより大なる最高酸化ゲルマニウム濃度とを含む。前記内側環状領域は、半径が増大するにつれて、フッ素濃度が増大し且つ酸化ゲルマニウム濃度が低減する領域を含む。ファイバの酸化ゲルマニウム濃度は、２５ミクロンの半径にて、望ましくは２ｗｔ％未満であり、より望ましくは１ｗｔ％未満である。前記ファイバの酸化ゲルマニウム濃度は、２６．０ミクロンの半径にて、望ましくは０．５ｗｔ％未満であり、より望ましくは０．３ｗｔ％未満である。前記ファイバのフッ素濃度は、２６．０ミクロンの半径にて、望ましくは２ｗｔ％未満であり、より望ましくは１．５ｗｔ％未満であり、さらにより望ましくは１ｗｔ％未満である。フッ素濃度は、２６．０ミクロンの半径にて、望ましくは０．１ｗｔ％より大であり、より望ましくは０．２ｗｔ％より大であり、さらにより望ましくは０．４ｗｔ％より大である。また、前記内側環状部の中点にて、領域は０．１ｗｔパーセントより大なるフッ素と、０．１ｗｔパーセントより大より大なる酸化ゲルマニウムを含む。
【００６３】
上記の説明は本発明の例示に過ぎず、特許請求の範囲で画定された本発明の特性と特徴の理解のための概要を与えることを目的としていることが理解されるべきである。添付図面が、本発明の更なる理解を与えるよう含まれており、本明細書の一部に組み込まれており、本明細書の一部を構成している。図面は、それら説明と共に本発明の原理と動作を説明するのに役立つ本発明の種々の特徴と実施形態とを示している。明細書に記載された本発明の好適実施形態に対する種々の変更が、添付された特許請求の範囲において画定された本発明の趣旨と範囲から逸脱しないで、なされ得ることが当業者には十分理解できるであろう。
【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22年8月12日(2010.8.12)
【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】
グレーデッドインデックスガラスコアと、
前記コアを囲み且つ前記コアに接触する内側クラッドと、
前記内側クラッドを囲んで約−０．２パーセント未満の屈折率デルタ及び少なくとも１ミクロンの幅を有する陥没インデックス環状部を含む第２クラッドと、を含み、
前記内側クラッドの幅は少なくとも０．５ミクロンであり且つ４ミクロン未満であることを特徴とするマルチモード光ファイバ。
【請求項２】
前記内側クラッドは、−０．０５％より大であり且つ０．０５％未満である屈折率デルタを有し、約２５ミクロンの内半径を含み、前記内側クラッドの幅は少なくとも１ミクロンであることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記内側クラッドの前記幅は３ミクロン未満であることを特徴とする請求項１の光ファイバ。
【請求項４】
前記ファイバは、３０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項５】
前記ファイバは、１０ｍｍ直径マンドレルに１回転巻きつけた際に、８５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下の減衰の増加を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項６】
前記陥没インデックス環状部は２ミクロンより大を幅に有することを特徴とする請求項２に記載のファイバ。
【請求項７】
前記陥没インデックス環状部は、１０ミクロン未満の幅に有することを特徴とする請求項７に記載のファイバ。
【請求項８】
前記ファイバは、８５０ｎｍにおいて１．５ＧＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項９】
前記ファイバは、１３００ｎｍにおいて５００ＭＨｚ−ｋｍより大なる全モード励振伝送帯域幅を呈することを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１０】
前記陥没インデックス環状部は、−０．３パーセント未満の屈折率デルタを示すことを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【国際調査報告】
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