(57)【要約】  少なくとも１つの実施形態によれば、グレーデッドインデックス型マルチモードファイバ（１０）は、（ｉ）ＧｅＯ２と１〜１２モル％のＰ２Ｏ５を共添加したシリカベースのコア（２０）であって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの範囲の波長（λ）で１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であるコア（２０）と、（ｉｉ）コアを取り囲むシリカベースのクラッド領域（２００）と、を含み、ファイバは開口数ＮＡを有し、０．１８５＜ＮＡ＜０．２５（より好ましくは０．１８５≦ＮＡ≦０．２３）である。好ましくは、コア（２０）を取り囲むシリカベースのクラッド領域（２００）の屈折率は純シリカの屈折率より低い。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グレーデッドインデックス型マルチモードファイバにおいて、
（ｉ）ＧｅＯ２と、０．５〜１２モル％の最大量のＰ２Ｏ５を共添加したシリカベースのコアであって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの範囲内にある波長（λ）で１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であるコアと、
（ｉｉ）前記コアを取り囲むシリカベースのクラッド領域と、
を含み、
前記ファイバの開口数が０．１８５〜０．２３であることを特徴とするグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【請求項２】
前記コアが、約２００〜２０００重量ｐｐｍのＣｌと、１．２重量％未満の他の屈折率変更ドーパントと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【請求項３】
（ｉ）前記シリカベースのクラッド領域の屈折率が純シリカの屈折率より低く、および／または（ｉｉ）前記シリカベースのクラッド領域が、Ｆと、任意選択的にＧｅＯ２を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【請求項４】
前記コアが、ＧｅＯ２と約１〜９モル％のＰ２Ｏ５を、最大ＧｅＯ２と最大Ｐ２Ｏ５の濃度合計が１９モル％を超えないように含み、
（ａ）前記ファイバの開口数ＮＡが０．１９５〜０．２５であり、そのバンド幅が２ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、その中心が９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長にあり、および／または
（ｂ）前記バンド幅が約８５０ｎｍで＞７５０ＭＨｚ−Ｋｍである
ことを特徴とする請求項１に記載のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【請求項５】
前記バンド幅が、（ｉ）約８５０ｎｍで＞１５００ＭＨｚ−Ｋｍであり、または（ｉｉ）約９８０ｎｍで＞１５００ＭＨｚ−Ｋｍであり、または（ｉｉｉ）約１３００ｎｍで＞５００ＭＨｚ−Ｋｍであることを特徴とする請求項４に記載のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【請求項６】
凹屈折率領域の体積平均Ｇｅ濃度が少なくとも０．５重量％であることを特徴とする請求項４に記載のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【請求項７】
前記フッ素添加シリカベース領域の体積が１００平方マイクロメートルパーセントより大きく、３００平方マイクロメートルパーセント未満であることを特徴とする請求項４に記載のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【請求項８】
前記ファイバのコアがＸモル％のＧｅＯ２とＹモル％のＰ２Ｏ５を有し、１≦Ｘ／Ｙ≦８であることを特徴とする請求項４に記載のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【請求項９】
前記ファイバの８５０ｎｍでのマクロベンド損失が０．２５ｄＢ／巻未満であることを特徴とする請求項１、４または８に記載のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバ。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は２０１１年１１月４日に出願された米国特許出願第１３／２８９，０２１号明細書の優先権の利益を主張するものであり、その内容に依拠し、その全文を参照によって本願に援用する。
【技術分野】
【０００２】
本件は一般に光ファイバに関し、詳しくはグレーデッドインデックス型光ファイバに関し、より詳しくはグレーデッドインデックス型の酸化ゲルマニウム−リン共添加マルチモードファイバに関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本件のいくつかの実施形態は、ファイバのコアに酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２）とリンを共添加した光ファイバに関する。
【０００４】
少なくとも１つの実施形態によれば、グレーデッドインデックス型マルチモードファイバは、（ｉ）ＧｅＯ２と１〜１２モル％のＰ２Ｏ５を共添加したシリカベースのコアであって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの範囲の波長（λ）で１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であるコアと、（ｉｉ）コアを取り囲むシリカベースのクラッド領域と、を含み、ファイバは開口数ＮＡを有し、０．１８５≦ＮＡ≦０．２５（より好ましくは０．１８５≦ＮＡ≦０．２３）である。好ましくは、コアを取り囲むシリカベースのクラッド領域の屈折率は純シリカのそれより低い。いくつかの実施形態において、このシリカベース領域は、Ｆでダウンドープされ、所望によりＧｅを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、このシリカベースのクラッド領域は、ランダムに、または非周期的に分散されたボイド（例えば、気体が充填されている）を含む。
【０００５】
いくつかの実施形態において、コアは約２００〜２０００重量ｐｐｍのＣｌと、１．２重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを含む。
【０００６】
いくつかの実施形態において、シリカベースのコアは、ＧｅＯ２（例えば、最大濃度０．５モル％〜１１モル％）と最大濃度約１〜１１モル％のＰ２Ｏ５を、ＧｅＯ２とＰ２Ｏ５の合計が１９モル％を超えないように含む。好ましくは、ＧｅＯ２とＰ２Ｏ５の合計は１２モル％を超えず、さらにより好ましくは１０モル％を超えない。好ましくは、ファイバの開口数ＮＡは約０．１８５〜０．２５（例えば、０．１８５≦ＮＡ≦０．２３、または０．１８５≦ＮＡ≦０．２１５、または０．１９５≦ＮＡ≦０．２２５、または２≦ＮＡ≦２．１）であり、８００ｎｍ〜９００ｎｍの少なくとも１つの波長でのバンド幅は２ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。
【０００７】
１つの実施形態によれば、グラディエントインデックス型マルチモードファイバは、（ｉ）ＧｅＯ２と約１〜９重量％のＰ２Ｏ５と約２００〜２０００重量ｐｐｍのＣｌと約１〜９重量％のＰ２Ｏ５と１重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコアであって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長、好ましくは８５０ｎｍで１．８≦α１≦２．２５、１．９≦α２≦２．２５であるコアと、（ｉｉ）コアを取り囲み、Ｆと、所望によりＧｅＯ２を含み、屈折率が純シリカのそれより低いシリカベースの領域と、を含む。ファイバは０．１８５〜０．２１５の開口数を有する。
【０００８】
いくつかの実施形態によれば、マルチモードファイバは、（ｉ）ＧｅＯ２と約０．５〜１０モル％のＰ２Ｏ５（好ましくは１〜８モル％）と約１重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコアであって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長（好ましくは８５０ｎｍ）で１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であり、物理的コア径Ｄｃを有し、Ｄｃ＝２Ｒ１であり、２５≦Ｄｃ≦５５マイクロメートルであり、いくつかの実施形態においては２５≦Ｄｃ≦４５マイクロメートルであるコアと、（ｉｉ）（ａ）コアを取り囲み、Ｆと、所望によりＧｅＯ２を含み、（ｂ）屈折率が純シリカのそれより低いシリカベースのクラッド領域と、を含む。ファイバ１０の開口数は０．１８５〜０．２１５であり、８００〜９００ｎｍの範囲内にある少なくとも１つの波長におけるバンド幅が２ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。
【０００９】
いくつかの実施形態によれば、マルチモードファイバは、（ｉ）ＧｅＯ２と約０．５〜１０モル％のＰ２Ｏ５（好ましくは１〜８モル％）と約１重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコアであって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長（好ましくは８５０ｎｍ）で１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であり、物理的コア径Ｄｃを有し、Ｄｃ＝２Ｒ１であり、４５≦Ｄｃ≦５５マイクロメートルであるコアと、（ｉｉ）（ａ）コアを取り囲み、Ｆと、所望によりＧｅＯ２を含み、（ｂ）屈折率がシリカのそれより低いシリカベースのクラッド領域と、を含む。ファイバ１０の開口数は０．１８５〜０．２１５であり、８００〜９００ｎｍの範囲内にある少なくとも１つの波長におけるバンド幅が２ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。
【００１０】
いくつかの実施形態によれば、マルチモードファイバは、（ｉ）ＧｅＯ２と約１〜１１モル％のＰ２Ｏ５と約１重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコアであって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長、好ましくは８５０ｎｍで１．８≦α１≦３．４、１．９≦α２≦２．４であり、コア径Ｄｃを有し、４５≦Ｄｃ≦５５マイクロメートルであるコアと、（ｉｉ）（ａ）コアを取り囲み、Ｆと、所望によりＧｅＯ２を含み、（ｂ）屈折率がシリカのそれより低いシリカベースのクラッド領域と、を含む。ファイバ１０の開口数は０．１８５〜０．２１５であり、８００〜９００ｎｍの範囲内にある少なくとも１つの波長におけるバンド幅が２ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、９００ｎｍ〜１３００ｎｍの範囲内にある少なくとも１つの波長におけるバンド幅が２ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。
【００１１】
いくつかの実施形態によれば、マルチモードファイバは、グレーデッドインデックス型コアを有し、第一のピーク波長λｐ１が８００〜９００ｎｍの範囲内にあり、第二のピーク波長λｐ２が９５０〜１７００ｎｍの波長範囲内にあることを特徴とするバンド幅を提供する。いくつかの実施形態によれば、マルチモードファイバは、λｐ１が８００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内にあり、λｐ２が９５０〜１６７０ｎｍの範囲内にあることを特徴とするバンド幅を提供する。いくつかの実施形態において、ファイバコアのＰ２Ｏ５の最大濃度（モル％）はＧｅＯ２の最大濃度より大きい。
【００１２】
いくつかの実施形態によれば、マルチモードファイバはグレーデッドインデックス型コアを有する。２つのドーパント、酸化ゲルマニウムとリンの各々の、マルチモードファイバのコアに付与される濃度は半径とともに変化し、２つのアルファパラメータ、α１とα２により定義される。すなわち、酸化ゲルマニウムドーパントの濃度は半径とともにアルファパラメータ、α１とα２に応じて変化し、リンドーパントの濃度も同様である。本明細書で開示される２つのドーパントの濃度はまた、光ファイバの屈折率のα形状全体の、波長に伴う感度を低下させ、これはこのようなファイバの製造中の生産歩留りを向上させるのに役立つ可能性があり、これが廃棄物とコストの削減につながる。本明細書において使用されるかぎり、グレーデッドインデックス型という用語は、その屈折率が全体として２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長、好ましくは８５０ｎｍで１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であるマルチモード光ファイバを指す。
【００１３】
いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、少なくとも０．０４μｍ、好ましくは少なくとも０．０５μｍ、より好ましくは少なくとも０．１０μｍ、さらにより好ましくは少なくとも０．１５μｍの波長範囲幅で、０．２５ｎｓ／ｋｍ未満（約０．７５ＧＨｚ−ｋｍより大きい）のＲＭＳパルス幅拡張を提供し、波長範囲の中心は約０．８５μｍである。いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、少なくとも０．０４μｍ、好ましくは少なくとも０．０５μｍ、より好ましくは少なくとも０．１０μｍ、さらにより好ましくは少なくとも０．１５μｍの波長範囲幅で、０．２ｎｓ／ｋｍ未満（約０．９３ＧＨｚ−ｋｍより大きく、例えば０．９５ＧＨｚ−ｋｍまたはそれ以上）のＲＭＳパルス幅拡張を提供し、波長範囲の中心は約０．８５μｍである。いくつかの実施形態において、０．２ｎｓ／ｋｍ未満のＲＭＳパルス幅拡張は少なくとも０．２０μｍの波長範囲幅で提供され、波長範囲は好ましくは中心が０．８〜０．９μｍの範囲内のある波長（例えば、約０．８５μｍ）にある。いくつかの実施形態において、約０．１ｎｓ／ｋｍ未満（約２ＧＨｚ−ｋｍより大きい）のＲＭＳバルス幅拡張は、少なくとも０．２０μｍの波長範囲幅で提供され、波長幅は好ましくは中心が０．８〜０．９μｍの範囲内のある波長（例えば、約０．８５μｍ）にある。
【００１４】
いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、少なくとも０．０４μｍ、好ましくは少なくとも０．０５μｍ、より好ましくは少なくとも０．１０μｍ、さらにより好ましくは少なくとも０．１５μｍの波長範囲幅で、０．０２ｎｓ／ｋｍ未満のＲＭＳパルス幅拡張を提供し、波長範囲の中心は約０．８５μｍである。いくつかの実施形態において、０．０２ｎｓ／ｋｍ未満のＲＭＳパルス幅拡張は少なくとも０．２０μｍの波長範囲幅で提供され、波長範囲は好ましくは中心が０．８〜０．９μｍの範囲内のある波長（例えば、約０．８５μｍ）にある。
【００１５】
いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、少なくとも０．０４μｍ、好ましくは少なくとも０．０５μｍ、より好ましくは少なくとも０．１０μｍ、さらにより好ましくは少なくとも０．１５μｍの波長範囲幅で、２ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅を提供し、波長範囲の中心は約０．８５μｍである。いくつかの実施形態において、０．２ｎｓ／ｋｍ未満のＲＭＳパルス幅拡張は少なくとも０．２０μｍの波長範囲幅で提供され、波長範囲は好ましくは中心が０．８〜０．９μｍの範囲内のある波長（例えば、約０．８５μｍ）にある。いくつかの実施形態において、コアは好ましくはグレーデッドインデックス型の分布を有する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、少なくとも０．０４μｍ、好ましくは少なくとも０．０５μｍ、より好ましくは少なくとも０．１０μｍ、さらにより好ましくは少なくとも０．１５μｍの波長範囲幅で、４ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅を提供し、波長範囲の中心は約０．８５μｍである。いくつかの実施形態において、０．２ｎｓ／ｋｍ未満のＲＭＳパルス幅拡張は少なくとも０．２０μｍの波長範囲幅で提供され、波長範囲は好ましくは中心が０．８〜０．９μｍの範囲内のある波長（例えば、約０．８５μｍ）にある。いくつかの実施形態において、コアは好ましくはグレーデッドインデックス型の分布を有する。
【００１７】
いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、０．８５μｍで２ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅と０．９８μｍで０．７５ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、０．８５μｍで２ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅と０．９８μｍで１．５ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、０．８５μｍで２ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅と０．９８μｍで２ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、０．８５μｍで２ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅と１．３μｍで０．７５ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、０．８５μｍで２ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅と０．９８〜１．６６μｍの少なくとも１つの波長で１ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅を提供する。いくつかの実施形態において、本明細書で開示されるＭＭＦの屈折率分布は、０．８５μｍで４ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅と０．９８〜１．６６μｍの少なくとも１つの波長で１ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅を提供する。いくつかの実施形態において、コアは好ましくはグレーデッドインデックス型の分布を有する。
【００１８】
１つの実施形態群において、第一の波長範囲は中心が約０．８５μｍにあり、第二の波長範囲は中心が約１．４μｍ未満のある波長にある。他の実施形態群において、第一の波長範囲は中心が約０．８５μｍにあり、第二の波長範囲は中心が約１．５６μｍにある。
【００１９】
その他の特徴と利点は、以下の詳細な説明の中に記されており、一部は当業者にとって、説明から容易に明らかとなり、また本願の説明文と特許請求の範囲に記され、また添付の図面に示される実施形態を実施することによって認められるであろう。
【００２０】
当然のことながら、上記の一般的な説明と以下の詳細な説明はどちらも例示にすぎず、特許請求の範囲の性質と特徴を理解するための概観または骨子を提供するものと意図される。
【００２１】
添付の図面は理解を深めるために提供され、本明細書の中に含められ、その一部を構成する。図面は１つまたは複数の実施形態を示しており、図面と共に各種の実施形態の原理と動作を説明するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本明細書において開示される光ファイバの１実施形態の断面図を概略的に示す。
【図２Ａ】グレーデッドインデックス型マルチモードファイバの１実施形態の概略的屈折率分布を示す。
【図２Ｂ】グレーデッドインデックス型マルチモードファイバの他の実施形態の概略的屈折率分布を示す。
【図２Ｃ】図２Ａに対応する１つの例示的なファイバに関する、ドーパント濃度ＣＧｅとＣｐ対正規化コア半径のグラフである。
【図３】コアに酸化ゲルマニウムだけを有する比較用のグレーデッドインデックス型マルチモードファイバのコアにおけるＧｅドーパント濃度分布を概略的に示す。
【図４】図３Ａのファイバの波長の関数としての二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅拡張を示す。
【図５】Ｇｅ−Ｐ共添付ファイバのいくつかの例示的な実施形態に関する波長の関数としての二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅拡張を示す。
【図６】Ｇｅ−Ｐ共添加ファイバのいくつかの実施形態に関する第二の波長範囲の中心波長の変化を示す。
【図７】Ｇｅ−Ｐ共添加ファイバのいくつかの実施形態に関する、１３１０ｎｍでの二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅拡張（ｎｓ／ｋｍ）対ファイバコア内のＰ添加レベルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
その他の特徴と利点は、以下の詳細な説明の中に記されており、一部は当業者にとって、説明から容易に明らかとなり、また本願の説明文と特許請求の範囲に記され、また添付の図面に示される実施形態を実施することによって認められるであろう。
【００２４】
「屈折率分布」は、屈折率または相対的屈折率と導波路ファイバの間の関係である。
【００２５】
「相対的屈折率パーセント」とは、Δ％＝１００×（ｎｉ２−ｎｃ２）／２ｎｉ２として定義され、ｎｉは、別に指定されないかぎり、領域ｉでの最大屈折率であり、ｎｃは純シリカの屈折率である。本明細書で使用されるかぎり、相対的屈折率は、別に指定されないかぎり、Δ（およびδ）で表され、その値は「％」の単位で示される。「アップドーパント」とは、本明細書において、純粋な無添加のＳｉＯ２と比べて屈折率を上昇させる性質を有するドーパントと考える。「ダウンドーパント」とは、本明細書において、純粋な無添加のＳｉＯ２と比べて屈折率を下降させる性質を有するドーパントと考える。アップドーパント以外の１つまたは複数のドーパントは、光ファイバのうち、正の相対的屈折率を有する領域の中にありうる。ダウンドーパントは、ダウンドーパント以外の１つまたは複数のドーパントを一緒にした時に、光ファイバのうち、正の相対的屈折率を有する領域の中にありうる。酸化ゲルマニウム、Ｇｅ、ＧｅＯ２は、本明細書中では互換的に使用され、ＧｅＯ２を指す。リン、Ｐ、Ｐ２Ｏ５は、本明細書中では互換的に使用され、Ｐ２Ｏ５を指す。
【００２６】
光学コア径は、“Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ−Ｆｉｂｅｒ  Ｇｅｏｍｅｔｒｙ”と題するＩＥＣ６０７９３−１−２０に記載された方法を使って、特に“Ｍｅｔｈｏｄ  Ｃ：Ｎｅａｒ−ｆｉｅｌｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ”と題するその付属書Ｃに概説されている基準試験方法を使って測定される。この方法を用いた結果から光学コアの半径を計算するためには、セクションＣ４．２．２に従って１０〜８０フィットを適用して光学コア径を求め、これを２で割って光学コアの半径を得た。μｍとマイクロメートルという用語はマイクロメートルの単位の距離を指し、本明細書においては互換的に使用される。
【００２７】
本明細書中で使用されるかぎり、ファイバの開口数（ＮＡ）とは、“Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｓｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ−Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ”と題するＴＩＡ  ＳＰ３−２８３９−ＵＲＶ２  ＦＯＴＰ−１７７  ＩＥＣ−６０７９３−１−４３に記載された方法で測定される開口数を意味する。
【００２８】
マクロベンド性能は、ＦＯＴＰ−６２（ＪＥＣ−６０７９３−１−４７）に従って、直径１０ｍｍの心棒に１回巻き回し、エンサークルドフラックス（ＥＦ）励振条件（これは、制限励振条件とも呼ばれる）を使って曲げによる減衰の増大を測定することにより判定される。エンサークルドフラックスは、直径２５ｍｍの心棒の中心点付近に１回巻き回して配置された長さ２ｍのＩｎｆｉｎｉＣｏｒ（登録商標）の５０マイクロメートルコア光ファイバの入射端に全モードパルスを励振させることによって測定される。ＩｎｆｉｎｉＣｏｒ（登録商標）の５０マイクロメートルコア光ファイバの射出端は被験ファイバに接合され、曲げ損失測定値は所定の曲げ条件の減衰の、曲げられていない時の減衰との差である。全モード励振伝送帯域は、ＦＯＴＰ−２０４に従って全モード励振を使って測定される。
【００２９】
図１に示すように、本明細書において開示される実施形態の光ファイバ１０、シリカベースのコア２０と、コアを取り囲み、これと直接隣接する（すなわち、接触する）シリカベースのクラッド層（またはクラッド）２００と、を含む。好ましくは、ファイバの開口数ＮＡは０．１８５〜０．２５（例えば、または０．１９５〜０．２５、または０．１８５〜０．２１５、または０．１９５〜０．２２５、または２〜２．１）である。好ましくは、ファイバのバンド幅は２ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、中心は９００ｎｍ〜１３００ｎｍの波長にある。
【００３０】
コア２０は、ｒ＝０の中心線から最も外側のコア半径Ｒ１までに及ぶ。クラッド２００は、半径Ｒ１から最も外側のコア半径Ｒｍａｘまでに及ぶ。いくつかの実施形態において、光ファイバ１０のクラッド２００は、コアを取り囲み、屈折率がシリカのそれより低いシリカベースの領域５０を含む。シリカベースのクラッド領域５０は、例えばＦと、所望によりＧｅＯ２を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、このシリカベースのクラッド領域５０は、ランダムに、または非周期的に分散されたボイド（例えば、気体が充填されている）を含む。他の実施形態において、外側クラッド層６０がクラッド領域５０を取り囲む。いくつかの実施形態において、光ファイバ１０のクラッド２００は、コアを取り囲み、屈折率が外側クラッド層６０のそれより低いシリカベースの領域５０を含む。
【００３１】
いくつかの実施形態において、所望により設けられるシリカベースの内側クラッド層３０がコア２０とダウンドープ領域５０の間にある。これらの実施形態では、クラッド２００は相対的屈折率分布、ΔＣＬＡＤ（ｒ）を有する。光ファイバ１０のある例示的な相対的屈折率分布の概略が図２Ａに示されている。いくつかの実施形態において、ダウンドープ領域５０はコア２０から幅Ｗ２＝Ｒ２−Ｒ１だけずれており、したがって、この領域はｒ＝Ｒ２から始まり、ｒ＝Ｒ４で終わり、幅Ｗ４＝Ｒ４−Ｒ３とＷ５＝Ｒ４−Ｒ２を有する（例えば、図２Ａ参照）。他の実施形態において、ダウンドープ領域５０は、コア２０と直接接触し、長方形または台形の断面を有していてもよく、したがって、この領域はｒ＝Ｒ１から始まり、ｒ＝Ｒ４で終わり、幅Ｗ４＝Ｒ４−Ｒ３とＷ５＝Ｒ４−Ｒ２を有する（例えば、この例ではＲ２＝Ｒ１であり、図２Ｂ参照）。クラッド２００はＲ４から最も外側のクラッド半径Ｒｍａｘにまで及ぶ。いくつかの実施形態において、クラッド２００はＧｅ−Ｐ共添加シリカ（たとえば、層３０および／または６０）を含む。いくつかの実施形態において、クラッド２００はフッ素添加シリカを例えば層５０の中に含む。例えば、いくつかの実施形態において、シリカベースの領域５０（本明細書では凹屈折率領域ともいう）は、シリカクラッド（例えば、純シリカのクラッド層６０）または領域６０内の無添加のシリカによって取り囲まれる。これは例えば、図２Ａと２Ｂに図示されている。コア２０とクラッド２００は光ファイバ１０のガラス部分を形成する。いくつかの実施形態において、クラッド２００は１つまたは複数の被膜２１０、例えばアクリレートポリマで被覆されている。
【００３２】
コドーパントが添加された不純物添加シリカコアの第一の実施形態において、屈折率は下式（式１）によって表すことができる。
【００３３】
【数１】
2014535078.tif 000003
【００３４】
式中、Δ１とΔ２は、それぞれドーパント１と２による屈折率の変化である。最適化された分布の場合、Δ１とΔ２は以下の条件（式２）を満たす。
【００３５】
【数２】
2014535078.tif 000004
【００３６】
式中、Δ＝Δ１＋Δ２であり、ｎ０は中心Ｒ＝０での屈折率であり、ｍ０はｎ０での材料分散である。
出願人は、以下のように、式３と式４（および式５〜８）における相対的屈折率変化を説明するために、２つのパラメータｘ１とｘ２を紹介する。
【００３７】
【数３】
2014535078.tif 000005
【００３８】
【数４】
2014535078.tif 000006
【００３９】
式中
【００４０】
【数５】
2014535078.tif 000007
【００４１】
【数６】
2014535078.tif 000008
【００４２】
【数７】
2014535078.tif 000009
【００４３】
【数８】
2014535078.tif 000010
【００４４】
式中、ｎａ１とｎｂ１は、それぞれドーパント１と２に（すなわち、ＧｅＯ２とＰ２Ｏ５に）対応するファイバコアの中心の屈折率であり、ｎａ２とｎｂ２は、それぞれドーパント１と２に対応するファイバコアの縁部における屈折率であり、ｎｓは純シリカの屈折率であり、式９に示されるとおりである。
【００４５】
【数９】
2014535078.tif 000011
【００４６】
上記の定義を使用して、ドーパント濃度分布は式１０と式１１に示されるように表現できる。
【００４７】
【数１０】
2014535078.tif 000012
【００４８】
【数１１】
2014535078.tif 000013
【００４９】
式中、Ｃａ１とＣｂ１は、それぞれドーパント１と２に対応するファイバコアの中心のドーパント濃度であり、Ｃａ２とＣｂ２は、それぞれドーパント１と２に対応するファイバコアの縁部におけるドーパント濃度であり、ｘ１とｘ２は、それぞれ第一と第二のドーパント（例えば、ＧｅＯ２とＰ２Ｏ５）に関するパラメータであり、ドーパント濃度の径分布に対する２つのドーパントの寄与を説明する重み係数である。パラメータｘ１とｘ３の値は、２つのドーパントの濃度が常に正であるように選択される。ドーパント濃度は、モル％の単位で表現でき、または重量％に変換できる。
【００５０】
より詳しくは、Ｇｅ−Ｐ共添加コアを有するファイバの実施形態において、酸化ゲルマニウムは、グレーデッドインデックス型マルチモード光ファイバ１０のコア２０の中に、酸化ゲルマニウムドーパント濃度分布ＣＧｅ（ｒ）（すなわち、Ｃａ（ｒ）＝ＣＧｅ（ｒ））となるように付与される。コア２０は、０より大きいか、これと等しい中心線における中心酸化ゲルマニウム濃度Ｃａ１＝ＣＧｅ１と、Ｒ１での最も外側の酸化ゲルマニウム濃度ＣＧｅ２を有し、ＣＧｅ２は０より大きいか、それと等しい。リン（Ｐ）は、グレーデッドインデックス型マルチモード光ファイバ１０のコア２０の中に、リンドーパント濃度分布ＣＰ（ｒ）−すなわち（すなわち、Ｃｂ（ｒ）＝ＣＰ（ｒ））となるように付与される。グレーデッドインデックス型コア２０は、０より大きいか、これと等しい中心線における中心リン濃度Ｃｂ１＝ＣＰ１と、Ｒ１での最も外側のリン濃度ＣＰ２を有し、ＣＰ２は、コア内のリン濃度Ｃｐ（ｒ）の分布に応じて０より大きいか、それと等しい。ファイバのＧｅとＰドーパント濃度分布のＣＧｅ（ｒ）とＣＰ（ｒ）の一例を図２Ｃに示す。
【００５１】
酸化ゲルマニウムドーパント濃度分布ＣＧｅ（ｒ）はそれゆえ、以下の式１２によって定義される。
【００５２】
【数１２】
2014535078.tif 000014
【００５３】
リンドーパント濃度分布ＣＰ（ｒ）はそれゆえ、以下の式１３によって定義される。
【００５４】
【数１３】
2014535078.tif 000015
【００５５】
２つのドーパント、酸化ゲルマニウムとリンの各々がマルチモードファイバのコアの中に付与される濃度は、半径に伴って変化し、光ファイバ１０の２つのアルファパラメータα１とα２によって定義され、これらは各々約２である。いくつかの実施形態において、１．９０≦α１≦２．２５、１．９０≦α２≦２．２５である。いくつかの実施形態において、１．９０≦α１≦２．１０、１．９０≦α２≦２．１０である。
【００５６】
ｎＧｅ１とｎＰ１がそれぞれドーパント１と２（これらの実施形態ではＧｅとＰ）に対応するファイバコアの中心の屈折率であり、ｎＧｅ２とｎＰ２がそれぞれドーパント１と２（それぞれＧｅとＰ）に対応するファイバコアの縁部での屈折率であり、ｎｓが純シリカの屈折率であり、ｎ０２＝ｎＧｅ１２＋ｎＰ１２−ｎｓ２であるとすると、以下のパラメータを定義でき、δＧｅ１＝ｎＧｅ１２−ｎｓ２，δＧｅ２＝ｎＧｅ２２−ｎｓ２，δＰ１＝ｎｐ１２−ｎｓ２、δＰ２＝ｎｐ２２−ｎｓ２、これは式１４と式１５に示され、
【００５７】
【数１４】
2014535078.tif 000016
【００５８】
および
【００５９】
【数１５】
2014535078.tif 000017
【００６０】
ＧｅとＰが共添加された光ファイバコアの屈折率分布は式１６で示される。
【００６１】
【数１６】
2014535078.tif 000018
【００６２】
ドーパント分布パラメータ、ｘ１（Ｇｅに関する）とｘ２（Ｐに関する）は好ましくは、各々、−１０〜＋１０である。より好ましくは、−３＜ｘ１＜３、−３＜ｘ２＜３である。いくつかの実施形態において、−１＜ｘ１＜１、−１＜ｘ２＜１、たとえば、０．１＜ｘ１＜１、０．１＜ｘ２＜１、または０．３＜ｘ１＜０．７、０．３＜ｘ２＜０．７である。いくつかの実施形態において、０．４＜ｘ１＜０．６、０．４＜ｘ２＜０．６である。いくつかの実施形態において、ｘ１＝ｘ２であり、またいくつかの実施形態においてｘ１はｘ２と等しくないことがわかる。パラメータｘ１とｘ２の値は、ＧｅＯ２とＰ２Ｏ５のドーパント濃度が常に正となるように選択される。
【００６３】
いくつかの実施形態において、Ｒ１にリンが存在し、酸化ゲルマニウムは存在せず、すなわちＣＰ２は０より大きく、ＣＧｅ２は０と等しい。これらの実施形態において、クラッド２００はｒ＝Ｒ１でのコアの屈折率と一致するように、フッ素を含む。
【００６４】
いくつかの実施形態において、Ｒ１に酸化ゲルマニウムとリンがどちらも存在し、すなわち、ＣＰ２は０より大きく、ＣＧｅ２も０より大きい。これらの実施形態では、クラッド２００はｒ＝Ｒ１におけるコアの屈折率と一致するようにフッ素を含んでいてもよく、またはクラッド２００は、Ｒ１でのフッ素による屈折率の低下を相殺するのに十分な、屈折率増大のための酸化ゲルマニウムがＲ１にある実施形態では、フッ素とＧｅを含んでいてもよい。
【００６５】
好ましくは、ＣＧｅ（ｒ）は半径がｒ＝０からｒ＝Ｒ１に増大するのにつれて減少し、ＣＰ（ｒ）もまた、半径がｒ＝０からｒ＝Ｒ１に増大するのにつれて減少する。より好ましくは、ＣＧｅ（ｒ）は半径がｒ＝０からｒ＝Ｒ１に増大するのにつれて単調に減少し、ＣＰ（ｒ）もまた、半径がｒ＝０からｒ＝Ｒ１に増大するのにつれて単調に減少する。さらにより好ましくは、ＣＧｅ（ｒ）は半径がｒ＝０からｒ＝Ｒ１に増大するのにつれて減少して、ＣＰ１は非ゼロであり、ＣＰ（ｒ）もまた、半径がｒ＝０からｒ＝Ｒ１に増大するのにつれて減少して、ＣＰ１が非ゼロである。さらに好ましくは、ＣＧｅ（ｒ）は半径がｒ＝０からｒ＝Ｒ１に増大するのにつれて単調に減少して、ＣＧｅ１が非ゼロであり、ＣＰ（ｒ）が、半径がｒ＝０からｒ＝Ｒ１に増大するのにつれて単調に減少して、ＣＧｅ２とＣＰ２の少なくとも一方が０である。いくつかの実施形態において、ＣＧｅ２とＣＰ２がどちらもゼロである。
【００６６】
１つの実施形態群において、コア２０のあらゆる地点の酸化ゲルマニウム濃度は１２モル％を超えず、好ましくは１１モル％を超えず（すなわち、ＣＧ（ｒ）≦１１モル％）、最も好ましくは１０モル％を超えない。例えば、０．５モル％＜ＣＧｅＭＡＸ≦１１モル％または１モル％＜ＣＧｅＭＡＸ≦１０モル％である。これらの実施形態において、コアのあらゆる地点の（ｒ＝０〜ｒ＝Ｒ１のｒのすべての値での）Ｐ２Ｏ５濃度は０〜１２モル％であり、Ｐ２Ｏ５の最大濃度は好ましくは０．５モルより大きい。好ましくは、Ｐ２Ｏ５の最大濃度は１０モル％未満である。好ましくは、１モル％＜ＣＧｅＭＡＸ≦１１モル％（例えば、１モル％＜ＣＧｅＭＡＸ≦１０モル％、１モル％＜ＣＰＭＡＸ≦８モル％、および／または１モル％＜ＣＰＭＡＸ≦１０モル％）である。好ましくは、５モル％＜（ＣＧｅＭＡＸ＋ＣＰＭＡＸ）≦１９モル％、より好ましくは５モル％＜（ＣＧｅＭＡＸ＋ＣＰＭＡＸ）≦１５モル％である。例えば、ｘ１＝ｘ２＝０．５であると、８モル％＜（ＣＧｅＭＡＸ＋ＣＰＭＡＸ）≦１０モル％）である。これらのパラメータによって、高いバンド幅（例えば、８５０ｎｍで＞２ＧＨｚ−Ｋｍ、および９８０および／または１０６０ｎｍ）で＞１ＧＨｚ−Ｋｍを持ち、ＶＣＳＥＬ技術とＦＯＴＰ基準に適合するＮＡ（すなわち、０．１８５≦ＮＡ≦０．２１５）を有する光ファイバが得られる。
【００６７】
いくつかの実施形態において、コアのあらゆる地点の（ｒ＝０〜ｒ＝Ｒ１のｒのすべての値での）最大Ｐ２Ｏ５濃度は１０〜１モル％であり、いくつかの実施形態において、好ましくは９〜０モル％であり、最大Ｐ２Ｏ５濃度は０．５〜９モル％、例えば３〜９モル％、または５〜９モル％、または６．５〜８モル％で変化する。いくつかの実施形態において、コア２０の酸化ゲルマニウム濃度（モル％）は、（ｒ＝０〜ｒ＝Ｒ１のｒのすべての値で）１０〜０モル％、他の実施形態では、６〜０モル％で変化し、最大酸化ゲルマニウム濃度は、０．５〜１０モル％であり、また別の実施形態では、１〜９モル％である。いくつかの実施形態において、コア２０のＰ２Ｏ５濃度（モル％）は、９〜０、他の実施形態では８〜１、他の実施形態では１０〜０．５モル％で変化する。
【００６８】
より詳しくは、コア２０は、グレーデッドインデックス型屈折率分布を提供するに十分な酸化ゲルマニウムとリンを共添加したシリカを含む。２つのドーパント、酸化ゲルマニウムとリンは、マルチモードファイバのコアに付与される濃度は、半径と共に変化し、２つのアルファパラメータ、α１とα２で定義される。すなわち、酸化ゲルマニウムドーパントの濃度は半径と共に、アルファパラメータ、α１とα２の関数として変化し、リンドーパントの濃度も同様である。本明細書で開示される２つのドーパントの濃度はまた、光ファイバの屈折率のα形状全体の、波長に伴う感度を低下させ、これはこのようなファイバの製造中の生産歩留りを向上させるのに役立つ可能性があり、これが廃棄物とコストの削減につながる。本明細書において使用されるかぎり、グレーデッドインデックス型という用語は、その屈折率の全体のαが約２であるマルチモード光ファイバを指す。
【００６９】
いくつかの例示的な実施形態において、グレーデッドインデックス型ファイバ１０は、（ｉ）ＧｅＯ２と最大濃度約１〜１０モル％のＰ２Ｏ５と約２００〜２０００重量ｐｐｍのＣｌと１モル％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコア２０であって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長（好ましくは８５０ｎｍ）で１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であるコアと、（ｉｉ）コア２０を取り囲み、Ｆと、所望によりＧｅＯ２を含み、屈折率がシリカのそれより低い少なくとも１つの領域（例えば５０）を有するシリカベースのクラッド２００と、を含む。ファイバ１０のこれらの実施形態の少なくともいくつかの開口数は０．１８５〜０．２１５である。
【００７０】
いくつかの実施形態によれば、ファイバ１０のバンド幅（ＢＷ）は、約８５０ｎｍで７５０ＭＨｚ−Ｋｍより大きく、より好ましくは２ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、さらにより好ましくは４ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、いくつかの実施形態においては７ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。いくつかの実施形態において、ファイバ１０のバンド幅は、約９８０ｎｍおよび／または１０６０ｎｍで１５００ＭＨｚ−Ｋｍより大きく、より好ましくは２ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、さらにより好ましくは４ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、いくつかの実施形態においては７ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。いくつかの実施形態によれば、ファイバ１０のバンド幅は、約１３００ｎｍで１５００ＭＨｚ−Ｋｍより大きく、より好ましくは２ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。いくつかの実施形態において、ファイバ１０のバンド幅（ＢＷ）は、約８５０ｎｍで７５０ＭＨｚ−Ｋｍより大きく、より好ましくは２ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、さらにより好ましくは４ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、いくつかの実施形態においては７ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、ＢＷは９８０ｎｍで１５００ＭＨｚ−Ｋｍより大きく、より好ましくは２ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。いくつかの実施形態において、ファイバ１０のバンド幅（ＢＷ）は、約８５０ｎｍで７５０ＭＨｚ−Ｋｍより大きく、より好ましくは２ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、さらにより好ましくは４ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、いくつかの実施形態においては７ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、ＢＷは１０６０ｎｍで１５００ＭＨｚ−Ｋｍより大きく、より好ましくは２ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。
【００７１】
好ましくは、光ファイバ１０は、λ＝８５０ｎｍでの制限励振曲げ損失（マクロベンド損失）が１０ｍｍ径の心棒上で１．５ｄＢ／巻未満であり、いくつかの実施形態によれば、λ＝８５０ｎｍでの曲げ損失は１０ｍｍ径の心棒上で０．２５ｄＢ／巻満である。
【００７２】
いくつかの実施形態において、低屈折率クラッド領域５０は、ＦとＧｅを含み、凹屈折率領域の体積平均Ｇｅ濃度は少なくとも０．５重量％である。好ましくは、コア２０はクラッド領域５０から少なくとも０．５μｍだけ分離される。あるいは、このクラッド領域は、ランダムに、または非周期的に分散されたボイド（例えば、空気が充填されている）を含んでいてもよい。好ましくは、クラッド領域５０（凹屈折率領域）の体積Ｖは３０平方マイクロメートルパーセント（μｍ２−％）であり、より好ましくは１００平方マイクロメートルパーセントより大きく、３００平方マイクロメートルパーセントより小さい。
【００７３】
いくつかの実施形態によれば、グレーデッドインデックス型マルチモードファイバ１０は、（ｉ）ＧｅＯ２（好ましくはコアの最大ＧｅＯ２は０．５〜９モル％、より好ましくは４〜９モル％）と最大量約０．５〜１１モル％のＰ２Ｏ５と約１重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコア２０であって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長、好ましくは８５０ｎｍで１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であり、コア径と物理的コア径（Ｄｃ＝２Ｒ１）を有し、４５μｍ≦Ｄｃ≦５５μｍである（いくつかの実施形態においては４７≦Ｄｃ≦５３μｍである）コアと、（ｉｉ）コア２０を取り囲み、Ｆと、所望によりＧｅＯ２を含むシリカベースの領域（クラッド２００）と、を含む。
【００７４】
シリカベースのクラッド領域（クラッド層５０）の屈折率はシリカのそれより低い。ファイバ１０の開口数は０．１８５〜０．２１５であり、バンド幅は２ＧＨｚ−Ｋｍより大きく、少なくとも１つのピーク波長が８００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲内にある。いくつかの実施形態によれば、マルチモードファイバは、λｐ１が８００〜９００ｎｍの範囲内にあり、λｐ２が９５０〜１０８０ｎｍの波長範囲内にあることを特徴とするバンド幅を提供する。
【００７５】
いくつかの実施形態によれば、グレーデッドインデックスマルチモードファイバは、（ｉ）（ａ）ＧｅＯ２と、（ｂ）約１〜９重量％のＰ２Ｏ５と、重量約２００〜２０００ｐｍのＣｌと約１重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコア領域であって、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲で１．９５〜２．２５（例えば、２〜２．２５、または２．０５〜２．２）のアルファを有するコアと、（ｉｉ）コア領域を取り囲み、Ｆと、所望によりＧｅＯ２を含み、屈折率がシリカのそれより低いシリカベースの領域５０と、を含み、ファイバの開口数は０．１８５〜０．２５である。
【００７６】
グレーデッドインデックスマルチモードファイバ１０は、好ましくはその凹屈折率領域の体積（すなわち、低屈折率領域５０の体積Ｖ）が４０平方マイクロメートルパーセントより大きく、３００平方マイクロメートルパーセント未満であり、８５０ｎｍでのマクロベンド損失は１０ｍｍ径の心棒上で０．３ｄＢ／巻未満である。いくつかの実施形態によれば、凹屈折率領域の体積Ｖは１００平方マイクロメートルパーセントより大きく、３００平方マイクロメートルパーセント未満であり、ファイバが示すλ＝８５０ｎｍでのマクロベンド損失は１０ｍｍ径の心棒上で０．２５ｄＢ／巻未満である。好ましくは、ファイバ１０は（ｉ）１〜１０モル％（最大）のＧｅＯ２約１〜８モル％（最大）のＰ２Ｏ５と、約１重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコア領域であって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲の中の少なくとも１つの波長、好ましくは８５０ｎｍで１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であり、物理的コア径Ｄｃを有し、４５μｍ≦Ｄｃ≦５５マイクロメートルであり、開口数が０．１８５〜０．２１５であり、２ＧＨｚ−Ｋｍより大きいバンド幅と、８００〜９００ｎｍの範囲内に少なくとも１つのピーク波長λｐを有するシリカベースのコアを有する。いくつかの実施形態において、光ファイバ１０は、第一のピーク波長λｐ１が８００〜９００ｎｍの範囲内にあり、第二のピーク波長λｐ２が９５０〜１６００ｎｍの波長範囲内にあることを特徴とするバンド幅を提供するように構成される。いくつかの実施形態において、ファイバコア２０は約２００〜２０００重量ｐｐｍのＣｌをさらに含む。好ましくは、ファイバコアはＸモル％（最大）のＧｅＯ２とＹモル％（最大）のＰ２Ｏ５を有し、Ｘ＞Ｙである。いくつかの実施形態において、１≦Ｘ／Ｙ≦８である。いくつかの実施形態において、ＧｅＯ２とＰ２Ｏ５の最大濃度は、コア２０の中心にあるか、（中心線窪みのあるコア形状を有するファイバのコア領域では）中心線窪みに直接隣接し、これを取り囲むコア領域にある。好ましくは、コア２０は、ＧｅＯ２と１〜１１（より好ましくは１〜９）モル％（最大）のＰ２Ｏ５を含み、ＧｅＯ２とＰ２Ｏ５の合計が１９モル％を超えないようにし、バンド幅は約８５０ｎｍで＞７５０ＭＨｚ−ＫＭである。好ましくは、λ＝８５０ｎｍでの制限励振曲げ損失は、ファイバを直径１０ｍｍで曲げて測定された場合に０．２５ｄＢ／巻未満である。
【００７７】
いくつかの実施形態によれば、マルチモードファイバは、（ｉ）ＧｅＯ２と約０．５〜１０モル％のＰ２Ｏ５（好ましくは１〜８モル％）と、１重量％未満の他の屈折率変更ドーパントを共添加したシリカベースのコアであって、２つのアルファ、α１とα２を有し、８４０〜１１００ｎｍの波長範囲内の少なくとも１つの波長で１．８≦α１≦２．４、１．９≦α２≦２．４であり、物理的コア径Ｄｃを有し、Ｄｃ＝２Ｒ１であり、２５≦Ｄｃ≦５５マイクロメートルであり、ある実施形態においては２５≦Ｄｃ≦４５マイクロメートルであるコアと、（ｉｉ）（ａ）コアを取り囲み、Ｆと、所望によりＧｅＯ２を含み、（ｂ）屈折率がシリカのそれより低いシリカベースのクラッド領域と、を含む。ファイバ１０の開口数は０．１８５〜０．２１５であり、バンド幅は８００〜９００ｎｍの範囲内の少なくとも１つの波長で２ＧＨｚ−Ｋｍより大きい。
【００７８】
本明細書において開示されるすべての例をモデル化する。
【００７９】
比較例
図３は、０．８５μｍで動作するように意図されたグレーデッドインデックス型の反射率分布を有する比較用のマルチモードファイバのコアにおける酸化ゲルマニウムドーパント濃度分布を概略的に示す。このファイバのコアにはＧｅのみ添加されており、すなわち、リンまたはフッ素を含まない。図４は、図３のファイバの波長の関数としての二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅拡張を示している。パルス幅は、０．８５μｍの波長で最小値に達している。０．８５μｍ以外の波長では、パルス幅は非常に急速に増大する、すなわちバンド幅が減少する。ＲＭＳパルス幅拡張は、約０．８４μｍ〜約０．８６μｍで、すなわち約０．０２μｍの波長範囲幅で、また０．８５μｍに中心を置く０．０２μｍの波長範囲幅のすべての波長について、０．０２ｎｓ／ｋｍ未満である。８５０ｎｍでのＲＭＳパルス幅拡張の、９８０ｎｍでのそれとの比率は約０．１６であり、８５０ｎｍでのＲＭＳパルス幅拡張の、１３００ｎｍでのそれとの比率は約０．０６である。それゆえ、パルス幅拡張はある波長（例えば、８５０ｎｍ）において非常に低いかもしれないものの、同じ光ファイバを異なる波長（例えば、９８０または１３００ｎｍ等の、より長い波長）で使用した時に、急上昇する。本明細書で説明するように、ＲＭＳパルス幅拡張は、マルチモードファイバにおけるＲＭＳ時間遅延の結果である。
【００８０】
表１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａは、２つの比較用ファイバ例のパラメータを示している。２つの比較例は同様のコアを有するが、比較例１のクラッドはダウンドープ領域を含まず（すなわち、凹屈折率領域を持たない）、比較例２のファイバのクラッドはダウンドープ領域を含む（すなわち、凹屈折領域を有する）。これらの比較用ファイバ例のコアは酸化ゲルマニウムを含むが、リンを含まない。
2014535078.tif 000019
【００８１】
2014535078.tif 000020
【００８２】
表３Ａに示すように、比較例１のファイバの凹屈折率領域の値はゼロであり（凹屈折率領域が存在しない）、比較例２のファイバの凹屈折率領域の値は８０％−μｍ２である。
【００８３】
どちらの比較用ファイバも、１つの動作は超範囲を示しており、その中心は略ピーク波長にあり、λｐは、第一と第二の比較例について、それぞれ８４９ｎｍと８５０ｎｍであった。下の表４Ａは、２つの比較用ファイバ例の各々についての各種の波長におけるＲＭＳパルス幅（ＢＷ）拡張を示す。
2014535078.tif 000021
【００８４】
2014535078.tif 000022
【実施例】
【００８５】
図２Ｃは、本明細書において開示されるファイバのマルチモード光ファイバの例に関する、コア部分（正規化半径）の酸化ゲルマニウムとリンのドーパント濃度分布を概略的に示しており、これらはそれぞれ「ＧｅＯ２」と「Ｐ」で示されている。この例示的実施形態において、α１＝α２＝２．０３８、ＣＧｅ１＝５．９モル％の酸化ゲルマニウム、ＣＰ１＝３．３１モル％のリン、ＣＧｅ２＝０、ＣＰ２＝０、ｘ１＝０．５、ｘ２＝０．５、Ｒ１＝２５μｍである（表１Ｂ、３Ｂの例１６参照）。
【００８６】
図５は、図２Ａのそれと同様のいくつかのＧｅ−Ｐファイバの各種の波長でのＲＭＳパルス幅（表１Ｂと３Ｂのファイバ例１２〜２０参照）および、コアに酸化ゲルマニウムを含むが、Ｐを含まない比較用ファイバのＲＭＳパルス幅拡張（最も内側の「Ｖ字形」の曲線）を概略的に示す。この図に示されているように、ＲＭＳパルス幅拡張は、Ｇｅ−Ｐ共添加ファイバのすべてについて、比較例のファイバのそれと比べて、０．８ｎｍ〜１．２ｎｍの動作波長範囲内で大きく改善されてある。これに加えて、この図は、コア２０の中心におけるＧｅ濃度と比較したＰ濃度が大きい場合、ファイバは第二の動作波長範囲も有することを示しており、これは、コアの縁部での、またはその付近でのリンの量（ＣＰ２）が増大すると、より短い中心波長に向かってシフトする。たとえば、ＣＧｅ１＝１．１８モル％で、ＣＰ１＝７．７２モル％であるとき（表１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂのファイバ例２０）、第二の動作波長範囲の中心波長は１．２２μｍであり、ＣＧｅ１＝２．３６モル％で、ＣＰ１＝６．６２モル％であると、第二の動作波長範囲の中心波長は１．４１μｍである。
【００８７】
ＣＧｅ１＝１．１８モル％で、ＣＰ１＝７．７２モル％であるとき、ＲＭＳパルス幅拡張は、約０．７５μｍ〜約１．３μｍの全波長、すなわち約０．５５μｍの波長範囲幅および約１．０５μｍに中心を置く波長範囲で０．０２ｎｓ／ｋｍ未満となる。この共添加ファイバの実施形態のバンド幅は、８５０ｎｍで約１３．２ＧＨｚ−Ｋｍであり、Ｇｅだけが添付されたファイバ（比較用ファイバ１）と同等であるが、この実施形態のＧｅ−Ｐ共添加ファイバのバンド幅ＢＷは、９８０と１３００ｎｍの波長で、Ｇｅだけが添加されたファイバのＢＷがそれぞれ約２．１と０．８ＧＨｚ−Ｋｍであるのに比べて、それぞれ約１０．５と１０．６ＧＨｚ−ＫＭである。これは、共添加ファイバの波長範囲が、比較例のファイバのファイババンド幅の約５〜１２倍に大きくなりうることを実証している。この共添加ファイバの、９８０と１３００のそれぞれに対する８５０ｎｍでのＢＷの比率は、それぞれ１．７と１．４である。比較例であるＧｅだけを添加したファイバの、９８０と１３００のそれぞれに対する８５０ｎｍでのＢＷの比率は、それぞれ６．４と１５．７である。それゆえ、Ｇｅ−Ｐ共添加ファイバ１０は、Ｇｅだけを添付したコアを有する比較用ファイバより広いＢＷ範囲を有することを示している。
【００８８】
ＣＧｅ１＝２．３６モル％で、ＣＰ１＝７．７２モル％であるとき（表１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂのファイバ例１９）、ＲＭＳパルス幅拡張は、約０．７５μｍ〜約１．６５μｍの全波長、すなわち約０．９０μｍの波長範囲幅で０．０３ｎｓ／ｋｍ未満となり、その一方で、比較例のファイバについては、０．０３ｎｓ／ｋｍ未満のＲＭＳパルス幅拡張は約０．８２μｍ〜約０．８８μｍの波長範囲（約０．０６または０．０７μｍの波長範囲幅）にのみ対応する。この例示的実施形態について、ＲＭＳパルス幅拡張は、約０．７５μｍ〜約０．９５μｍの全波長、すなわち約０．２μｍの、０．８５μｍに中心を置く波長範囲幅で０．０２ｎｓ／ｋｍ未満となる。ＲＭＳパルス幅拡張はまた、約１．３μｍ〜約０．５μｍの全波長、すなわち約０．２μｍの第二の波長範囲幅でも０．０２ｎｓ／ｋｍとなる。それゆえ、この実施形態の光ファイバは、２つの異なる動作波長範囲で動作でき、各々が比較用ファイバのそれよりはるかに広い。この共添加ファイバの実施形態のバンド幅は、８５０、９８０、１３００ｎｍでそれぞれ約１３．２、７．９、９．３ＧＨｚ−ＫＭである。Ｇｅだけを添加したファイバの比較例の帯域幅は、８５０、９８０、１３００ｎｍでそれぞれ約１３．２、１と０．８ＧＨＺ−Ｋｍである。それゆえ、共添加ファイバの波長範囲は、比較例のファイバのバンド幅の約４〜１１倍に大きくなりうる。
【００８９】
図６は、Ｇｅ−Ｐ共添加ファイバのいくつかの実施形態に関する、第二の波長範囲中心波長対最大Ｐ添加レベル（これらの実施形態では、ＣＰ１に対応する）（モル％）の変化を示す。
【００９０】
図７は、Ｇｅ−Ｐ共添加ファイバのいくつかの実施形態に関する、１３１０ｎｍでの二乗平均平方根（ＲＭＳ）パルス幅拡張（ｎｓ／ｋｍ）対最大Ｐ添加レベル（モル％）を示す。これらの実施形態において、ＣＰ最大値はＣＰ１に対応する。この図は、これらの実施形態に関して、好ましい最大Ｐドーパントレベルが５〜９モル％であることを示している。
【００９１】
実施例１〜３８
Ｇｅ−Ｐ共添加ファイバの各種のその他の実施形態を、以下の例示的実施形態モデル１〜３８によってさらに明瞭にする（表１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ）。ファイバ実施形態１〜１１は、クラッド２００に凹屈折率領域を含まない。ファイバ実施形態１２〜３８は、クラッド２００の中にダウンドープ領域５０を有する。これらの例示的実施形態の中で、ファイバパラメータのいくつかは同じであり、すなわち、コアの（純シリカと比較した）相対的屈折率は１％であり、コア２０の外側半径Ｒ１は２５μｍであり、内側クラッド層３０の外側半径Ｒ２は２６．２μｍであり、外側クラッドの半径Ｒ４＝２６．２μｍである。実施形態１２〜３８では、クラッド層５０の最小屈折率デルタ（凹屈折率領域）は−０．４５であった。これらの実施形態に関して、ｘ１、ｘ２の値は０．１≦ｘ１≦１、０．１≦ｘ２≦１である。
【００９２】
表１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂのファイバ実施形態１〜３８において、酸化ゲルマニウムの濃度ＣＧｅ１とリンの濃度ＣＰ１（および実施形態の１２〜３８のクラッド層５０の外側半径Ｒ４）を変化させて、これらの変化がファイバの性能に与える影響を観察した。外側半径Ｒ３の変化はクラッドの凹屈折率領域の体積に影響を与えた。層５０の変化の結果、マクロベンド性能が変化した。表３Ｂはマルチモードファイバ１０の曲げ性能が、凹屈折率領域の体積Ｖ（領域５０の体積）が大きいファイバにおいて改善されていることを示しており、これは式１７で定義される。
【００９３】
【数１７】
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【００９４】
したがって、凹屈折率領域の値が３０μｍ２％より大きく、より好ましくは５０μｍ２％より大きく、さらにより好ましくは１００μｍ２％より大きく、例えば１００〜３００μｍ２％であることが好ましい。
【００９５】
酸化ゲルマニウムの濃度ＣＧｅ１とリンの濃度ＣＰ１とコアの径（Ｒ１）はファイバの開口数と、また各種の波長での第二の動作波長範囲の波長のほかＲＭＳパルス幅拡張の値とバンド幅ＢＷに影響を与える。ＲＭＳパルス幅拡張が、ファイバ実施形態１〜３８については、比較例１と２のそれよりはるかに小さく、９８０ｎｍと１３００ｎｍでのバンド幅ＢＷもまた、比較例１と２のそれよりはるかに大きいことがわかる。これは、以下の表１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂに示されている。
【００９６】
また、他の実施形態において、コアの相対的屈折率は、１％より高いか、または低いこともわかる。例えば、Δ１は０．２５％、０．３％、０．５％、０．７％または１．１％、１．５％、２％またはそれらの間の何れであってもよい。
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【００９７】
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【００９８】
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【００９９】
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【０１００】
凹屈折率領域５０、またはクラッド２００全体（凹屈折率領域層がない場合）は、フッ素が添加されたシリカを含むことができ、あるいは、酸化ゲルマニウムとＦまたはリンとＦを共添加して、共添加領域の有効屈折率がΔ３Ｍｉｎになるようにすることによって構成できる。好ましくは、−０．２＜Δ３Ｍｉｎ＜−０．７、例えば−０．３＜Δ３Ｍｉｎ＜−０．５。Ｇｅ−ＦまたはＰ−Ｆの共添加は、コア２０とクラッド２００の粘度によりマッチする。クラッド内の酸化ゲルマニウムとフッ素、またはＰとＦの量は、コアの中の酸化ゲルマニウムとリンの量と、それらがコアの粘度に与える影響に基づいて決定される。
【０１０１】
低屈折率領域５０（また、本明細書では凹屈折率領域５０ともいう）はまた、非周期的に分散されたボイドを含んでいてもよく、これは低屈折率領域に純シリカのそれより低い平均屈折率を提供する。ボイド（本明細書では孔ともいう）は、低屈折率領域５０に非周期的に配置することができる。「非周期的に配置する」または「非周期的な分散」という表現は、光ファイバの断面（長手方向軸に垂直な断面等）を見た時に、非周期的に配置された孔がファイバの一部にわたってランダムに、または非周期的に分散されていることを意味する。ファイバの長さに沿った異なる地点で見た同様の断面では異なる断面孔パターンが見られることになり、すなわち、それぞれの断面によって孔パターンが異なり、孔の分布と孔の大きさが一致しない。すなわち、ボイド、すなわち孔は非周期的であり、すなわち、これらはファイバ構造の中で周期的に配置されていない。これらの孔は光ファイバの長さに沿って（すなわち、長手方向軸に平行に）引き延ばすことができるが、ファイバ全体の全長に及んでいない。理論に拘束されることを望まないが、孔の長さは数メートル未満であると考えられ、多くの場合、ファイバの長さに沿って１メートル未満である。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、領域５０のボイドの最大のものは、最大径が１５マイクロメートルであり、他の実施形態では、非周期的に配置された複数のボイドの少なくとも９０％において、その最大平均孔径が１０マイクロメートルであり、他の実施形態では、非周期的に配置された複数の孔は、その平均孔径が２０００ｎｍ未満であり、他の実施形態では、低屈折率環状部分の局所的ボイド面積パーセントが０．５％より大きく、他の実施形態では、低屈折率環状部分の局所的ボイド面積パーセントが１〜２０パーセントであり、他の実施形態では、低屈折率環状部分の全体的ボイド面積パーセントが０．０５パーセントより大きい。
【０１０３】
当業者にとっては、本発明の主旨または範囲から逸脱することなく、各種の改良や変更を加えられることが明らかであろう。当業者であれば本発明の主旨と内容を取り入れた、開示されている実施形態の改良、結合、小結合、変更を着想しうるため、本発明は付属の特許請求の範囲とそれらの均等物の範囲にあてはまるすべてを含むものと解釈するべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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