(57)【要約】  （i）中心線から広がるガラスコア（２０）であって、アルファ値が２未満の中心コア領域（２２）、中心コア領域（２２）を囲む第１環状コア領域（２４）、及び第１環状コア領域（２４）を囲む第２環状コア領域（２６）から成り、第２環状コア領域（２６）が第１環状コア領域（２４）の最大相対屈折率パーセントΔ２４ＭＡＸより大きい最大相対屈折率パーセントΔ２６ＭＡＸを有するガラスコア（２０）と、  （ｉｉ）コアを囲み且つコアに接触して成るガラスクラッド（３０）であって、（ａ）半径Ｒ３２から半径Ｒ３４に広がる第１環状クラッド領域（３２）、（ｂ）半径Ｒ３４から半径Ｒ３６に広がる第２環状クラッド領域（３４）、及び（ｃ）前記第２環状クラッド領域（３４）を囲み、前記半径Ｒ３４から最外ガラス半径Ｒ３６に広がる第３環状クラッド領域（３６）    を有するガラスクラッド（３０）と、を備えた光ファイバーであって、コア（２０）の最大相対屈折率パーセントがΔＣＭＡＸ、第１環状クラッド領域（３２）の相対屈折率パーセントがΔ３２（ｒ）％、第２環状クラッド領域（３４）の最小屈折率パーセントがΔ３２ＭＩＮ、ΔＣＭＡＸ＞Δ２６ＭＡＸ＞Δ３２ＭＡＸ、Δ３２ＭＩＮ＞Δ３４ＭＩＮ、及びΔ３４ＭＩＮ＜−０．１であり、このコアとクラッドとによってもたらされ、ケーブル・カットオフが１５００ｎｍ未満、１５５０ｎｍにおける分散Ｄが３≦Ｄ≦８ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ、１５５０ｎｍにおける有効面積が８０μｍ２超、半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたときの１５５０ｎｍにおける曲げ損失が５ｄＢ/ｍ未満の光ファイバー。第２環状クラッド領域は複数のランダムに分散した孔を有することができる。
2011505023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（i）中心線から広がるガラスコア（２０）であって、アルファ値が２未満、最大相対屈折率パーセントがΔＣＭＡＸ、ボリュームがＶ２２である中心コア領域（２２）、該中心コア領域（２２）を囲む第１環状コア領域（２４）、及び該第１環状コア領域（２４）を囲み、ボリュームがＶ２６であり、
（ａ）前記第１環状コア領域（２４）の最大相対屈折率パーセントΔ２４ＭＡＸより大きい最大相対屈折率パーセントΔ２６ＭＡＸを有し、
（ｂ）ボリュームＶ２６＜４．５％μｍ２且つ、Ｖ２２＋Ｖ２６＜６．５％μｍ２である第２環状コア領域（２６）を有して成るガラスコア（２０）と、
（ｉｉ）前記コアを囲み且つ該コアに接触して成るガラスクラッド（３０）であって、
半径Ｒ３２から半径Ｒ３４≧１３μｍに広がり、相対屈折率パーセントがΔ３２（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ３２ＭＡＸ、最小屈折率パーセントがΔ３２ＭＩＮである第１環状クラッド領域（３２）、
前記半径Ｒ３４から半径Ｒ３６に広がり、相対屈折率パーセントがΔ３4（ｒ）％、最小屈折率パーセントがΔ３４ＭＩＮである第２環状クラッド領域（３４）、及び
前記第２環状クラッド領域（３４）を囲み、前記半径Ｒ３４から最外ガラス半径Ｒ３６に広がる第３環状クラッド領域（３６）を有して成るガラスクラッド（３０）と、
を備えた光ファイバーであって、
ΔＣＭＡＸ＞Δ２６ＭＡＸ＞Δ３２ＭＡＸ、Δ３２ＭＩＮ＞Δ３４ＭＩＮ、及びΔ３４ＭＩＮ＜−０．１であり、
前記コアと前記クラッドとによってもたらされ、ケーブル・カットオフが１５００ｎｍ未満、１５５０ｎｍにおける分散Ｄが３≦Ｄ≦８ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ、１５５０ｎｍにおける有効面積が８０μｍ２超、半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたときの１５５０ｎｍにおける曲げ損失が５ｄＢ/ｍ未満であることを特徴とする光ファイバー。
【請求項２】
前記１５５０ｎｍにおける分散Ｄが６ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ未満であり、前記１５５０ｎｍにおける有効面積が８５μｍ２より大きいことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項３】
前記１５５０ｎｍにおける有効面積が９０μｍ２より大きいことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項４】
前記アルファ値が１．５未満であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項５】
（ｉ）前記半径Ｒ３４が１６μｍ超及び/又は（ｉｉ）該半径Ｒ３４が少なくとも１８μｍであり、前記１５５０ｎｍにおける有効面積が９０μｍ２より大きいことを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項６】
分散スロープが０．１２ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ未満、１５５０ｎｍにおけるカッパが８０ｎｍ未満、半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたときの１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．５ｄＢ/ｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項７】
前記中心コア領域の外半径ＲＣ１が、２．５μｍ≦ＲＣ１≦４μｍ、前記第１環状コア領域の幅Ｗ２４が１μｍ≦Ｗ２４≦３μｍであり、前記第２環状コア領域の幅Ｗ２６が２μｍ≦Ｗ２６≦４μｍであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項８】
前記第２環状クラッド領域が、複数のランダムに分散した閉孔を有する、石英系ガラスから成ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバー。
【請求項９】
前記第２環状クラッド領域が、少なくとも５０のランダムに分散した閉孔を有する、石英系ガラスから成り、（ｉ）前記孔と孔との平均距離が５０００ｎｍ未満であり、（ｉｉ）前記孔の少なくとも８０％の最大断面寸法Ｄｉが１５００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項８記載の光ファイバー。
【請求項１０】
（i）中心線から広がるガラスコア（２０）であって、アルファ値が２未満、ボリュームＶ２２＜２％μｍ２、外半径ＲＣ１が２．５μｍ≦ＲＣ１≦４μｍである中心コア領域（２２）、該中心コア領域（２２）を囲む第１環状コア領域（２４）、及び該第１環状コア領域（２４）を囲み、該第１環状コア領域（２４）の最大相対屈折率パーセントΔ２４ＭＡＸより大きい最大相対屈折率パーセントΔ２６ＭＡＸを有し、幅Ｗ２６が≦４．２μｍである第２環状コア領域（２６）を有して成るガラスコア（２０）と、
（ｉｉ）前記コアを囲み且つ該コアに接触して成るガラスクラッド（３０）であって、
半径Ｒ３２から半径Ｒ３４≧１５μｍに広がる第１環状クラッド領域（３２）、
前記半径Ｒ３４から半径Ｒ３６に広がり、最小屈折率パーセントがΔ３４ＭＩＮであり、少なくとも５０のランダムに分散した閉孔を有する石英系ガラスから成る第２環状クラッド領域（３４）であって、（ｉ）前記孔と孔との平均距離が５０００ｎｍ未満であり、（ｉｉ）前記孔の少なくとも８０％の最大断面寸法Ｄｉが１５００ｎｍ未満である第２環状クラッド領域（３４）、及び
前記第２環状クラッド領域（３４）を囲み、前記半径Ｒ３４から最外ガラス半径Ｒ３６に広がる第３環状クラッド領域（３６）を有して成るガラスクラッド（３０）と、
を備えた光ファイバーであって、
前記コア（２０）の最大相対屈折率パーセントがΔＣＭＡＸ、前記第１環状クラッド領域（３２）の相対屈折率パーセントがΔ３２（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ３２ＭＡＸ、最小屈折率パーセントがΔ３２ＭＩＮであり、
ΔＣＭＡＸ＞Δ２６ＭＡＸ＞Δ３２ＭＡＸ、Δ３２ＭＩＮ＞Δ３４ＭＩＮ、及びΔ３４ＭＩＮ＜−０．１であり、
前記コアとクラッドとによってもたらされ、ケーブル・カットオフが１５００ｎｍ未満、１５５０ｎｍにおける分散Ｄが３≦Ｄ≦８ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ、１５５０ｎｍにおける有効面積が８０μｍ２超、分散スロープが０．１２ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ未満、１５５０ｎｍにおけるカッパが８０ｎｍ未満、半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたときの曲げ損失が５ｄＢ/ｍ未満であることを特徴とする光ファイバー。
【請求項１１】
前記１５５０ｎｍにおける有効面積が８５μｍ２より大きいことを特徴とする請求項８記載の光ファイバー。
【請求項１２】
前記前記アルファ値が１．５未満であることを特徴とする請求項８記載の光ファイバー。
【請求項１３】
前記半径Ｒ３４が少なくとも１８μｍであることを特徴とする請求項８記載の光ファイバー。
【請求項１４】
（i）中心線から広がるガラスコア（２０）であって、アルファ値が２未満、最大相対屈折率パーセントがΔＣＭＡＸ、ボリュームがＶ２２である中心コア領域（２２）、該中心コア領域（２２）を囲む第１環状コア領域（２４）、及び該第１環状コア領域（２４）を囲み、該第１環状コア領域（２４）の最大相対屈折率パーセントΔ２４ＭＡＸより大きい最大相対屈折率パーセントΔ２６ＭＡＸを有し、ボリュームがＶ２６であり、Ｖ２２＋Ｖ２６＜６．５％μｍ２である第２環状コア領域（２６）を有して成るガラスコア（２０）と、
（ｉｉ）前記コアを囲み且つ該コアに接触して成るガラスクラッド（３０）であって、
半径Ｒ３２から半径Ｒ３４≧１３μｍに広がり、相対屈折率パーセントがΔ３２（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ３２ＭＡＸ、最小屈折率パーセントがΔ３２ＭＩＮである第１環状クラッド領域（３２）、
前記半径Ｒ３４から半径Ｒ３６に広がり、相対屈折率パーセントがΔ３4（ｒ）％、最小屈折率パーセントがΔ３４ＭＩＮである第２環状クラッド領域（３４）、及び
前記第２環状クラッド領域（３４）を囲み、前記半径Ｒ３４から最外ガラス半径Ｒ３６に広がる第３環状クラッド領域（３６）を有して成るガラスクラッド（３０）と、
を備えた光ファイバーであって、
ΔＣＭＡＸ＞Δ２６ＭＡＸ＞Δ３２ＭＡＸ、Δ３２ＭＩＮ＞Δ３４ＭＩＮ、及びΔ３４ＭＩＮ＜−０．１であり、
前記コアと前記クラッドとによってもたらされ、ケーブル・カットオフが１５００ｎｍ未満、１５５０ｎｍにおける分散Ｄが３≦Ｄ≦８ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ、１５５０ｎｍにおける有効面積が８０μｍ２超、半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたときの１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１ｄＢ/ｍ未満であることを特徴とする光ファイバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非ゼロ分散光ファイバーに関し、特には高密度波長分割多重に適した大有効面積光ファイバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
波長１５５０ｎｍにおける分散が６ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ未満の非ゼロ分散光ファイバー（ＮＺＤＦ）のような光ファイバーは高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）に適している。一般に、このようなファイバーは中心内部コア領域と正の屈折率を有する環状リングとから成る中心コアを有している。また、コアはリング近傍且つリングに接触した少なくとも１つの低屈折率領域を有していることもある。コアというのは少なくとも９０％の信号光を含むファイバー領域を意味する。このようなＮＺＤＦは、波長１５５０ｎｍにおける分散が３〜６ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ、有効面積が７５μｍ２未満である。
【０００３】
所謂「高密度波長分割多重」に用いられる光ファイバーは、内部を伝搬する光信号に曲げ損失が生じるような様々な曲げ環境に晒される。曲げ損失を伴う小さい曲げ半径、光ファイバーへの加圧等、物理的要求が課せられる環境には、地下光ケーブルとしての敷設、座屈を伴うような大きな温度変化、フィーダーと分配ケーブルとを接続するキャビネットにおける曲げ半径の小さいマルチポート等がある。従来のＮＺＤＦファイバーのような光ファイバーは、曲率半径を小さくすると比較的曲げ損失が大きくなる（例えば、半径約１５ｍｍにおいて、５ｄＢ/ｍ〜６ｄＢ/ｍ）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの態様は光ファイバーに関し、該光ファイバーは
（i）中心線から広がるガラスコア（２０）であって、アルファ値が２未満、最大相対屈折率パーセントがΔＣＭＡＸ、ボリュームがＶ２２である中心コア領域（２２）、該中心コア領域（２２）を囲む第１環状コア領域（２４）、及び該第１環状コア領域（２４）を囲み、ボリュームがＶ２６、前記第１環状コア領域（２４）の最大相対屈折率パーセントΔ２４ＭＡＸより大きい最大相対屈折率パーセントΔ２６ＭＡＸを有する第２環状コア領域（２６）を有して成るガラスコア（２０）と、
（ｉｉ）前記コアを囲み且つ該コアに接触して成るガラスクラッド（３０）であって、半径Ｒ３２から半径Ｒ３４≧１３μｍに広がり、相対屈折率パーセントがΔ３２（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ３２ＭＡＸ、最小屈折率パーセントがΔ３２ＭＩＮである第１環状クラッド領域（３２）、前記半径Ｒ３４から半径Ｒ３６に広がり、相対屈折率パーセントがΔ３4（ｒ）％、最小屈折率パーセントがΔ３４ＭＩＮである第２環状クラッド領域（３４）、及び前記第２環状クラッド領域（３４）を囲み、前記半径Ｒ３４から最外ガラス半径Ｒ３６に広がる第３環状クラッド領域（３６）を有して成るガラスクラッド（３０）と、
を備えた光ファイバーであって、
ΔＣＭＡＸ＞Δ２６ＭＡＸ＞Δ３２ＭＡＸ、Δ３２ＭＩＮ＞Δ３４ＭＩＮ、及びΔ３４ＭＩＮ＜−０．１であり、
前記コアとクラッドとによってもたらされ、ケーブル・カットオフが１５００ｎｍ未満、１５５０ｎｍにおける分散Ｄが３≦Ｄ≦８ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ、１５５０ｎｍにおける有効面積が８０μｍ２より大きいことを特徴とする光ファイバーである。前記第２環状クラッド領域は複数のランダムに分散した孔を有することができる。半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたとき、これ等のファイバーの１５５０ｎｍにおける曲げ損失は５ｄＢ/ｍ未満であることが好ましく、２ｄＢ/ｍ未満であることがより好ましく、１ｄＢ/ｍ未満であることが更に好ましく、０．５ｄＢ/ｍ未満であることが最も好ましい。ボリュームＶ２６＜４．５％μｍ２であることが好ましく、Ｖ２２とＶ２６との合計、Ｖ２２＋Ｖ２６が６．５％μｍ２未満であることが好ましい。
【０００５】
一連の実施の形態において、前記第２環状領域がゲルマニウム、アルミニウム、リン、チタン、ホウ素、及びフッ素から成るグループから選択されるドーパントを含む石英ガラスから成っている。
【０００６】
別の一連の実施の形態において、前記第２環状領域が空（真空）またはガスを充填した複数の閉孔を有する石英ガラスから成り、閉孔により光が内部に反射されることにより光がコアに沿って導波される。この様な孔により、例えば純石英と比較して、有効屈折率を低くすることができる。
【０００７】
一連の実施の形態によれば
（i）中心線から広がるガラスコア（２０）であって、アルファ値が２未満、ボリュームＶ２２＜２％μｍ２、外半径ＲＣ１が２．５μｍ≦ＲＣ１≦４μｍである中心コア領域（２２）、該中心コア領域（２２）を囲む第１環状コア領域（２４）、及び該第１環状コア領域（２４）を囲み、該第１環状コア領域（２４）の最大相対屈折率パーセントΔ２４ＭＡＸより大きい最大相対屈折率パーセントΔ２６ＭＡＸを有し、幅Ｗ２６が≦４．２μｍである第２環状コア領域（２６）を有して成るガラスコア（２０）と、
（ｉｉ）前記コアを囲み且つ該コアに接触して成るガラスクラッド（３０）であって、
半径Ｒ３２から半径Ｒ３４≧１５μｍに広がる第１環状クラッド領域（３２）、
前記半径Ｒ３４から半径Ｒ３６に広がり、最小屈折率パーセントがΔ３４ＭＩＮであり、少なくとも５０のランダムに分散した閉孔を有する、石英系ガラスから成る第２環状クラッド領域（３４）であって、（ｉ）前記孔と孔との平均距離が５０００ｎｍ未満であり、（ｉｉ）前記孔の少なくとも８０％の最大断面寸法Ｄｉが１５００ｎｍ未満である第２環状クラッド領域（３４）、及び
前記第２環状クラッド領域（３４）を囲み、前記半径Ｒ３４から最外ガラス半径Ｒ３６に広がる第３環状クラッド領域（３６）を有して成るガラスクラッド（３０）と、
を備えた光ファイバーであって、
前記コア（２０）の最大相対屈折率パーセントがΔＣＭＡＸ、前記第１環状クラッド領域（３２）の相対屈折率パーセントがΔ３２（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ３２ＭＡＸ、最小屈折率パーセントがΔ３２ＭＩＮであり、
ΔＣＭＡＸ＞Δ２６ＭＡＸ＞Δ３２ＭＡＸ、Δ３２ＭＩＮ＞Δ３４ＭＩＮ、及びΔ３４ＭＩＮ＜−０．１であることを特徴とする光ファイバーが提供される。前記コアとクラッドとにより、ケーブル・カットオフが１５００ｎｍ未満、１５５０ｎｍにおける分散Ｄが３≦Ｄ≦８ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ、１５５０ｎｍにおける有効面積が８０μｍ２超、分散スロープが０．１２ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ未満、１５５０ｎｍにおけるカッパが８０ｎｍ未満、半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたときの曲げ損失が５ｄＢ/ｍ未満である光ファイバーが提供されることが好ましい。
【０００８】
以下、添付図面に例示した本発明の現在における好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書に開示した光導波ファイバーの１つの実施の形態における相対屈折率プロファイルを示す図。
【図２】本明細書に開示した光導波ファイバーの１つの実施の形態における概略断面図。
【図３】コーニングのＬＥＡＦファイバー及び本明細書に開示した光導波ファイバーの別の実施の形態における相対屈折率プロファイルを示す図。
【図４】本明細書に開示した光導波ファイバーの別の実施の形態における相対屈折率プロファイルを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の更なる特徴および効果は以下に詳細に述べてあり、以下の説明によりそれらの特徴および効果は当業者にとって明白であるか、または以下の説明、請求項、および添付図面に記載の本発明を実施することにより認識できる。
【００１１】
「相対屈折率プロファイル」は屈折率または相対屈折率と導波ファイバーの半径との関係を示すものである。
【００１２】
「相対屈折率パーセント」（「相対屈折率デルタ」又は「屈折率デルタ」とも呼ぶ）はΔ％＝１００×（ｎｉ２−ｎｃ２）２ｎｉ２と定義される。ここで、ｎｉは別に定めのない限り、領域ｉにおける屈折率であり、ｎｃはクラッドの第３環状領域３６（外側領域）の平均屈折率である。本明細書においては、別に定めのない限り、相対屈折率をΔで表しその値を“％”で示す。別に定めのない限り、相対屈折率は波長１５５０ｎｍにおけるものである。ある領域の屈折率が前記外側環状領域の平均屈折率より小さい場合、その相対屈折率パーセントは負となり、その領域は陥凹領域または陥凹屈折率を有していると言い、別に定めのない限り、最小相対屈折率は相対屈折率が最も負になる点において算出される。ある領域の屈折率が前記クラッド領域の平均屈折率より大きい場合、相対屈折率パーセントは正となり、その領域は隆起又は正の屈折率を有していると言う。本明細書において「アップ・ドーパント」とは非ドープの純ＳｉＯ２に対し、屈折率を上昇させる性質を有するドーパントを意味する。また、本明細書において「ダウン・ドーパント」とは非ドープの純ＳｉＯ２に対し、屈折率を低下させる性質を有するドーパントを意味する。アップ・ドーパントは、１つ以上の非アップ・ドーパントを伴う場合、負の相対屈折率を有する光ファイバー領域に存在できる。同様に、１つ以上の非アップ・ドーパントは正の相対屈折率を有する光ファイバー領域に存在できる。ダウン・ドーパントは、１つ以上の非ダウン・ドーパントを伴う場合、正の相対屈折率を有する光ファイバー領域に存在できる。同様に、１つ以上の非ダウン・ドーパントは負の相対屈折率を有する光ファイバー領域に存在できる。  
本明細書において「色分散」とは、特に断りのない限り、材料の分散、導波分散およびモード間分散を合計した導波ファイバーの「分散」を意味する。シングルモード導波ファイバーの場合にはモード間分散はゼロである。分散スロープは波長に対する分散の変化率を意味する。
【００１３】
「有効面積」は以下のように定義される。
【数１】
2011505023.tif 000003
【００１４】
ここで、積分範囲は０〜∞であり、ｆは導波路を伝搬している光に関わる電界の水平成分である。本明細書において、「有効面積」または「Ａｅｆｆ」は、特に断りのない限り、波長１５５０ｎｍにおける光学的有効面積を意味する。
【００１５】
「αプロファイル」または「アルファ・プロファイル」とは、％単位のΔ（ｒ）（ｒは半径）で表した相対屈折率プロファイルを意味し、下記式に従う。
【数２】
2011505023.tif 000004
【００１６】
ここで、ｒ０はΔ（ｒ）が最大になる点、ｒ１はΔ（ｒ）％がゼロになる点、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆ、Δは前記定義のとおりであり、ｒｉはαプロファイルの初期点、ｒｆはαプロファイルの最終点、αは実指数である。
【００１７】
モードフィールド径（ＭＦＤ）はピーターマンＩＩ法で測定する。ここで、２ｗ＝ＭＦＤ、
【数３】
2011505023.tif 000005
【００１８】
積分範囲は０〜∞である。
【００１９】
導波ファイバーの曲げ耐性は所定の試験条件下における誘導減衰によって測定できる。
【００２０】
所定のモードにおけるファイバーの理論的カットオフ波長、「理論的ファイバー・カットオフ」または「理論的カットオフ」は、そのモードにおいて、それ以上の波長の導波光が伝搬できない波長を意味する。数学的な定義は「Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ」、Ｊｅｕｎｈｏｍｍｅ、ｐｐ．３９−４４、Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９９０に見られ、理論的ファイバー・カットオフは、外側クラッドにおいてモード伝搬定数が平面波伝搬定数と等しくなる波長であると記されている。この理論的波長は、直径が変化しない、好ましくは直線状の、無限に長いファイバーに当てはまる。
【００２１】
ケーブル・カットオフ波長、まはた「ケーブル・カットオフ」は、ケーブル環境において受けるより厳しい曲げおよび機械的圧力により、実測ファイバー・カットオフより更に低くなる。ＥＩＡ−ＴＩＡ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ、即ちＦＯＴＰとして広く知られている、米国電子工業会−米国電気通信工業会のＦｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓの一部であるＥＩＡ−４４５、Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅに記載されているケーブル・カットオフ試験により、実際のケーブル化後の状況が予測可能である。ケーブル・カットオフの測定は、ＥＩＡ−４５５−１７０、Ｃａｂｌｅ  Ｃｕｔｏｆｆ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｏｆ  Ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ  ｂｙ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ、即ち「ＦＯＴＰ−１７０」に記載されている。  
特に断りのない限り、光学特性（例えば、分散、分散スロープ等）は、ＬＰ０１モードにおけるものである。また、特に断りのない限り、波長１５５０ｎｍが基準波長である。
【００２２】
各種波長バンド、動作波長領域、あるいは波長ウインドウは以下のように定義される。「１３１０ｎｍバンド」は１２６０〜１３６０ｎｍ、「Ｅバンド」は１３６０〜１４６０ｎｍ、「Ｓバンド」は１４６０〜１５３０ｎｍ、「Ｃバンド」は１５３０〜１５６５ｎｍ、「Ｌバンド」は１５６５〜１６２５ｎｍ、また「Ｕバンド」は１６２５〜１６７５ｎｍ。
【００２３】
本明細書に開示した光ファイバー１０は、コア２０及びコア２０を囲み直接隣接しているクラッド層（又はクラッド）３０を有している。コア２０は屈折率プロファイルΔＣＯＲＥ（ｒ）を有している。またクラッド３０は屈折率プロファイルΔＣＬＡＤ（ｒ）を有している。コア２０及びクラッド３０は何れも複数の領域から成っている。少なくとも１つのクラッド領域が複数の空所（孔とも呼ぶ）を有していることが好ましい。これ等の空所には、例えば、空気、窒素、アルゴン、クリプトン、あるいはその組合せのような気体が充填されていることが好ましい。
【００２４】
一部の実施の形態において、前記コアがゲルマニウムをドープした石英、即ち、酸化ゲルマニウムドープ石英から成っている。ゲルマニウム以外のドーパントを単独または組み合わせてコアにドープでき、特に本明細書に開示した光ファイバーの中心線またはその近傍にドープすることにより、所望の屈折率および濃度を得ることができる。
【００２５】
図１及び２において、本明細書に開示した導波ファイバー１０は中心線から外半径ＲＣＯＲＥまで放射状に広がり、相対屈折率プロファイルがΔＣＯＲＥ（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔＣＭＡＸであるコア２０、及びコア２０を囲み直接隣接、即ち、直接接触しているクラッド３０を有している。任意として、クラッド３０の周囲に１層以上のポリマー被膜を設けることができる。コア２０は外半径ＲＣ１によって示される中心領域２２、中心領域２２を囲みそれに直接接触して成り、第２環状コア領域２６まで外側に放射状に広がり、外半径ＲＣ２によって示される第１環状コア領域２４を有している。ここで、２．５μｍ≦ＲＣ１≦４．０μｍ、３．５μｍ≦ＲＣ２≦６．５μｍ、７μｍ≦ＲＣ３≦１０．５μｍであることが好ましい。また、２．８μｍ≦ＲＣ１≦３．８、０．６≦ΔＣＭＡＸ≦０．８５であることが最も好ましい。ＲＣ３≦１０．５μｍであることが好ましく、ＲＣ３≦１０μｍであることがより好ましい。中心コア領域２２の少なくとも一部が、アルファ・プロファイル値αが２未満である屈折率プロファイルを有している。第２環状コア領域２６が外半径ＲＣ３（即ち、ＲＣＯＲＥ）で示されている。ＲＣ１＜５．０μｍであることが好ましく、１．６μｍ＜ＲＣ１＜４．０μｍであることがより好ましく、２．７μｍ＜ＲＣ１＜４．０μｍであることが更に好ましく、一部の実施の形態においては２．７μｍ＜ＲＣ１＜３．５μｍである。ＲＣ２＞４μｍであることが好ましく、ＲＣ２＞５μｍであることがより好ましく、一部の実施の形態においては６μｍ＞ＲＣ２＞４μｍである。ＲＣ３＞７．０μｍであることが好ましく、７．０μｍ＜ＲＣ３＜１０．５μｍであることがより好ましく、７．５μｍ＜ＲＣ３＜１０μｍであることが更に好ましい。
【００２６】
中心コア領域２２は外半径がＲｃ１ａである中心線領域２２ａ及びアルファ・プロファイルα＜２、外半径がＲＣ１であり、中心線領域２２ａを囲む領域２２ｂを有することができる。コア領域２２の最大相対屈折率はΔＣＭＡＸである。表１に示すファイバーの実施例において、中心線領域２２ａがΔＣＭＡＸに対応し、領域２２ｂがそれより僅かに小さい屈折率デルタを有しその最大デルタがΔ２２ｂＭＡＸである。第１環状領域２４の幅がＷ２４であり、その中間半径がＲ２４ＭＩＤ、相対屈折率プロファイルがΔ２４（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ２４ＭＡＸ％であり、最小相対屈折率パーセントがΔ２４ＭＩＮ％である。第２環状領域２６の幅がＷ２６であり、その中間半径がＲ２６ＭＩＤ、相対屈折率プロファイルがΔ２６（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ２６ＭＡＸ％であり、最小相対屈折率パーセントがΔ２６ＭＩＮ％である。本発明の実施の形態によれば、ΔＣＭＡＸ＞Δ２４ＭＡＸ、Δ２４ＭＡＸ＜、Δ２６ＭＡＸ、ΔＣＭＡＸ＞Δ２６ＭＡＸである。０．９≧ΔＣＭＡＸ≧０．６、Δ２４ＭＩＮ≦０．０５、０．１７＜Δ２６ＭＡＸ＜０．２５であることが好ましく、０＜Δ２４ＭＩＮ≦０．０５であることがより好ましい。Δ２６ＭＡＸが０．２％未満であることが好ましく、０．１５％であることがより好ましい。１μｍ≦Ｗ２４≦３μｍ、２μｍ≦Ｗ２６≦５μｍであることが好ましい。大きな有効面積を得るためには２μｍ≦Ｗ２６≦４．２μｍであることが最も好ましい。Ｗ２６≦４μｍであることがより好ましく、Ｗ２６≦３．８μｍであることが更に好ましい。コアの有効面積が７５μｍ２より大きいことが好ましく、８０μｍ２より大きいことがより好ましく、８５μｍ２より大きいことが更に好ましく、９０μｍ２より大きいことが最も好ましい。
【００２７】
ＲＣ１はΔＣＯＲＥ（ｒ）が初めて＋０．０５％になる半径と定義される。即ち、相対屈折率が（外側に向け放射状に）初めて＋０．０５％になる位置で中心コア２２が終了し第１環状コア領域２４が始まり、コア領域２４は相対屈折率が（外側に向け放射状に）再度０．０５％になる半径ＲＣ２で終了すると定義される。ここで、Δ２４ＭＩＮ＜０．０５である。第２環状領域２６はＲＣ２から始まりＲＣ３で終了する。この一連の実施の形態において、ＲＣ３は、ΔＣＯＲＥ（ｒ）がΔ２６ＭＡＸに達した後、相対屈折率が（外側に向け放射状に）０．０５％に低下する位置と定義される。第１環状コア領域２４の幅Ｗ２４はＲＣ２−ＲＣ１であり、その中間半径Ｒ２４ＭＩＤは（ＲＣ２＋ＲＣ１）/２である。第２環状コア領域２６の幅Ｗ２６はＲＣ３−ＲＣ２であり、その中間半径Ｒ２６ＭＩＤは（ＲＣ３＋ＲＣ２）/２である。特定の実施の形態において、第１環状コア領域２４の放射幅の５０％を超える部分において、|Δ２４（ｒ）|＜０．０２５％又は|Δ２４ＭＡＸ−Δ２４ＭＩＮ|＜０．０５％であり、別の実施の形態においては第１環状コア領域２４の放射幅の５０％を超える部分において、|Δ２４（ｒ）|＜０．０１％である。屈折率デルタΔ２６（ｒ）はＲＣ２〜ＲＣ３にわたる全半径において正である。０．０５＜Δ２６ＭＡＸ＜０．２５であることが好ましい。ＲＣ３においてコア２０が終了しクラッド３０が始まる。
【００２８】
中心コア領域２２は以下に定義されるプロファイルボリュームＶ２２（％μｍ２）を有している。
【数４】
2011505023.tif 000006
【００２９】
中心コア領域２２のボリュームＶ２２は２％μｍ２であることが好ましく、１．９５％μｍ２以下であることが好ましい。
【００３０】
第２環状コア領域２６は以下に定義されるプロファイルボリュームＶ２６（％μｍ２）を有している。
【数５】
2011505023.tif 000007
【００３１】
以下の実施の形態において、第２環状領域２６のボリュームＶ２６が４．５未満であり、より好ましくは４．４未満である。第２環状領域２６のボリュームＶ２６は２〜５．５％μｍ２であることが好ましく、２．４〜４．４％μｍ２であることがより好ましい。また、Ｖ２２＋Ｖ２６＜６．５％μｍ２であることが好ましい。
【００３２】
０．５％≦ΔＣＭＡＸ＜０．９％であることが好ましく、別の場合には  ０．６％≦ΔＣＭＡＸ≦０．８％、又は０．７％≦ΔＣＭＡＸ≦０．８％であることが好ましい。中心コア領域のアルファ値は１≦α≦２であることが好ましく、１≦α≦１．６であることがより好ましく、１≦α≦１．５であることが更に好ましく、１≦α≦１．４であることが最も好ましい。
【００３３】
相対屈折率が（外側に向け放射状に）＋０．０５％になる半径ＲＣ３でコア２０が終了しクラッド３０（環状領域３２）が始まる。クラッド３０は（ｉ）コア２０を囲みそれに直接隣接し、外側に向け放射状に第２環状クラッド領域３４に広がり、外側半径Ｒ３２によって識別され、中間半径がＲ３２ＭＩＤである幅Ｗ３２を有し、相対屈折率プロファイルがΔ３２（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ３２ＭＡＸ％であり最小相対屈折率パーセントがΔ３２ＭＩＮ％である第１環状クラッド領域３２（ｉｉ）領域３２を囲みそれに直接隣接し、Ｒ３２から外側に向け放射状に半径Ｒ３４に広がる第２環状クラッド領域３４、及び（ｉｉｉ）領域３４を囲みそれに直接隣接する第３環状クラッド領域３６を有している。第２環状クラッド領域３４は中間半径がＲ３４ＭＩＤである幅Ｗ３４を有し、相対屈折率プロファイルがΔ３４（ｒ）％、最大相対屈折率パーセントがΔ３４ＭＡＸ％であり、最小相対屈折率パーセントが０未満のΔ３４ＭＩＮ％である。第３環状クラッド領域３６の相対屈折率パーセントはΔ３６（ｒ）である。第３環状クラッド領域３６は石英から成ることが好ましい。
【００３４】
これ等の実施の形態において、領域３２は相対屈折率Δ３２（ｒ）が最初に外側に向け放射状に−０．０５％になる半径Ｒ３２で終了する。この一連の実施の形態において、第２環状クラッド領域３４は半径Ｒ３２から始まり半径Ｒ３４で終了する。Ｒ３４はΔ３４（ｒ）が少なくとも−０．２％まで低下した後、（外側に向け放射状に）−０．０５％に達する位置と定義される。第１環状クラッド領域３２の幅Ｗ３２はＲ３２−ＲＣ３であり、その中間半径Ｒ３２ＭＩＤは（ＲＣ３＋Ｒ３２）/２である。特定の実施の形態において、第１環状クラッド領域３２の放射幅の９０％を超える部分において、相対屈折率が正又はゼロであり、別の実施の形態においては、Δ３２（ｒ）が半径ＲＣ３〜Ｒ３２にわたる全半径において正又はゼロである。特定の実施の形態において、第１環状クラッド領域の５０％を超える部分において、|Δ３２（ｒ）|＜０．０２５％又は|Δ３２ＭＡＸ−Δ３２ＭＩＮ|＜０．０５％であり、別の実施の形態においては第１環状クラッド領域３２の放射幅の５０％を超える部分において、|Δ３２（ｒ）|＜０．０１％である。Δ３４の平均は負であり、領域３４の相対有効屈折率はＲ３２〜Ｒ３４にわたる全半径において負である。２５μｍを超える全半径において、ΔＣＬＡＤ（ｒ）＝０％であることが好ましい。クラッド３０は第３環状クラッド領域３６を通し、光ファイバーのガラス部分の最外面でもある半径Ｒ３６にまで広がっている。ここで、Δ３２ＭＩＮ＞Δ３４ＭＩＮ、Δ３４ＭＩＮ＜Δ３６ＭＩＮ、好ましくはΔ３２ＭＡＸ＝Δ３６ＭＡＸ。−０．９≧Δ３４ＭＩＮ≧−０．１であることが好ましい。−０．６≧Δ３４ＭＩＮ≧−０．２であることがより好ましい。一連の実施の形態において、第２環状領域３４がゲルマニウム、アルミニウム、リン、チタン、ホウ素、及びフッ素から成るグループから選択されるドーパントを含む石英ガラスから成っている。別の一連の実施の形態において、第２環状領域３４は複数のランダムに分散した閉孔３４Ａを有する石英系ガラス（純石英、又はゲルマニウム、アルミニウム、リン、チタン、ホウ素、フッ素、又はその組合せをドープした石英）から成っている。これ等の閉孔は空（真空）またはガスが充填されて成り、光を内部に反射してコアに沿って伝搬する光が導波される。この様な孔により、例えば純石英と比較して、有効屈折率を低くすることができる。例えば、分散した閉孔を有する第２環状領域３４を用いた特定の実施の形態において、Δ３４ＭＩＮは−０．３％〜−３％であり、好ましくは−０．５％〜−３％であり、より好ましくは−１％〜−３％（例えば、−０．２％、−０．３％、−０．３５％、−０．４％、−０．４５％、−０．５％、−０．６％、−０．７％、−０．９％、−１％、−１．２５％、−１．５％、−１．７５％、−２％、−２．２５％、−２．５％、あるいは−３％）である。
【００３５】
具体的には、ガスを充填した閉孔３４Ａを用いたファイバーの実施の形態において、第２環状領域３４の相対屈折率パーセントΔ３４（ｒ）が２８％（石英に対するガスを充填した空所の屈折率）から空所を囲むガラス（本例では、相対屈折率パーセントが約０％である石英）の相対屈折率まで変動する。第２環状クラッド領域３４の代表的な平均相対屈折率パーセントΔ３４は、例えば、−０．８％未満であり、通常、空所を囲むガラスに含まれるドーパントに応じ、純石英に対し−１％〜−３％である。つまり、第２環状領域の屈折率は変動し、ガス充填閉孔の幅及び/またはガス充填空所（孔）間のスペースＳｖがランダムに分散し及び/又は互いに等しくない。つまり、空所は非周期的である。空所間の平均距離は５０００ｎｍ未満であることが好ましく、２０００ｎｍ未満であることがより好ましく、１０００ｎｍ未満、例えば、７５０ｎｍ、５００ｎｍ、４００ｎｍ、３００ｎｍ、２００ｎｍ、あるいは２００ｎｍであることが更に好ましい。少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％の空所の最大断面寸法Ｄｉが１５００ｎｍ未満であり、好ましくは１０００ｎｍ未満であり、より好ましくは５００ｎｍ未満であり、更に好ましくは３００ｎｍ未満である。空所３４Ａは閉じて成り（固体材料で包囲されて成り）非周期的である。つまり、空所３４Ａは同一のサイズであっても異なるサイズであってよい。空所間の距離は一様（即ち、同一）であっても異なっていてもよい。第２環状領域３４の断面が少なくとも５０の空所を含んでいることが好ましく、少なくとも１００の空所を含んでいることがより好ましく、２００を超える空所を含んでいることが更に好ましい。
【００３６】
Ｒ３２＞１２μｍであることが好ましく、＞１３μｍであることがより好ましく、＞１５μｍであることが更に好ましく、≧１８μｍであることが最も好ましく、実施の形態によっては１３μｍ≦Ｒ３２≦２２μｍである。例えば、Ｒ３２は１４μｍ、１５μｍ、１６μｍ、１６．５μｍ、１７μｍ、１７．５μｍ、１８μｍ、１８．５μｍ、１９μｍ、１９．５μｍ、２０μｍ、２０．５μｍ、又は２１μｍである。より好ましくは、１６．０μｍ≦Ｒ３２≦２１μｍであり、最も好ましくは１８．０μｍ≦Ｒ３２≦２０μｍである。特定の実施の形態において、Ｗ３４＞１．０μｍであり、別の実施の形態においては１．０μｍ＜Ｗ３４＜１０μｍであり、更に別の実施の形態においては８．０μｍ未満であり、他の実施の形態においては２．０μｍ＜Ｗ３４＜６．０μｍである。
【００３７】
Ｒ３６＞４０μｍであることが好ましい。特定の実施の形態においてはＲ３６＞５０μｍであり、別の実施の形態においてはＲ３６＞６０μｍであり、更に別の実施の形態においては６０μｍ＜Ｒ３６＜７０μｍである。
【００３８】
特定の実施の形態において、コア２２の中心セグメントが、光ファイバー製造技術により所謂中心線ディップを備えた相対屈折率プロファイルを有することができる。例えば、中心セグメントは、ｒ＝０より大きい半径において、大きな相対屈折率（コアセグメントの最大相対屈折率を含む）の値が生じるとき、半径１μｍ未満において相対屈折率プロファイルの局部最小値を有することができる。
【００３９】
本明細書に開示した光ファイバーは、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が９．８μｍ〜１１．６μｍ、より好ましくは１０．０μｍ〜１１．０μｍ、ゼロ分散波長が１４６０ｎｍ〜１５２０ｎｍ（例えば、１４７０ｎｍ、１４８０ｎｍ、１４９０ｎｍ、１５００ｎｍ、１５１０ｎｍ）、ケーブル・カットオフ波長が１５００ｎｍ未満、より好ましくは１４５０ｎｍ未満、更に好ましくは１３５０ｎｍ未満、最も好ましくは１２６０ｎｍ未満である。ケーブル・カットオフ波長が２ｍファイバー・カットオフ波長を超えていない（いくつかの実施の形態では等しい）ので、１４５０ｎｍ未満の２ｍファイバー・カットオフ波長により１４５０ｎｍ未満のケーブル・カットオフ波長が得られる。
【００４０】
光ファイバーの実施の形態によれば、１５５０ｎｍにおけるファイバー分散が３〜６ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであることが好ましく、１５５０ｎｍにおける有効面積が約７５μｍ２〜約１２０μｍ２又はそれより大きいファイバーに相当する４〜５ｐｓ/ｎｍ/ｋｍであることがより好ましい。ファイバーの有効面積が少なくとも７５μｍ２であることが好ましく、少なくとも８０μｍ２であることがより好ましく、少なくとも８５μｍ２であることが更に好ましく、少なくとも９０μｍ２又は１００μｍ２であることが最も好ましい。１５５０ｎｍにおける代表的な有効面積の範囲は約８０μｍ２〜１００μｍ２又は１１０μｍ２である。１５５０ｎｍにおける分散と分散スロープとの比であるカッパが４５ｎｍ〜８５ｎｍであることが好ましい。例えば、カッパ値は４６、４８、５０、５２、６５、７０、又は７６ｎｍであってよい。しかし、実際の設計において選択される値は曲げ損失要件にも依存する。特定の実施の形態において、代表的なファイバーの１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が９μｍ〜１２μｍ（例えば、９．５、１０、１０．５又は１１μｍ）であり、ゼロ分散波長が１４８０〜１５１０ｎｍであり、好ましくはケーブル・カットオフ波長が１５００ｎｍ未満である。
【００４１】
第１セットの実施の形態における６つの実施例とコーニング社（コーニングＮＹ）のＬＥＡＦ（登録商標）の特性を表１及び表２に示す。これ等の実施例の屈折率プロファイルは図１と同様であり、その値は表１のとおりである。表１に示すように、望ましい光学特性を得るためにこれ等のパラメータのうちの幾つかを変更した。具体的には、ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと同等のファイバー分散値及び分散スロープを得るためにパラメータを変更した。例えば、表１の実施例ファイバーの１５５０ｎｍにおける分散は４．３５ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ〜４．７９ｐｓ/ｎｍ/ｋｍである。
【表１】
2011505023.tif 000008
【表２】
2011505023.tif 000009
【００４２】
ファイバー実施例１、２、３、４、及び６の有効面積は大きく約９１μｍ２である。表１のすべてのファイバーのゼロ分散波長は約１５００ｎｍである。理論に束縛されるつもりはないが、本発明者らはＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーより大きい有効面積により、ファイバー実施例１、２、３、４、及び６の１５５０ｎｍにおける分散スロープが、ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと比較して約０．０１ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ大きくなったと考える。また、ファイバー実施例１、２、３、４、及び６の曲げ損失が第２環状クラッド領域３４の採用により（ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと比較して）抑制されている。色分散、ケーブル・カットオフ等、その他の光学特性はＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと同様である。
【００４３】
クラッド領域３４の光学的効果に関連する幾つかの設計要素を具体的に検討する。その１つはファイバーのカットオフ波長に関連するものである。ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーの理論的なカットオフは高く最高で１．８２μｍである。しかし、実際の展開環境における曲げ損失に対し高次モードが敏感であるため、ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーの実際のカットオフ又はケーブル・カットオフ波長は１５００ｎｍ以下となる。従って、新規設計ファイバーの曲げ損失により（ｉ）これ等のファイバーの高次モードが実際の展開条件下において充分減衰し（１５００ｎｍにおいて、０．８５ｄＢ/ｍ超）ケーブル・カットオフが低下する一方、（ｉｉ）基本モードにおける曲げ損失が許容範囲、即ち半径１５ｍｍにおける損失が５ｄＢ/ｍ未満に収まるようファイバーのパラメータを選択することが好ましい。半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたとき、１５５０ｎｍにおける基本モードの曲げ損失が２ｄＢ/ｍ未満であることが好ましく、１ｄＢ/ｍ未満であることがより好ましく、０．５ｄＢ/ｍ未満であることが更に好ましい。所望の曲げ損失は（ｉ）クラッド領域３４の位置、（ｉｉ）Δ３４ＭＩＮ、及び/または（ｉｉｉ）クラッド領域３４の幅Ｗ３４を調整することによって得ることができる。一般に、Δ３４ＭＩＮを正に近づける及び/又はＷ３４を小さくするとファイバーの損失が増える。クラッド領域３４の位置が果たす役割はもっと複雑である。例えば、Ｒ３２を約１３μｍ未満としてクラッド領域３４をコア中心に近づけると、曲げ損失が増加する。Ｒ３２＞１５μｍであることが好ましく、Ｒ３２＞１６μｍであることがより好ましい。Ｒ３２が１８μｍ以上になると、表１及び表２に示すように、曲げ損失は非常に小さな値になるが、コア中心半径ＲＣ１が大きくなると曲げ損失は増加する。  実験データに基づいて、更にクラッド領域３４のパラメータの最適化を図り、ファイバーのケーブル・カットオフ及び全体の曲げ損失特性の要件を満足する所望の曲げ特性を得ることが好ましい。  
更に２つの要素がファイバーの光学特性及びファイバー製造の一貫性に関連している。一般に、クラッド領域３４はファイバー分散及び分散スロープを大きくするマイナスの効果を有している。クラッド領域３４をファイバーの中心から遠く離れて配置すれば、分散、分散スロープ、及び有効面積に関するクラッド領域３４の影響を軽微なものとすることができる。更に、クラッド領域３４をファイバーの中心から遠く離れて配置すれば、ファイバー全体にわたる光学特性の一貫性を向上できるという別の効果も得られる。各々の製造工程に応じ、クラッド領域３４のパラメータがファイバーに沿って多少変動し、光学特性が変化する。クラッド領域３４をファイバー・コアから充分離間した位置に配することにより、クラッド領域３４による分散、分散スロープ、及び有効面積の変動も低減される。
【００４４】
ファイバー実施例１、２、３、４、及び６の各々に対し、多少異なる設計を採用した。例えば、実施例２は実施例１と比較して、領域２２ａのデルタが少し低いので、製造が容易である。ファイバーの理論的カットオフ波長（即ち、領域３４の影響を考慮しないファイバー・コアの計算カットオフ波長、（表２のＬＰ１１））を１８１０ｎｍから１５８０ｎｍに低下させるため、ファイバー実施例２のファイバー・プロファイルを微調整してファイバー実施例３のパラメータを得た。実施例３のパラメータに従って製造されるファイバーのケーブル・カットオフ波長は１５００ｎｍ未満となる。実施例６のファイバーの理論的カットオフ波長は１３８０ｎｍであるため（表２のＬＰ０２）、実施例６に従って製造さるファイバーのケーブル・カットオフ波長は１３００ｎｍ未満となり、この設計は１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍの両方のウインドウに適したものとなる。ファイバー実施例３のファイバー・パラメータを変更して、１５５０ｎｍにおけるファイバー分散が実施例３のファイバーより低い実施例４のファイバーを得た。
【００４５】
実施例５のファイバーの曲げ損失はＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと同等であるが、有効面積は遥かに大きく１０５．３μｍ２である。分散スロープが僅かに高い０．１０４ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍであることを除けば、その他のファイバー特性はＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと同等である。
【００４６】
本明細書に開示した光ファイバーはマクロベンドとマイクロベンドの両方において優れた曲げ耐性を示す。ファイバーのマクロベンド性能を予測するため、有限要素法を用いて光導波路の曲げ特性をモデル化した。この方法は完全にベクトル化したマクスウェル方程式に基づいている。光ファイバーの曲げは、文献「Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｃｕｒｖｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ  ｂｙ  ｃｏｎｆｏｒｍａｌ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ」Ｍ．Ｈｅｉｂｌｕｍ、Ｊ．Ｈ．  Ｈａｒｒｉｓ、  ＩＥＥＥＪ．Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、ＱＥ−１１、（２）、７５−８３（１９７５）に記載されている共形変換に述べられている幾何学歪と見なされる。屈曲したファイバーを等価な屈折率分布を有する直線状のファイバーに置き換える。
【数６】
2011505023.tif 000010
【００４７】
ここで、ｐ＝ｘまたはｙ（曲げ方向に依存）、Ｒは有効曲げ半径である。モデル化において、曲げ方向は常にｘ方向とした。ファイバーを屈曲すると屈折率が傾斜する。クラッドの特定の領域の屈折率がコアの屈折率より高くなることがある。これにより、コアモードの漏洩モード損失につながる。ファイバーの外表面の界面に垂直な方向における無限空間による光波の損失は、文献「Ｔｈｅ  ｆｉｎｉｔｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｉｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓ」Ｊｉａｎｍｉｎｇ  Ｊｉｎ，Ｗｉｌｅｙ  Ｉｎｅｒｓｃｉｅｎｃｅ，（２００２）に記載されているように、ファイバー外部の完全整合層（ＰＭＬ）によってエミュレートできる。モデル化においては、ＰＭＬを円筒座標系に適用した。各モードにおける複素実効屈折率を取得した。次いで、各モードにおける実効屈折率を等価伝搬定数βに変換した。等価伝搬定数βは
【数７】
2011505023.tif 000011
【００４８】
という簡単な関係で示される。伝搬の虚数部が漏洩モード損失に関係し、以下のように定義される。
【数８】
2011505023.tif 000012
【００４９】
漏洩モード損失Ａの単位はｄＢ/ｍである。表２の例示ファイバーの曲げ損失は曲げ半径を１５ｍｍにしたときの１５５０ｎｍにおける損失を計算したものである。モデル化の結果は、絶対値と正規化した値の両方で示してある。正規化した曲げ損失というのは、特定のファイバーのＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーに対する比率である。例示ファイバー１〜６のモデル化の結果は、半径１５ｍｍのマンドレルに巻いたファイバーの１５５０ｎｍにおける曲げ損失が７ｄＢ/ｍ未満であることを示している。多くの実施の形態において、曲げ損失は５ｄＢ/ｍ未満である。直径１５ｍｍのマンドレル上における１５５０ｎｍの曲げ損失の測定において、特定の実施の形態では３．５ｄＢ/ｍ未満であり、別の実施の形態では１ｄＢ/ｍ未満であり、更に別の実施の形態では０．５ｄＢ/ｍ未満であった。実施例１〜４及び実施例６〜８に示すように、特定の実施の形態において、予測曲げ損失は０．０５ｄＢ/ｍ〜０．６ｄＢ/ｍである。更に、コーニング社の標準のＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと相対曲げ特性を比較する上において、曲げモデルがどのように使用できるかを検討するためモデル化の結果をＬＥＡＦの既存測定結果と比較した。市販のＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーの曲げ損失は特徴的であり、曲げ径１５ｍｍ、波長１５５０ｎｍにおける損失が約０．４８５ｄＢ/ｍである。従って、例示したＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーの相対曲げ損失を用いて例示ファイバーの曲げ性能を評価する。曲げ半径１５ｍｍ、波長１５５０ｎｍにおける例示ファイバー２〜６の正規化した曲げ損失は０．１１〜１．２２である。第２クラッド領域３４の位置を変えることにより、更に曲げ性能を最適化することができる。
【００５０】
例示ファイバーのＬＰ１１理論カットオフ波長は高い。しかし、一般に、ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーの理論カットオフは高いが、ケーブル・カットオフ波長は、例えば、１５００ｎｍ未満のように遥かに低くすることができる。クラッド領域３４がない場合、大有効面積の例示ファイバーの曲げ損失はＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと比較して約５０倍高い。クラッド領域３４により、表１に示す大有効面積ファイバーの曲げ性能をＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと同等以上に改善することができる。高次モードの曲げ損失がケーブル・カットオフを低減するため、曲げ特性を大幅に改善すれば、ケーブル・カットオフを高くすることができる。従って、ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと同等のカットオフ性能を希望する場合には、新規設計ファイバーの最適曲げ損失は、既存のＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーの曲げ損失と同様又は同等にする必要がある。実施例１〜５が示すように、クラッド領域３４を除いたＬＰ１１理論カットオフ波長はＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと同様である。従って、１５５０ｎｍにおいて同様の曲げ損失を有する例示ファイバーは同様のカットオフ動作を示すものと期待される。
【００５１】
図１及び２に示す光ファイバー１０のコア２０は、階段形状、丸みを帯びた階段形状、あるいは有限の値を取るアルファ形状を成している。しかし、コア２０は別の値α１を取ることも、例えば、以下に説明する別の実施例であるマルチセグメントコアのような、アルファ・プロファイル以外のプロファイル形状を有することもできる。
【００５２】
第２セットの実施の形態
第２セットの実施の形態における５つの実施例の特性を表３及び表４に示す。これ等の実施例の屈折率プロファイルは図１と同様であり、その値は表３に示してある。表３に示すように、望ましい光学特性を得るためにこれ等のパラメータのうちの幾つかを変更した。具体的には、ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと同等のファイバー分散値及び分散スロープを得るためにパラメータを変更した。例えば、表４の例示ファイバー７、８、及び１１の１５５０ｎｍにおける分散は４．６９ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ〜５．１７ｐｓ/ｎｍ/ｋｍである。実施例９及び１０の分散値他より多少高いが、１５５０ｎｍにおけるカッパ値は依然として８０ｎｍ未満であり、ゼロ分散波長は１４７０ｎｍを超えている。
【表３】
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【表４】
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【００５３】
実施例７、８、９、及び１０のファイバーの有効面積は大きく８０μｍ２以上である。理論に束縛されるつもりはないが、本発明者らはＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーより大きい有効面積により、実施例７、８、９、及び１０のファイバーの１５５０ｎｍにおける分散スロープが、ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと比較して約０．０１ｐｓ/ｎｍ２/ｋｍ大きくなったと考える。実施例１１のファイバーの有効面積はＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーより小さいが、ケーブル・カットオフ波長が１２６０ｎｍ未満であるため、１３００ｎｍウインドウに使用することができる。分散スロープも低いため、カッパ値を大きくすることにより１５５０ｎｍウインドウ（ｃバンド）における分散を容易に補償することができる。また、ファイバー７〜１１の曲げ損失が第２環状クラッド領域３４の採用により（ＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと比較して）抑制されている。表３及び表４はＬＥＡＦ（登録商標）ファイバーと実施例７、９、１０、及び１１のファイバーの屈折率プロファイルを示している。
【００５４】
本明細書に開示したファイバーは含水量が少ないことが好ましく、特定の波長域、特にＥバンドにおいて、比較的低い水ピークを示すか、まったく示さない減衰曲線を有する低水ピーク・ファイバーであることが好ましい。
【００５５】
低水ピーク光ファイバーの製造方法は、米国特許第６４７７０３５号明細書、米国特許第６９０４７７２号明細書、および国際公開第０１/４７８２２号パンフレットに記載されている。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本明細書開示したすべての光ファイバーは光信号伝送システムに用いることができる。この光信号伝送システムは、送信機、受信機、および光伝送路から成っていることが好ましい。送信機および受信機は光学的に光伝送路に接続される。この光伝送路は本明細書に開示した光ファイバーのセクションを少なくとも１つ有して成ることが好ましい、少なくとも１つの光ファイバー・スパンを有していることが好ましい。この光伝送路により光信号を送信機と受信機との間で伝送することができる。このシステムは前記光ファイバー・セクションに光学的に接続されている、ラマン増幅器のような少なくとも１つの増幅器を更に有していることが好ましい。また、このシステムは、光信号を伝送できる複数のチャンネルを光伝送路に接続するマルチプレクサーを更に有していることが好ましく、この場合、少なくとも１つ、より好ましくは少なくとも３つ、更に好ましくは少なくとも１０の光信号を約１２６０ｎｍ〜１６２５ｎｍの波長で伝送することが好ましい。少なくとも１つの信号が、１３１０ｎｍバンド、Ｅバンド、Ｓバンド、Ｃバンド、およびＬバンドのうちの１つ以上の波長域で伝送することが好ましい。
【００５７】
特定の好ましい実施の形態において、このシステムは１つ以上の信号を１３１０ｎｍバンド、Ｅバンド、Ｓバンド、Ｃバンド、およびＬバンドのうち少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つによって伝送する低密度波長分割多重モードで動作することがきる。１つの好ましい実施の形態において、このシステムは１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍの１つ以上の波長で動作する。１つの実施の形態において、この伝送システムは、時分割多重（ＴＤＭ）又は波長分割多重のいずれかにより、少なくとも４０Ｇｂｐｓで動作するファイバーを用いている。従って、特定の実施の形態によれば、前記システムは送信機、受信機、および送信機と受信機との間に配される少なくとも４０Ｇｂｐｓのデータ伝送速度を有する本発明の光ファイバーを備えている。
【００５８】
前記の説明は本発明の例示に過ぎず、クレームによって規定される本発明の本質および特徴を理解するための概要を説明するためのものである。添付図面は本発明の理解を深めるためのものであり、本明細書の一部を構成する。添付図面は本発明の特徴および実施の形態を示しており、その説明と共に、本発明の原理および動作を説明するものである。添付クレームによって規定される本発明の精神および範囲を逸脱せずに、本明細書で説明した本発明の好ましい実施の形態に各種変更が加えられ得ることは当業者にとって明白である。
【符号の説明】
【００５９】
２０      コア
２２      中心コア領域
２４      第１環状コア領域
２６      第２環状コア領域
３０      クラッド領域
３２      第１環状クラッド領域
３４      第２環状クラッド領域
３６      第３環状クラッド領域 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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