(57)【要約】本発明の特定の実施形態は、最適化されたトレンチ・アシスト型超大面積（ＵＬＡ）光ファイバを含むことができる。本発明の実施形態によれば、性能指数（ＦＯＭ）性能について最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成される。光ファイバは、さらに、１３５μｍ２から約１７０μｍ２の間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、および、約０．７ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有する屈折率プロファイルを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレンチ・アシスト型光ファイバであって、
長手方向軸を有するコア領域と、
前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、
前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを備え、前記コア領域およびシェルフ領域、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コア領域およびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、前記クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含み、前記光ファイバが、さらに、
１３５μｍ２と約１７０μｍ２の間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、
約０．０８％より大きい相対的実効屈折率差、
０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、
０．２３％未満のコア・デルタ、および、
約８０％未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離
を含み、前記マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離が、Ｂ１×コア・デルタ＋Ｂ２×（コア半径）−１＋Ｂ３×コア体積＋Ｂ４×トレンチ・デルタ＋Ｂ５×（トレンチ内半径）−１＋Ｂ６×トレンチ内半径＋Ｂ７×トレンチ体積＋Ｂ８×トレンチ体積×トレンチ内半径として定義され、ここで、
Ｂ１が、約６９０であり、
Ｂ２が、約−０．７であり、
Ｂ３が、約−０．２であり、
Ｂ４が、約１４であり、
Ｂ５が、約３であり、
Ｂ６が、約０．０７であり、
Ｂ７が、約０．０３であり、
Ｂ８が、約−０．００１６である
光ファイバ。
【請求項２】
前記コア・デルタが、約０．１３％および約０．２０％の間である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
前記コア半径が、約５．５μｍおよび約６．８μｍの間である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記コア体積が、約５μｍ２％および約９μｍ２％の間である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記トレンチ・デルタが、約−０．２５％未満である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記トレンチ内半径が、約１０μｍおよび約１４μｍの間である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記トレンチ体積が、約−７０μｍ２％および約−１５μｍ２％の間である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記内側トレンチを取り囲む外側トレンチをさらに含み、
約４μｍと約８μｍの間のシェルフ幅、
約１μｍと約５μｍの間のトレンチ幅、
約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離、
約０μｍと約２５μｍの間の外側トレンチ幅、および、
約−０．３３％と約０％の間の外側トレンチ・デルタを含み、
ここで、前記ＦＯＭフロンティア距離が、（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２として定義され、
ここで、
Ａ０が、約−０．９であり、
Ａ１が、約３５であり、
Ａ３が、約０．０３５であり、
Ａ４が、約２７０であり、
Ａ５が、約−０．０２であり、
Ａ６が、約０．００７であり、
Ａ７が、約−１５０であり、
Ａ８が、約５０であり、
Ａ９が、約−１５であり、
Ａ１０が、約８５００である、
請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記１５５０ｎｍでの損失が、０．１８０ｄＢ／ｋｍ未満である、請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
約６μｍ未満のシェルフ幅、約１３μｍ未満のトレンチ内半径、約−６０μｍ２％より大きいトレンチ体積、または、約１２０未満のマイクロベンド感度のうちの１つまたは複数をさらに含む、請求項１に記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、「Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｕｌｔｒａ  Ｌａｒｇｅ  Ａｒｅａ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒｓ」と題する、＿に本出願と同時に出願した出願番号＿に関連する。
【０００２】
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、「Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｕｌｔｒａ  Ｌａｒｇｅ  Ａｒｅａ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒｓ」と題する、＿に本出願と同時に出願した出願番号＿にも関連する。
【０００３】
本発明は、一般に、光ファイバに関し、詳細には、最適化された超大面積光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００４】
超大面積（ＵＬＡ）光ファイバは、一般に、例えば、送信機と受信機の間の固定された距離で必要な光増幅器の数を削減するために、および／または、固定された増幅器間隔でサポートされる光増幅器の数を増加させるために、長距離伝送用途で利用される。高い光パワーで信号をファイバ内に入射することによって、必要とする光増幅がより少なくなり、したがって、信号に付加されるノイズがより少なくなる。しかしながら、自己位相変調、相互位相変調、交差偏光変調、四光波混合などを含む非線形効果が、伝送される光パワー密度の関数として増加する可能性がある。ＵＬＡ光ファイバの大きい実効面積は、伝送される所与の量の光パワーに対してより低いパワー密度を提供することによって、非線形効果を低減する助けとなり得る。しかしながら、信号を減衰させる可能性がある曲げ損失が、実効面積の増加と共に増加する可能性がある。したがって、光ファイバは、特別なコアおよびクラッディング（ｃｌａｄｄｉｎｇ）の屈折率プロファイルで、および、マイクロベンディング（ｍｉｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ）およびマクロベンディング（ｍａｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ）損失を低減する助けとなり得る材料で設計されてきた。
【０００５】
様々な光ファイバには、ファイバのコアの外側およびファイバのクラッディング内に、ディプレストインデックス（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ-index）・リングまたはトレンチ領域が形成される。このようなファイバは、波長分散および曲げ損失を含む伝送特性を改善することができる。トレンチ・ファイバ設計は、１９８７年４月２日に出願された米国特許第４，８５２，９６８号でＲｅｅｄによって最初に開示された。Ｇｉｂｓｏｎによる米国特許出願第２００７／０００３１９８号には、中央コア、および中央コアおよびトレンチ間の環状領域のパワー分布を制御することによって損失を低減する、トレンチ・アシスト型（ｔｒｅｎｃｈ−ａｓｓｉｓｔｅｄ）ファイバが開示されている。米国特許第７，１６４，８３５号は、ファイバのマイクロベンド感度を低減するためのトレンチ・アシスト型設計を開示している。欧州特許第ＥＰ１９７８３８３Ａ１号は、トレンチのないＵＬＡファイバと比較してマイクロベンド感度が改善されたＵＬＡファイバのためのトレンチ・アシスト型設計を開示している。米国特許第７，５５５，１８７号には、許容可能なマイクロベンド損失を伴う、非常に大きい実効面積を有するファイバが開示されている。Ｙａｍａｍｏｔｏ（Ｙ.Ｙａｍａｍｏｔｏら、「ＯＳＮＲ−Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  Ｐｕｒｅ−Ｓｉｌｉｃａ−Ｃｏｒｅ  Ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｌａｒｇｅ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ａｒｅａ  ａｎｄ  Ｌｏｗ  Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ」、ＯＦＣ  ２０１０、ｐａｐｅｒ  ＯＴｕＩ２、２０１０年３月）は、Ａｅｆｆ＝１３４μｍ２および１５５０ｎｍ損失＝０．１６９ｄｂ／ｋｍを有するファイバを開示している。このファイバは、ディプレスト・クラッディングの屈折率プロファイル、および、標準的なシングル・モード・ファイバの１００倍より大きいマイクロベンディング感度で設計される。Ｂｉｇｏｔ−Ａｓｔｒｕｃ（Ｍ．Ｂｉｇｏｔ−Ａｓｔｒｕｃら、「１２５μｍ  ｇｌａｓｓ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｓｉｎｇｌｅ  ｍｏｄｅ  ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  Ａｅｆｆ  ｏｆ  １５５μｍ２」、ＯＦＣ  ２０１１、ｐａｐｅｒ  ＯＴｕＪ２、２０１１年３月）は、１５５μｍ２、および、標準的なシングル・モード・ファイバの約１０倍のマイクロベンディング感度を有するトレンチ・アシスト型ファイバを開示しているが、このファイバは、０．１８３ｄＢ／ｋｍである１５５０ｎｍの減衰を有する。Ｂｉｃｋｈａｍ（Ｂｉｃｋｈａｍ、「Ｕｌｔｉｍａｔｅ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｏｆ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ａｒｅａ  ａｎｄ  Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ  Ｆｉｂｅｒｓ」、ＯＦＣ  ２０１１、ｐａｐｅｒ  ＯＷＡ５、２０１１年３月）は、約１３９μｍ２のＡｅｆｆを有するトレンチ・アシスト型ファイバを開示しているが、マイクロベンディング感度は、大きく、ファイバが輸送スプール上に配置されたとき低い減衰を達成するために、特別な低モジュラス（ｍｏｄｕｌｕｓ）・コーティング材料を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第４，８５２，９６８号
【特許文献２】米国特許出願第２００７／０００３１９８号
【特許文献３】米国特許第７，１６４，８３５号
【特許文献４】欧州特許第ＥＰ１９７８３８３Ａ１号
【特許文献５】米国特許第７，５５５，１８７号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｙ.Ｙａｍａｍｏｔｏら、「ＯＳＮＲ−Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  Ｐｕｒｅ−Ｓｉｌｉｃａ−Ｃｏｒｅ  Ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｌａｒｇｅ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ａｒｅａ  ａｎｄ  Ｌｏｗ  Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ」、ＯＦＣ  ２０１０、ｐａｐｅｒ  ＯＴｕＩ２、２０１０年３月
【非特許文献２】Ｍ．Ｂｉｇｏｔ−Ａｓｔｒｕｃら、「１２５μｍ  ｇｌａｓｓ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｓｉｎｇｌｅ  ｍｏｄｅ  ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  Ａｅｆｆ  ｏｆ  １５５μｍ２」、ＯＦＣ  ２０１１、ｐａｐｅｒ  ＯＴｕＪ２、２０１１年３月
【非特許文献３】Ｂｉｃｋｈａｍ、「Ｕｌｔｉｍａｔｅ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｏｆ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ａｒｅａ  ａｎｄ  Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｄａｔａ  Ｒａｔｅ  Ｆｉｂｅｒｓ」、ＯＦＣ  ２０１１、ｐａｐｅｒ  ＯＷＡ５、２０１１年３月
【非特許文献４】Ｋ．Ｐｅｔｅｒｍａｎｎ、「Ｔｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ  Ｌｏｓｓ  ｉｎ  Ｍｏｎｏｍｏｄｅ  Ｆｉｂｒｅｓ  ｗｉｔｈ  Ａｒｂｉｔｒａｒｙ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｐｒｏｆｉｌｅ、Ａｒｃｈｉｖ  ｆｕｒ  Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ  ａｎｄ  Ｕｂｅｒｔｒａｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ、ｖｏｌ．３０、ｎｏ．９（１９７６年）、３３７〜３４２頁」
【非特許文献５】Ｙ．Ｎａｍｉｈｉｒａ、「ＩＴＵ−Ｔ  Ｒｏｕｎｄ  Ｒｏｂｉｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ｎ２／Ａｅｆｆ）ｏｆ  ｖａｒｉｏｕｓ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒｓ」
【非特許文献６】Ｍ．Ｏｈａｓｈｉら、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｏｓｓ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｊ．ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ１０、ｎｏ５、１９９２年５月
【非特許文献７】Ｋ．Ｎａｋａｊｉｍａら、「Ｄｏｐａｎｔ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  ｉｎ  Ｇｅ０２−  ａｎｄ  Ｆ−Ｄｏｐｅｄ  Ｃｏｒｅ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ１４、Ｎｏ４、２００２年４月
【非特許文献８】Ｒ．ＢｌａｃｋおよびＣ．Ｔａｓｋ、「Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈ．、Ｖｏｌ．２、Ｎｏ３、１９８４年６月、２６８〜２７６頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術は、損失またはマイクロベンド感度を低減したファイバを製作し、かつ非常に大きい実効面積を有するＵＬＡファイバを製造するために、トレンチ・アシスト型ファイバ設計をどのように使用するかについての豊富な情報を提供している。しかしながら、従来技術は、いくつかの主要な性能メトリクスにわたって同時に最適な性能特性を提供することになるトレンチ・アシスト型ＵＬＡファイバをどのように製作するのかを認識または教示していない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の必要性のいくつかまたはすべては、本発明の特定の実施形態によって対処され得る。本発明の特定の実施形態は、最適化された超大面積光ファイバを含むことができる。
【００１０】
本発明の実施形態によれば、性能指数（ＦＯＭ）性能について最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含む。光ファイバは、さらに、１３５μｍ２から約１７０μｍ２の間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対的実効屈折率差（Ｎｅｆｆ）、０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、約６．８μｍ未満のコア半径、および、約０．７ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア（ｆｒｏｎｔｉｅｒ）距離を有する屈折率プロファイルを含む。ＦＯＭフロンティア距離は、＝（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２として定義され、ここで、Ａ０は、約−０．９であり、Ａ１は、約３５であり、Ａ３は、約０．０３５であり、Ａ４は、約２７０であり、Ａ５は、約−０．０２であり、Ａ６は、約０．００７であり、Ａ７は、約−１５０であり、Ａ８は、約５０であり、Ａ９は、約−１５であり、Ａ１０は、約８５００である。
【００１１】
本発明の別の実施形態によれば、マイクロベンド性能のために最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含む。光ファイバは、さらに、１３５μｍ２から約１７０μｍ２の間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対的実効屈折率差（Ｎｅｆｆ）、０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、０．２３％未満のコア・デルタ、および、約８０％未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離を含み、ここで、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離は、Ｂ１×コア・デルタ＋Ｂ２×（コア半径）−１＋Ｂ３×コア体積＋Ｂ４×トレンチ・デルタ＋Ｂ５×（トレンチ内半径）−１＋Ｂ６×トレンチ内半径＋Ｂ７×トレンチ体積＋Ｂ８×トレンチ体積×トレンチ内半径として定義され、Ｂ１は、約６９０であり、Ｂ２は、約−０．７であり、Ｂ３は、約−０．２であり、Ｂ４は、約１４であり、Ｂ５は、約３であり、Ｂ６は、約０．０７であり、Ｂ７は、約０．０３であり、Ｂ８は、約−０．００１６である。
【００１２】
本発明の他の実施形態および態様は、本明細書で詳細に説明され、特許請求される発明の一部とみなされる。他の実施形態および態様は、以下の詳細な説明、添付図面、および特許請求の範囲を参照して理解され得る。
【００１３】
ここで、添付のグラフおよび図を参照することになり、グラフおよび図は、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】多くの例示的なトレンチ・アシスト型ファイバ設計に関する実効面積の関数としてのマイクロベンド感度のグラフである。
【図２】多くの例示的なトレンチ・アシスト型ファイバ設計に関する性能指数（ＦＯＭ）対マイクロベンド感度のグラフである。
【図３】本発明の例示的な実施形態による、例示的な光ファイバのファイバ半径の関数としての屈折率プロファイルの図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、性能指数フロンティア距離の０．５ｄＢ回帰予測内に選択され、マイクロベンド・フロンティア距離の１０００％内にフィットされた例示的な光ファイバ設計を示す。
【図５】本発明の例示的な実施形態による、フロンティア距離対マイクロベンド感度がプロットされた、選択された例示的な光ファイバ設計を示す。
【図６】本発明の例示的な実施形態による、フロンティア距離対コア半径がプロットされた、選択された例示的な光ファイバ設計を示す。
【図７】本発明の例示的な実施形態による、フロンティア距離対シェルフ幅がプロットされた、選択された例示的な光ファイバ設計を示す。
【図８】本発明の例示的な実施形態による、フロンティア距離対トレンチ内半径がプロットされた、選択された例示的な光ファイバ設計を示す。
【図９】本発明の例示的な実施形態による、フロンティア距離対トレンチ体積がプロットされた、選択された例示的な光ファイバ設計を示す。
【図１０】本発明の例示的な実施形態による、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離対コア・デルタがプロットされた、選択された例示的な超大面積光ファイバ設計を示す。
【図１１】いくつかの製造されたファイバについて測定され、計算されたパラメータの表である。
【図１２】多くの例示的なトレンチ・アシスト型ファイバ設計に関する実効面積の関数としてのマイクロベンド感度のグラフである。
【図１３】本発明の例示的な実施形態による、測定された光ファイバの屈折率プロファイルをファイバ半径の関数として示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態が示される添付図面を参照して、本発明の実施形態を、以下により完全に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてよく、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が、徹底的かつ完全となり、本発明の範囲を当業者に完全に伝えるように、提供される。同じ数字は、全体を通じて同じ要素を指す。
【００１６】
本発明の例示的な実施形態は、いくつかの主要な性能メトリクスにわたって同時に最適化される性能特性を有する超大面積（ＵＬＡ）光ファイバのパラメータを提供する。従来技術の焦点は、マイクロベンド感度を低減することにあった。しかしながら、ＵＬＡファイバの許容可能な性能レベルを維持することは、非常に真に実際的な懸念である。「マイクロベンド・フロンティア」の概念は、本明細書では、特定の設計が達成する実効面積およびマイクロベンディング感度の最適な組み合わせにどれくらい近いかについて定量化するために利用される。
【００１７】
本明細書で提示する概念を使用して、低マイクロベンディング、低マクロベンディング、許容可能なカットオフ、および、ある範囲のＡｅｆｆにわたる性能指数の最大化を同時に与える、多くのトレンチ・アシスト型ファイバのプロファイルが計算され、発見された。このような計算は、屈折率プロファイル・パラメータを、性能パラメータに間接的にのみ関連付けることができる。
【００１８】
第１のステップでは、計算は、電界を直接計算するための屈折率プロファイル・パラメータ、および、屈折率プロファイルによって形成される導波路の結合された電磁モードの伝搬定数から開始する。これは、固有値および固有ベクトルを見つけるために、スカラー・ヘルムホルツ方程式を解くことによって達成される。第２のステップとして、屈折率プロファイルに関連する性能メトリクスが、光損失、Ａｅｆｆ、カットオフ、マクロベンディング、マイクロベンディングなどを見つけるために、一連の追加の計算によって、電界および伝搬定数から計算される。
【００１９】
本開示で識別される例示的なプロファイルは、従来技術から区別される。しかしながら、トレンチ・プロファイル設計は、プロファイルおよびメトリクスに同時に影響を与える複数のパラメータを有する。したがって、互いに独立してプロファイル・パラメータの範囲によって所望のプロファイルを定義することは、不十分である。独立して指定されたプロファイル・パラメータの広い範囲は、所望の解および望ましくない解の両方を取り込む。
【００２０】
主要な性能メトリクスをプロファイル・パラメータから直接予測する、屈折率プロファイル・パラメータのべき乗の積を含む項の透明な数学的な和を使用する方法が提供される。これは、最適な解を与えるこれらのプロファイルを指定することを可能にする。方程式は、本発明の例示的な実施形態によれば、本発明の解を、従来技術、ならびに、本発明の解と同様であり得る望ましくない解の両方から区別するために必要なプロファイル・パラメータ間の相互作用を取り込む。
【００２１】
トレンチ・アシスト型ＵＬＡファイバの１つのメトリクスまたは特性は、マイクロベンディング感度である。光ファイバのマイクロベンディング感度は、ファイバが、配索された環境で生じる可能性がある典型的な応力に曝された場合の、ファイバの損失応答の尺度として定義されてよい。Ｋ．Ｐｅｔｅｒｍａｎｎによって提案されたモデルは、異なる光ファイバ導波路のマイクロベンド性能を比較するための方法を提供する。［Ｔｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ  Ｌｏｓｓ  ｉｎ  Ｍｏｎｏｍｏｄｅ  Ｆｉｂｒｅｓ  ｗｉｔｈ  Ａｒｂｉｔｒａｒｙ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｐｒｏｆｉｌｅ、Ａｒｃｈｉｖ  ｆｕｒ  Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ  ａｎｄ  Ｕｂｅｒｔｒａｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ、ｖｏｌ．３０、ｎｏ．９（１９７６年）、３３７〜３４２頁。］Ｐｅｔｅｒｍａｎｎは、所与の屈折率プロファイルに対するマイクロベンド感度を推定するための方法を提供する。例示的な実施形態によれば、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎのマイクロベンド感度は、１の値が、５．５：１のコア比へのデプレッションを有するオリジナルのＡＴ＆Ｔディプレスト・クラッディング光ファイバ設計に対応するように正規化される。フィットしたクラッディング屈折率プロファイルで製作され、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５２．Ｄ仕様を満たす標準的なシングル・モード・ファイバは、典型的に、約３．５の正規化したＰｅｔｅｒｍａｎマイクロベンド感度を有する。
【００２２】
図１は、屈折率プロファイルを変化させた多数のトレンチ・アシスト型超大面積（ＵＬＡ）ファイバ設計のＰｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度対実効面積のグラフ１００を示す。約６４０００の異なるファイバ設計からの解（「＋」記号によって表される）が、約１００μｍ２から約１６０μｍ２までの範囲の実効面積を有するファイバに対してプロットされている。本発明の例示的な実施形態によれば、図１は、また、考慮されるＵＬＡファイバ設計の一群内の、ＵＬＡファイバ設計に関する最小マイクロベンド感度、および、実効面積、Ａｅｆｆを表すマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）曲線１０２を示す。所与のファイバのＬＰ０１導波モードの実効面積、Ａｅｆｆは、その屈折率プロファイルによって決定されてよい。本発明の例示的な実施形態は、ＭＢＦ曲線１０２に近いマイクロベンディング感度を有するファイバを結果としてもたらすことができるファイバ設計を定量化するために、少なくとも部分的にマイクロベンド・フロンティア曲線１０２を利用する。
【００２３】
例示的な実施形態によれば、ファイバ設計のためのマイクロベンド・フロンティア距離は、そのファイバ設計のマイクロベンド感度と、同じ実効面積を有するが、可能な限り低いマイクロベンド感度を有するファイバ設計のマイクロベンド感度との正規化された差分であってよい。したがって、例示的な実施形態によれば、マイクロベンド・フロンティア距離は、ファイバがマイクロベンド・フロンティア曲線１０２上に位置する垂直距離であってよい。
【００２４】
例えば、図１に示すような、曲線１０２としてのマイクロベンド・フロンティアは、曲線１０２が、以下のように決定される、すなわち、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度（ＰＭＳ）の最低値が、Ａｅｆｆの整数値を中心とする１μｍ２実効面積（Ａｅｆｆ）バンドを有するファイバ設計の各サブセットについて見つけられる。ＰＭＳのこの最低値は、関心対象の範囲（例えば、図１に示すように、１００μｍ２から１５５μｍ２）にわたってＡｅｆｆの整数値について見つけられる。最小のＡｅｆｆバンドは、９９．５から１００．５までのＡｅｆｆ値にわたる。例示的な実施形態では、４次多項式が、ＰＭＳ−Ａｅｆｆ面内の６１の点（Ａｅｆｆの所望の範囲にわたる整数Ａｅｆｆ値で最小のＰＭＳ）にフィットし、このフィットが、図１に示すようなマイクロベンド・フロンティア曲線１０２として定義される。したがって、マイクロベンド・フロンティア曲線１０２は、この例では、１００μｍ２から１５５μｍ２までのすべてのＡｅｆｆでの最小のＰＭＳ値を表す。マイクロベンド・フロンティア曲線は、関心対象の他の範囲に対して、例えば、８０μｍ２から１８５μｍ２までのＡｅｆｆ範囲に対して計算されてよい。
【００２５】
例示的な実施形態によれば、マイクロベンド・フロンティア曲線１０２は、マイクロベンド・フロンティア距離を決定するために利用されてよく、マイクロベンド・フロンティア距離は、マイクロベンド・フロンティア曲線１０２からの正規化された（垂直）距離として規定されてよく、最適に対する所与の設計のマイクロベンド感度性能を測定するために、メトリクスとして使用されてよい。例えば、実効面積Ａｅｆｆ＝Ａを有するファイバに関するマイクロベンド・フロンティア距離、および、所与の実効面積＝ｍ（Ａ）に関するＰｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度は、以下のように定義されてよい。
【００２６】
マイクロベンド・フロンティア距離＝（ｍ（Ａ）−ｍｉｎｉｍｕｍ｛ｍ（Ａ）｝）／ｍｉｎｉｍｕｍ｛ｍ（Ａ）｝
【００２７】
例示的な実施形態によれば、図１は、また、それぞれ白丸で示されるいくつかの例示的な光ファイバ１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４を示し、これらの光ファイバに関して、予測される損失は、＜０．１８５ｄＢ／ｋｍであり、実効屈折率は、＞０．０８％であり、ＦＯＭフロンティア距離は、０．５ｄＢ未満であり、マイクロベンド・フロンティア距離は、２５％未満である。例示的な光ファイバ１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４は、図５および図１２でもプロットされ、図１１の表１１００の行１〜３および５〜７に記載されるファイバ設計を表す。
【００２８】
図２は、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度の関数としての、ｄＢでの光信号対ノイズ比（ＯＳＮＲ）に対する性能指数（ＦＯＭ）を用いて、多数のＵＬＡ光ファイバ設計２００を示す。例示的な実施形態によれば、全範囲のＯＳＮＲでのＦＯＭの改善は、以下のように定義される。
【００２９】
ＦＯＭ＝１０ｌｏｇｌ０（Ａｅｆｆ／Ａｅｆｆ  ｒｅｆ）＋（ｆｉｂｅｒ  ｌｏｓｓ  ｒｅｆ−ｆｉｂｅｒ  ｌｏｓｓ）×ｓｐａｎ  ｌｅｎｇｔｈ＋１０ｌｏｇｌ０（ｎ２  ｒｅｆ／ｎ２）
【００３０】
ここで、Ａｅｆｆ  ｒｅｆは、１０６μｍ２に設定された実効面積基準であり、基準損失は、０．１８６ｄＢ／ｋｍに設定され、基準非線形屈折率ｎ２  ｒｅｆは、２．１６×１０＾−２０ｍ＾２／Ｗに設定され［Ｙ．Ｎａｍｉｈｉｒａ、「ＩＴＵ−Ｔ  Ｒｏｕｎｄ  Ｒｏｂｉｎ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ｎ２／Ａｅｆｆ）ｏｆ  ｖａｒｉｏｕｓ  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒｓ」］、ＦＯＭは、ｄＢで表される。１００ｋｍのスパン長は、この値は、多くの超長距離伝送システムに望ましいため、使用された。しかしながら、ＦＯＭは、異なる伝送システムでのファイバ性能を考慮する場合、スパン長の様々な値を使用して計算されてもよい。例示的な実施形態によれば、設計のファイバ損失は、標準的なシリカ・ガラス形成およびファイバ線引慣行により製造される場合のファイバ設計のＬＰ０１モードの期待損失を予測する経験的モデルを使用して推定される。モデルは、モード・パワーと、導波路を形成するために必要なゲルマニウムおよび／またはフッ素ドーパント濃度との積の、ファイバの断面積にわたる積分を計算することによって、期待ファイバ損失を予測する。ドーパント濃度および期待損失間の関係は、公開文献［Ｍ．Ｏｈａｓｈｉら、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｏｓｓ  Ｐｒｏｐｅｒｔｙ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｊ．ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ１０、ｎｏ５、１９９２年５月］から得られる。これらの積分は、既知のドーパント濃度および測定された減衰を用いて多くの実際のファイバについて計算されている。同様の方法で、各ファイバ設計に関する非線形屈折率の期待値は、ドーパント濃度のパワー加重積分と、ドーパント濃度およびｎ２間の関係に対する公開された経験的データ［Ｋ．Ｎａｋａｊｉｍａら、「Ｄｏｐａｎｔ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  ｉｎ  Ｇｅ０２−  ａｎｄ  Ｆ−Ｄｏｐｅｄ  Ｃｏｒｅ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈ．Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ１４、Ｎｏ４、２００２年４月］とを使用して推定される。例示的な実施形態によれば、ＦＯＭフロンティア曲線２０２は、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度の各値に対するＦＯＭの最大値として定義されてよい。
【００３１】
例示的な実施形態によれば、ＦＯＭフロンティア曲線２０２は、マイクロベンド・フロンティア曲線１０２に関して上述したのと同様な方法で決定されてよい。例えば、ＦＯＭの最大値は、ＰＭＳ値のいくつかの狭いバンドの各々の中で、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度（ＰＭＳ）を有するすべてのファイバ設計に対して見出されてよい。例示的な実施形態では、これらのＰＭＳバンドは、１のバンド幅を有する５から９９までのＰＭＳの整数値を中心とする。例えば、最低のＰＭＳバンドは、４．５から５．５までのＰＭＳ値におよぶ。例示的な実施形態によれば、多項（例えば、７項）の多項式が、ＦＯＭ値のこれらの最大値にフィットされてよく、フィットは、ＦＯＭフロンティア曲線２０２として定義されてよい。ＦＯＭフロンティア曲線２０２は、５から９９までのＰＭＳのすべての値に対する、ＦＯＭの最高値、すなわち、システムの光信号対ノイズ比（ＯＳＮＲ）の予測される改善を表す。
【００３２】
例示的な実施形態によれば、ＦＯＭフロンティア距離が決定され得る。ＦＯＭフロンティア距離は、本明細書では、任意の所与のファイバがＦＯＭフロンティア曲線２０２を下回る垂直距離のメトリクスとして定義されてよい。ＦＯＭフロンティア距離は、ｄＢの単位で表されてよく、ファイバｎのＦＯＭフロンティア距離は、以下のように定義される。
【００３３】
ファイバｎのＰＭＳでのＦＯＭフロンティア−ファイバｎのＦＯＭ。
【００３４】
例示的な実施形態によれば、ファイバ設計の多くは、上述したように、各ファイバ設計のマイクロベンド感度および性能指数を決定するために、解析され得る。マイクロベンド感度および性能指数の両方に関するフロンティア曲線が、決定されてよく、特定のファイバ設計が、フロンティア曲線からの距離および／または他の係数に基づいて選択されてよい。例示的な実施形態によれば、選択されたファイバの設計は、主要な性能メトリクスにわたる有利な性能特性を提供することができる。設計は、マイクロベンド感度フロンティアに近いマイクロベンド感度、および、性能指数フロンティアに近い性能指数を有する光ファイバを製造するために、ファイバ屈折率プロファイルを最適化するためのガイドラインを提供するために、検討し、定量化されてよい。
【００３５】
図３は、例示的な実施形態による、ファイバ半径３０４の関数として変化する光ファイバ屈折率３０２プロファイルを示す。屈折率３０２プロファイルは、相対屈折率パーセンテージ、Δ（ｒ）％＝１００（ｎ（ｒ）２−ｎｃ２）／２ｎ（ｒ）２、として表されてよく、ここで、ｎ（ｒ）は、半径ｒでの屈折率であり、ｎｃは、最も外側のクラッディング領域の平均屈折率である。例示的な実施形態では、コア・デルタ３１２は、コア領域の最大デルタとして定義されてよく、トレンチ・デルタ３２０は、トレンチ領域内の平均デルタ値として定義されてよい。１つの近似では、プロファイルのその領域を進む光の最も低いレイリー散乱を結果としてもたらす理想的な値であるため、シェルフ領域のデルタの値は、図３ではゼロとして示される。しかしながら、実施形態は、シェルフでデルタがゼロであることを必要としない。低ＦＭＳおよび高ＦＯＭと結合された、１３５μｍ２から１７０μｍ２を超えるまでのＡｅｆｆの望ましい組み合わせを有するファイバは、シェルフ領域のデルタについて、−０．０５％および＋０．０５％の間に存在する。
【００３６】
例示的な実施形態によれば、光ファイバは、特定の形状３０８および半径３１０を有するように設計されてよく、コアは、屈折率デルタ３１２を有してよい。コアは、コア・デルタの上範囲３３０およびコア半径の上範囲３３２を有してよい。コアの形状を説明する１つの方法は、指数としてａｌｐｈａを用いて、指数法則として形状を表現することである。例えば、半径位置の関数としてのコア・デルタは、以下のように表されてよい。
【００３７】
ｄｅｌｔａ（ｒ）＝ｄｅｌｔａ（１−（ｒ／ａ）ａｌｐｈａ）
【００３８】
ここで、ａは、コア半径であり、ｄｅｌｔａは、ｒ＝０で正規化された屈折率差であり、ａｌｐｈａは、形状パラメータである。ａｌｐｈａの特定の設定から結果として生じる形状の例は、理想的なステップ屈折率形状（ａｌｐｈａ＝無限大）、しばしばマルチモード・ファイバで使用される放物線形状（ａｌｐｈａ＝２）、および、初期の分散シフト・ファイバで使用された三角形（ａｌｐｈａ＝１）を含む。
【００３９】
例示的な実施形態では、コア面積は、２×∫Δ（ｒ）ｒ  ｄｒとして定義されてよく、ここで、積分は、ｒ＝０からｒ＝ａまで評価され、ａは、コア半径であり、Δ（ｒ）は、パーセンテージとして表される。このように表現されるコア面積は、単位μｍ−％を有する。コアは、コアからトレンチ内半径３１６まで延びるシェルフ幅３１４を有するシェルフ領域によって取り囲まれてよい。トレンチは、トレンチ幅３１８、および、トレンチ屈折デルタ３２０を有してよい。
【００４０】
例示的な実施形態では、トレンチは、１００×（トレンチ・デルタ）×（トレンチ幅）×（２×トレンチ内半径＋トレンチ幅）として定義されるトレンチ体積を有するものとして定義されてもよい。外側トレンチ幅３２２および外側トレンチ・デルタ３２４を有する外側トレンチが、トレンチを取り囲んでもよい。例示的な実施形態によれば、外側トレンチは、約−０．１２％±０．０４％の範囲のデルタ３２４を有してよい。大きいベンド直径でのマイクロベンド感度を改善するのに有用であり得る外側トレンチ・デルタ３２４の範囲は、約−０．０４％ほど浅くから、約−０．３３％ほど深くまでであってよい。特定の例示的な実施形態では、外側トレンチ・デルタ３２４は、プレフォームに関連するコストを低減するために、約−０．１２％未満に指定されてよい。理想化された屈折率プロファイルの場合、シェルフ領域およびトレンチ領域間、および、トレンチ領域および外側トレンチ間の遷移は、ステップ関数としてみなされる。しかしながら、製造されるファイバでは、遷移は、より漸進的であり、この場合、領域間の境界は、屈折率が２つの隣接する領域に関連する屈折率の平均に等しい値を有する場所の半径として定義されることが一般的である。
【００４１】
特定の例示的な実施形態によれば、（特に、より大きい直径のベンドでの）マイクロベンド感度は、外側トレンチ幅３２２を増加することによって改善され得る。しかしながら、カットオフ波長は、増加した外側トレンチ幅３２２と共に増加する傾向にある。したがって、設計のトレードオフが、外側トレンチ寸法を設定する際に必要とされる可能性がある。外側トレンチの外半径３２８は、典型的には、実際的／経済的懸案事項によって影響を受け、大部分の開発プロトタイプは、約２５μｍの外側トレンチ領域の外半径３２８を結果としてもたらすチューブを使用して作られてきた。特定の例示的な実施形態によれば、外側トレンチ領域は、わずか約１１μｍの外側トレンチ外半径３２８で設計されてよい。他の例示的な実施形態によれば、外側トレンチ領域は、わずか約１５μｍの外側トレンチ外半径３２８で設計されてよい。特定の例示的な実施形態によれば、外側トレンチ領域は、約２４μｍまでの外半径３２８で設計されてよい。他の例示的な実施形態では、特に、改善されたマイクロベンド感度が必要とされる設計のために、外側トレンチ領域は、約３５μｍまでの外半径３２８で設計されてよい。特定の例示的な実施形態では、外側トレンチ・デルタ３２４は、約−０．３３％から約０．０％までの範囲内で設計されてよい。別の例示的な実施形態では、外側トレンチ・デルタ３２４は、約−０．１％から約−０．０５％までの好適な範囲内で設計されてよい。例示的な実施形態によれば、トレンチ外半径３２６は、約１１μｍから約２４μｍまでの範囲内で設計されてよい。
【００４２】
例示的な実施形態によれば、外側トレンチ幅３２２は、外側トレンチ外半径３２８およびトレンチ外半径３２６間の差として定義されてよい。特定の例示的な実施形態によれば、外側トレンチ幅３２２は、約０μｍから約２５μｍまでの範囲であってよい。
【００４３】
Ｇｉｂｓｏｎによる米国特許出願第２００７／０００３１９８号で内側コアと呼ばれているプロファイル領域は、本明細書では単にコアと呼ばれることに注意すべきである。Ｇｉｂｓｏｎによって外側コアまたは第２のコアと呼ばれているプロファイル領域は、本明細書では単にシェルフと呼ばれる。Ｇｉｂｓｏｎの専門用語は、明確にドープされた内側コア、および、軽くドープされたまたはドープされない外側コア領域が、十分に負の屈折率のトレンチによって取り囲まれた場合、従来のステップ屈折率ファイバ内のコアの役割を果すことを認識している。本明細書は、内側および外側コアの専門用語を使用しないが、例示的な実施形態は、わずかに異なる用語を使用して、同じ概念を利用するものとして理解されるべきである。
【００４４】
図３の実線は、当業者には周知であり、光ファイバ・プロファイル設計を説明するために一般的に使用される標準的な数学的記述によって容易に取り込まれる利用化されたプロファイルを使用して、プロファイル・パラメータが、本明細書の教示によって選択される場合、１３５μｍ２から１６０μｍ２を超えるまでの広い範囲のＡｅｆｆを有し、優れたマイクロベンドおよびＦＯＭ性能を有する、例示的な実施形態によって得られるファイバの屈折率プロファイルの一群を表す。図３の実線によって示される理想化された屈折率プロファイル形状、および、理想化されたプロファイルに関連するパラメータ、例えば、コア半径、コア・デルタ、シェルフ幅、トレンチ・デルタなどの離散集合は、所与の光ファイバ設計の屈折率プロファイルを特徴付けるための便利な方法である。パラメータ集合、および、屈折率プロファイルの単純な数学的記述は、しばしば、ファイバに沿って伝搬する光学モードの特性を予測するシミュレーションへの入力として使用される。屈折率プロファイルのこのパラメータ化された記述は、屈折率プロファイルを変化させることのファイバの伝送特性に対する影響を研究する際に有用であり、特定の有利な特性を有するように光ファイバを設計するために有用である。プロファイル形状は、実質的に、プラズマ化学堆積（ＰＣＶＤ）または内付化学気相堆積（ＭＣＶＤ）法によって実現され得るものと同様である。（バーンオフ（ｂｕｒｎｏｆｆ）として一般的に知られる屈折率の減少は、ｒ＝０の近くで生じる可能性がある。）
【００４５】
しかしながら、また、いくつかのファイバ製造方法は、煤の堆積、脱水中のドーパントの拡散、および、煤の焼結などに使用されるトーチおよびバーナ間の変動により、理想化された形状からの逸脱を生じることが、当業者には理解される。破線の曲線（図３の３４０）は、ＭＣＶＤによって形成されたトレンチと組み合わされた、プロファイルのコアおよびシェルフ領域を製造するために気相軸方向堆積（ＶＡＤ）法を用いて実現される光ファイバ３４０の実施形態の一例を示す。コアの正確な形状は、各トーチの温度、速度、および濃度プロファイルによって決定され、各トーチでは、ＳｉＯ２およびＧｅＯ２の煤を生成するために、ＳｉＣｌ４およびＧｅＣｌ４が、Ｏ２およびＨ２内で燃焼される。プロファイルのシェルフ領域での、実現される光ファイバ３４０の形状は、ＧｅＯ２ドーパントの拡散テールが、平坦でシリカがドープされないもの（０％屈折率）に等しいものよりもむしろ、傾斜した正の屈折率に至ることによって特徴付けられる。これは、高温のＣｌ２による脱水中の、コアからシェルフ領域内へのＧｅＣｌ４およびＧｅＣｌ２の拡散に起因する。同様の特徴は、外側気相堆積（ＯＶＤ）でも観察される可能性があり、ＯＶＤでは、バーンオフも生じる可能性がある。
【００４６】
利用可能な処理技術の制限、および、固体拡散のような、避けがたい物理的プロセスの影響は、実際に製造される光ファイバの屈折率プロファイルが、常に、理想化された屈折率プロファイルの近似値であるという結果を有する。しかしながら、実際に製造される光ファイバの伝送特性は、慎重なエンジニアリングにより、理想化された形状を有する所望の導波路のものに一致させることができる。実現される光ファイバ３４０の形状は、コアおよびシェルフ領域が気相軸方向堆積法を使用して製造された例示的なファイバの測定された屈折率プロファイルを示す。実現される光ファイバ３４０のコアおよびシェルフ領域の形状は、コアおよびシェルフ領域間の遷移が、初期検査時にすぐにはわかりにくく、コア領域の屈折率プロファイルが、単純な数式によって容易に記述される形状と一致しないようなものである。しかしながら、Ｒ．ＢｌａｃｋおよびＣ．Ｔａｓｋ「Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈ．、Ｖｏｌ．２、Ｎｏ３、１９８４年６月、２６８〜２７６頁に要約された同等の光導波路の理論は、不規則な形状で製造された光ファイバのものとほぼ等しい伝送特性を有する同等の理想化された屈折率プロファイルを決定することを可能にする。したがって、例示的な実施形態によれば、理想化された屈折率プロファイルおよび実際に製造される屈折率プロファイルの伝送特性が、同じ程度近似に近いように、同等の理想化された屈折率プロファイルが、製造される光ファイバのコアのために決定され得る。さらに、シェルフ領域のデルタは、コアおよびトレンチ間のデルタの平均として割り当てられてよい。したがって、例示的な実施形態によれば、同等の理想化された屈折率プロファイル形状の数式およびパラメータ集合、ならびにその伝送特性を使用して、製造される光ファイバを特徴付けることができる。
【００４７】
例示的な実施形態によれば、ＦＯＭフロンティア距離のメトリクスは、同じマイクロベンド感度の最高性能のファイバ設計に対する所与のファイバ設計の性能の尺度を与える。このメトリクスは、したがって、最適なファイバ設計を識別するのに有用である。しかしながら、所与のファイバのＦＯＭフロンティア距離を決定するために、しばしば複雑な計算が必要とされる。例示的な実施形態によれば、所与のファイバ設計のＦＯＭフロンティア距離を決定するために使用される屈折率プロファイル・パラメータの単純な代数関数を決定する。性能指数フロンティア距離推定は、屈折率プロファイル・パラメータの多項式関数を、（図１の曲線１０２のように）マイクロベンド・フロンティアの１０００％以内であるすべてのファイバ設計（例えば、図１および２に示すもの）に関する性能指数フロンティア距離にフィットさせる回帰モデルに基づく。マイクロベンド・フロンティアから非常に遠い、すなわち、ＭＢＦ距離＞１００であるファイバ設計は、回帰で使用されない。
【００４８】
多変量の非線形最小二乗誤差最小化技術が、回帰分析を実行し、推定モデルを決定するために使用された。ＦＯＭフロンティア距離推定関数は、０．６８７の回帰倍数Ｒ２値によって示されるように、実際のＦＯＭフロンティア距離の変動の６９％を説明する。フィットの残余の標準誤差は、ＦＯＭフロンティア距離を予測する際の推定モデルの誤差が平均して低いことを示す、０．０６２である。この推定モデルは、ＦＯＭフロンティア距離を推定するために、屈折率プロファイル・パラメータを含む単純な代数計算のみが必要とされるため、ＦＯＭフロンティアに近いファイバ設計を識別するプロセスを簡単にする。図４は、性能指数フロンティア距離４０２対性能指数フロンティア距離の推定４０４がプロットされた説明的な光ファイバ４００を示す。暗い丸４０８としてプロットされた点は、低い残余の標準誤差および大きい倍数Ｒ２値によって示唆されるように、Ｙ＝Ｘに近くなるが、推定の予測に関連するいくらかの不確実性が存在する。この不確実性は、より薄く影付けされた図４のＸ４０６でプロットされた点によって示される。Ｘ４０６は、（ライン４１０によって示すように）ＦＯＭフロンティア距離推定＜０．５ｄＢのファイバ設計である。Ｘ４０６の多くが、ＦＯＭフロンティア距離が推定関数の予測以下であることを示す、ｙ＝ｘラインの近く、またはそれより下になるが、ｙ＝ｘラインより上になるＸが存在する。これらのファイバ設計に関して、推定は、ＦＯＭフロンティア距離を下方に予測するが、最悪の場合の誤差は、約０．２５ｄＢ未満である。例示的な実施形態によれば、特定のファイバ４００が、（図２の曲線２０２でのように）性能指数フロンティア距離の０．５ｄＢの回帰予測４１０内にあるように選択され得る。
【００４９】
回帰分析では、すべてのプロファイル・パラメータを変化させながら、ＰＭＳおよびＦＯＭの両方の大域的最適化を同時に実行するのは計算的に困難であるため、シェルフ・デルタは、０％に保持された。ある近似では、これは、シェルフを構成するガラスのレイリー散乱が最小化されるため、損失を最小化するための理想的な値であることになる。しかしながら、他の望ましい解は、約−０．０５％および＋０．０５％間のデルタに存在することになる。それにもかかわらず、デルタ＝０％で得られる回帰式は、本明細書に記載の光ファイバ・プロファイルの一群内で合理的な近似である。
【００５０】
図５は、例示的な実施形態による、マイクロベンド感度５０４に対してプロットされた性能指数５０２により光ファイバ５００を示す。図５は、選択されたファイバ５０８および選択されないファイバ５１０、ならびに、図２に示したものと同様の性能指数曲線５０６を示す。例示的な実施形態によれば、選択されたファイバ５０８は、性能指数フロンティア距離の０．５ｄＢ回帰予測以内で、かつ、マイクロベンド・フロンティア距離の１０００％以内である。例示的な実施形態は、マイクロベンド・フロンティア距離の９０％以内のファイバを含むことができる。例示的な実施形態は、マイクロベンド・フロンティア距離の５０％以内のファイバを含むことができる。例示的な実施形態は、マイクロベンド・フロンティア距離の２５％以内のファイバを含むことができる。図１に示すような例示的なファイバ１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４のためのパラメータも、図５にプロットされ、図１１および１２を参照してさらに説明されることになる。
【００５１】
図６、７、８、および９は、性能指数フロンティア距離の０．５ｄＢ回帰予測以内であるように選択され、マイクロベンド・フロンティア距離の１０００％以内にフィットされたファイバ（より薄い「ｘ」記号）を有する、多数の光ファイバ設計６００、７００、８００、９００を示す。グラフは、コア半径（図３の半径３１０のような）、シェルフ幅（図３の幅３１４のような）、トレンチ内半径（図３の半径３１６のような）、および、１００×（トレンチ・デルタ）×（トレンチ幅）×（２×トレンチ内半径＋トレンチ幅）として定義されるトレンチ体積のような、他の個々のパラメータに対して、性能指数フロンティア距離をプロットする。図６、７、８、および９は、例示的な実施形態による、所望の特定を提供する光ファイバ設計を絞り込むために、さらなる選択ブラケットも示す。
【００５２】
例えば、図６は、コア半径６０４に対してプロットされたファイバの性能指数フロンティア距離６０２により、多数のファイバ設計６００を示す。ファイバは、さらに、特定の性能指数フロンティア距離範囲６０６および特定のコア半径範囲６０８内であるように選択され得る。例えば、例示的な実施形態によれば、光ファイバ設計６００は、例えば、コア半径（図３の半径３１０のような）が約５．５μｍおよび約７．０μｍの範囲になるように、グループ６０８として選択されてよい。例示的な実施形態は、約６．８μｍ未満のコア半径３１０を有するファイバ設計を含んでよい。例示的な実施形態によれば、ファイバ設計６００は、例えば、約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有するように、グループ６０６としてさらに選択されてよい。他の例示的な実施形態によれば、ファイバ設計９００は、例えば、約０．５ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有するように、グループ９０６としてさらに選択されてよい。
【００５３】
図７は、シェルフ幅３１４に対してプロットされたファイバの性能指数フロンティア距離７０２により、多数のファイバ設計７００を示す。ファイバは、さらに、特定の性能指数フロンティア距離範囲７０６および特定のシェルフ幅範囲７０８内であるように選択され得る。例えば、例示的な実施形態によれば、光ファイバ設計７００は、例えば、シェルフ幅３１４が約４μｍおよび約８μｍの範囲になるように、グループ７０８として選択されてよい。例示的な実施形態は、約６μｍ未満のシェルフ幅３１４を有するファイバ設計を含んでよい。例示的な実施形態によれば、ファイバ設計７００は、例えば、約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有するように、グループ７０６としてさらに選択されてよい。他の例示的な実施形態によれば、ファイバ設計９００は、例えば、約０．５ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有するように、グループ９０６としてさらに選択されてよい。
【００５４】
図８は、トレンチ内半径３１６に対してプロットされたファイバの性能指数フロンティア距離８０２により、多数のファイバ設計８００を示す。ファイバは、さらに、特定の性能指数フロンティア距離範囲８０６および特定のトレンチ内半径範囲８０８内であるように選択され得る。例えば、例示的な実施形態によれば、光ファイバ設計８００は、例えば、トレンチ内半径８０８が約１０μｍおよび約１４μｍの範囲になるように、グループ８０８として選択されてよい。例示的な実施形態は、約１３μｍ未満のトレンチ内半径（３１６）を有するファイバ設計を含んでよい。例示的な実施形態によれば、ファイバ設計８００は、例えば、約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有するように、グループ８０６としてさらに選択されてよい。他の例示的な実施形態によれば、ファイバ設計９００は、例えば、約０．５ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有するように、グループ９０６としてさらに選択されてよい。
【００５５】
図９は、トレンチ体積に対してプロットされたファイバの性能指数フロンティア距離９０２により、多数のファイバ設計９００を示す。ファイバは、さらに、特定の性能指数フロンティア距離範囲９０６および特定のトレンチ体積範囲９０８内であるように選択され得る。例示的な実施形態によれば、光ファイバ設計９００は、例えば、トレンチ体積が約−７０μｍ２％および約−１５μｍ２％の間の範囲になるように、グループ９０８として選択されてよい。例示的な実施形態は、約−６０μｍ２％を超えるトレンチ体積を有するファイバ設計を含んでよい。例示的な実施形態によれば、ファイバ設計９００は、例えば、約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有するように、グループ９０６としてさらに選択されてよい。他の例示的な実施形態によれば、ファイバ設計９００は、例えば、約０．５ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有するように、グループ９０６としてさらに選択されてよい。
【００５６】
図１０は、１３０μｍ２および約１５５μｍ２の間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０００８以上の相対実効屈折率差（Ｎｅｆｆ）、ならびに、０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の損失を有する説明的な超大面積光ファイバ設計１０００を示す。光ファイバ設計１０００は、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離１００２対コア・デルタ・パーセント１００４でプロットされる。例示的な実施形態によれば、ファイバ設計１０００は、約８０％１００６未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離、および、約０．２０％１００８未満のコア・デルタを有する設計を含むように選択されてよい。他の例示的な実施形態では、ファイバ設計１０００は、約８０％１００６未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離、および、約０．２４％未満のコア・デルタを有する設計を含むように選択されてよい。例示的な実施形態によれば、より明るく影付けされた「Ｘ」記号は、約１０００％未満のフィットされたマイクロベンド・フロンティア距離、および、約０．５ｄＢ未満のフィットされた性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有する設計を表す。
【００５７】
図１１は、例示的な実施形態によるファイバ・プロファイル設計の表１１００を示す。表の最初の５列は、すべて完全な導波路シミュレーションを使用して計算された、実効面積（Ａｅｆｆ）、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度（Ｐ．ＭＢ）、マイクロベンド・フロンティアからの距離（ＭＢ  Ｄｉｓｔ．）、性能指数（ＦＯＭ）、および、ＦＯＭフロンティアからの距離（ＦＯＭ  Ｄｉｓｔ．）を示す。例示的な実施形態によれば、そこから性能パラメータが計算されたプロファイル設計パラメータは、残りの８列に示されている。図１１の表の下から始めて、（それぞれ、１０４、１０６、および１０８とラベル付けされた）行１〜３、および、（それぞれ、１１０、１１２、１１４、および１１０２とラベル付けされた）行５〜８は、アルファ・プロファイル・コア形状を有する理想化された屈折率プロファイルによって特徴付けられる例示的なファイバ設計を示す。これらのファイバ設計は、１３１μｍ２から１６５μｍ２までの範囲の実効面積を有する。さらに、例示的な実施形態によれば、これらのファイバは、非常に低いＰｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度を有し、１７％未満のマイクロベンド・フロンティア距離を有し、非常に高いＦＯＭを有し、０．５ｄＢ未満のＦＯＭフロンティア距離を有する。
【００５８】
（下から、それぞれ、１１０１および１１０３とラベル付けされた）行４および９は、光ファイバの大規模製造で典型的に使用されるガラス処理技術を用いて製造された２つの例示的な製造されたファイバに関する測定および計算されたパラメータを示す。行４および９に示す値は、製造されたファイバのサンプルに対して行われた測定から決定される。行１〜３および５〜８に示す実施形態のすべては、上記で説明したように、シェルフのデルタ＝０％であることを想定している。
【００５９】
ファイバは、１３５μｍ２から１６８μｍ２までのＡｅｆｆの範囲におよぶ例示的な実施形態にしたがって製造され、減衰は、０．１７６から０．１８０ｄＢ／ｋｍにわたる。表の（１１０１とラベル付けされた）行４は、それぞれ、１４２．４μｍ２および０．１７６２ｄＢ／ｋｍのＡｅｆｆおよび減衰の値を有する、例示的な実施形態による例示的なファイバを示す。反射式ニア・フィールド技術は、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度およびＦＯＭを計算するために使用された屈折率プロファイルを測定するために使用された。表に示すように、このファイバのＰｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度およびマイクロベンド・フロンティア距離は、それぞれ、４１．１および２６％である。このファイバは、２．３４ｄＢのＦＯＭ、および、０．５３ｄＢのＦＯＭフロンティア距離も有する。
【００６０】
表の（１１０３とラベル付けされた）行９は、それぞれ、１６５．９μｍ２および０．１７６ｄＢ／ｋｍのＡｅｆｆおよび減衰の値を有する、例示的な実施形態によって製造された別の例示的なファイバを示す。Ｐｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度およびマイクロベンド・フロンティア距離は、それぞれ、１１０．６および１．８％である。ファイバは、３．０ｄＢのＦＯＭ、および、０．４０ｄＢのＦＯＭフロンティア距離を有する。
【００６１】
図１２は、図１に示すファイバ設計のサブセットであるファイバ設計に関する実効面積対Ｐｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度のプロット１２００である。暗い丸１２０４は、予測損失が＜０．１８５ｄＢ／ｋｍ、実効屈折率が＞０．０８％、ＦＯＭフロンティア距離が０．５ｄＢ未満となるように、図１のすべての点から選択されたファイバを示す。ライトグレーの「Ｘ」の１２０６は、マイクロベンド・フロンティア距離が２５％未満であるという追加の制約による暗い丸１２０４によって表されるファイバのサブセットを示す。図１２にプロットされた白丸（１０４、１０６、１０８、１１０１、１１０、１１２、１１４）は、図１１の表の（下から）行１〜７に記載のファイバ設計を示す。
【００６２】
図１３は、例示的な光ファイバ（１１０１）に関するファイバ半径１３０４の関数としての、測定された屈折率プロファイル１３０２のプロット１３００を示す。この例示的なファイバ（１１０１）に関する対応するパラメータは、図１１の（下から）行４に示すものである。例示的な光ファイバ（１１０１）のＰｅｔｅｒｍａｎｎマイクロベンド感度対実効面積も、図１２の白丸（１１０１）のうちの１つに示される。図１３は、例示的な光ファイバ（１１０１）のコア・パラメータをモデル化するために利用され得る、約８のコア・アルファを示す例示的な曲線１３０８も含む。
【００６３】
例示的な実施形態では、マイクロベンド・フロンティア距離の回帰予測は、すべての主要な屈折率プロファイル設計効果、変換、および相互作用を評価し、マイクロベンド・フロンティア距離と相関しない設計効果または相互作用を除去することによって、モデル化され得る。例示的な実施形態では、マイクロベンド・フロンティア距離の回帰予測は、以下によってモデル化され得る。
【００６４】
Ｂ１×コア・デルタ＋Ｂ２×（コア半径）−１＋Ｂ３×コア体積＋Ｂ４×トレンチ・デルタ＋Ｂ５×（トレンチ内半径）−１＋Ｂ６×トレンチ内半径＋Ｂ７×トレンチ体積＋Ｂ８×トレンチ体積×トレンチ内半径
【００６５】
ここで、Ｂ１は、約６９０であり、Ｂ２は、約−０．７であり、Ｂ３は、約−０．２であり、Ｂ４は、約１４であり、Ｂ５は、約３であり、Ｂ６は、約０．０７であり、Ｂ７は、約０．０３であり、Ｂ８は、約−０．００１６である。Ｂ１は、約６９０であり、Ｂ２は、約−０．７であり、Ｂ３は、約−０．２であり、Ｂ４は、約１４であり、Ｂ５は、約３であり、Ｂ６は、約０．０７であり、Ｂ７は、約０．０３であり、Ｂ８は、約−０．００１６である。
【００６６】
例示的な実施形態によれば、マイクロベンド・フロンティア距離に関してフィットされたモデルは、０．９９１のＲ−二乗値、および、６．６％の残余の標準誤差を有する。大きいＲ−二乗値は、モデルが、傾向を説明するときに正確であることを意味する。残余の標準誤差（６．６％）は、マイクロベンド・フロンティア距離の任意の単一の予想に関する９５％の信頼区間が、この値の±２．５倍、または約１７％以内であることを示す。
【００６７】
例示的な実施形態では、マイクロベンド性能指数フロンティア距離は、以下のようにモデル化され得る。
【００６８】
（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ２×コア・アルファ＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２
【００６９】
ここで、Ａ０は、約−０．９であり、Ａ１は、約３５であり、Ａ２は、約−０．０００８であり、Ａ３は、約０．０３５であり、Ａ４は、約２７０であり、Ａ５は、約−０．０２であり、Ａ６は、約０．００７であり、Ａ７は、約−１５０であり、Ａ８は、約５０であり、Ａ９は、約−１５であり、Ａ１０は、約８５００である。
【００７０】
例示的な実施形態によれば、ＦＯＭフロンティア距離にフィットされたモデルは、０．６８６６のＲ−二乗値、および、６．２％の残余の標準誤差を有する。大きいＲ−二乗値は、モデルが、傾向を説明するときに正確であることを意味する。残余の標準誤差（６．２％）は、ＦＯＭフロンティア距離の任意の単一の予想に関する９５％の信頼区間が、この値の±２．５倍、または約１６％以内であることを示す。
【００７１】
例示的な実施形態によれば、マイクロベンドおよび性能指数（ＦＯＭ）性能について最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含む。光ファイバは、さらに、約５．５μｍおよび約７．０μｍ間のコア半径、約０．１３％および約０．２３％間のコア・デルタ、約５μｍ２％から約９μｍ２％の間のコア体積、約４μｍおよび約８μｍ間のシェルフ幅、約１０μｍおよび約１４μｍ間のトレンチ内半径、約１μｍおよび約５μｍ間のトレンチ幅、約−０．２５％未満のトレンチ・デルタ、約−７０μｍ２％および約−１５μｍ２％間のトレンチ体積、１３５μｍ２および約１７０μｍ２間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対実行屈折率差（Ｎｅｆｆ）、０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離、および、約９０％未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離を含む。
【００７２】
例示的な実施形態では、コア半径は、約６．８μｍ未満である。例示的な実施形態では、シェルフ幅は、約６μｍ未満である。例示的な実施形態では、トレンチ内半径は、約１３μｍ未満である。例示的な実施形態では、トレンチ体積は、約−６０μｍ２％より大きい。例示的な実施形態では、マイクロベンド感度は、約１２０未満である。
【００７３】
例示的な実施形態によれば、光ファイバは、さらに、＝（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２として定義されるＦＯＭフロンティア距離を有することができ、ここで、Ａ０は、約−０．９であり、Ａ１は、約３５であり、Ａ３は、約０．０３５であり、Ａ４は、約２７０であり、Ａ５は、約−０．０２であり、Ａ６は、約０．００であり、Ａ７は、約−１５０であり、Ａ８は、約５０であり、Ａ９は、約−１５であり、Ａ１０は、約８５００である。例示的な実施形態によれば、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離は、約２５％未満であり、性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離は、約０．５ｄＢ未満であり、ここで、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離は、Ｂ１×コア・デルタ＋Ｂ２×（コア半径）−１＋Ｂ３×コア体積＋Ｂ４×トレンチ・デルタ＋Ｂ５×（トレンチ内半径）−１＋Ｂ６×トレンチ内半径＋Ｂ７×トレンチ体積＋Ｂ８×トレンチ体積×トレンチ内半径、として定義され、Ｂ１は、約６９０であり、Ｂ２は、約−０．７であり、Ｂ３は、約−０．２であり、Ｂ４は、約１４であり、Ｂ５は、約３であり、Ｂ６は、約０．０７であり、Ｂ７は、約０．０３であり、Ｂ８は、約−０．００１６である。
【００７４】
別の例示的な実施形態によれば、マイクロベンドおよび性能指数（ＦＯＭ）性能について最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含む。光ファイバは、さらに、約０．１３％および約０．２３％間のコア・デルタ、約４μｍおよび約８μｍ間のシェルフ幅、約−０．２５％未満のトレンチ・デルタ、１３５μｍ２および約１７０μｍ２間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対実行屈折率差（Ｎｅｆｆ）、０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、約９０％未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離、約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離、約０μｍおよび約２５μｍ間の外側トレンチ幅、および、約−０．３３％および約０％間の外側トレンチ・デルタを含む。例示的な実施形態によれば、シェルフ幅（３１４）は、約６μｍ未満である。
【００７５】
例示的な実施形態では、光ファイバは、さらに、約５．５μｍおよび約７．０μｍ間のコア半径、約５μｍ２％および９μｍ２％間のコア体積、約１０μｍおよび約１４μｍ間のトレンチ内半径、約１μｍおよび約５μｍ間のトレンチ幅、ならびに、約−７０μｍ２％および−１５μｍ２％間のトレンチ体積を含むことができる。例示的な実施形態によれば、トレンチ内半径は、約１３μｍ未満である。例示的な実施形態によれば、トレンチ体積は、約−６０μｍ２％より大きい。例示的な実施形態によれば、マイクロベンド感度は、約１２０未満である。例示的な実施形態によれば、ＦＯＭフロンティア距離は、＝（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２として定義され、ここで、Ａ０は、約−０．９であり、Ａ１は、約３５であり、Ａ３は、約０．０３５であり、Ａ４は、約２７０であり、Ａ５は、約−０．０２であり、Ａ６は、約０．００７であり、Ａ７は、約−１５０であり、Ａ８は、約５０であり、Ａ９は、約−１５であり、Ａ１０は、約８５００である。
【００７６】
例示的な実施形態によれば、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離は、Ｂ１×コア・デルタ＋Ｂ２×（コア半径）−１＋Ｂ３×コア体積＋Ｂ４×トレンチ・デルタ＋Ｂ５×（トレンチ内半径）−１＋Ｂ６×トレンチ内半径＋Ｂ７×トレンチ体積＋Ｂ８×トレンチ体積×トレンチ内半径として定義され、ここで、Ｂ１は、約６９０であり、Ｂ２は、約−０．７であり、Ｂ３は、約−０．２であり、Ｂ４は、約１４であり、Ｂ５は、約３であり、Ｂ６は、約０．０７であり、Ｂ７は、約０．０３であり、Ｂ８は、約−０．００１６である。
【００７７】
例示的な実施形態では、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離は、約２５％未満であり、性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離は、約０．５ｄＢ未満である。例示的な実施形態によれば、１５５０ｎｍでの損失は、０．１８０ｄＢ／ｋｍ未満である。
【００７８】
例示的な実施形態によれば、性能指数（ＦＯＭ）性能について最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含む。光ファイバは、さらに、１３５μｍ２および約１７０μｍ２間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対実行屈折率差（Ｎｅｆｆ）、０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、および、約０．５ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有する屈折率プロファイルを含む。ＦＯＭフロンティア距離は、＝（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２として定義され、ここで、Ａ０は、約−０．９であり、Ａ１は、約３５であり、Ａ３は、約０．０３５であり、Ａ４は、約２７０であり、Ａ５は、約−０．０２であり、Ａ６は、約０．００７であり、Ａ７は、約−１５０であり、Ａ８は、約５０であり、Ａ９は、約−１５であり、Ａ１０は、約８５００である。
【００７９】
例示的な実施形態によれば、光ファイバは、約６．８μｍ未満のコア半径、約６μｍ未満のシェルフ幅、約１３μｍ未満のトレンチ内半径、約−６０μｍ２％より大きいトレンチ体積、または、約１２０未満のマイクロベンド感度のうちの１つまたは複数を含むことができる。例示的な実施形態によれば、光ファイバは、約５．５μｍおよび約７．０μｍ間のコア半径を含むことができる。例示的な実施形態では、コア・デルタは、約０．１３％および約０．２３％間である。例示的な実施形態では、１５５０ｎｍでの損失は、０．１８０ｄＢ／ｋｍ未満である。例示的な実施形態では、コア体積は、約５μｍ２％および約９μｍ２％間である。例示的な実施形態では、シェルフ幅は、約４μｍおよび約８μｍ間である。例示的な実施形態では、光ファイバは、約１０μｍおよび約１４μｍ間のトレンチ内半径を含むことができる。例示的な実施形態では、光ファイバは、約１μｍおよび約５μｍ間のトレンチ幅を含むことができる。例示的な実施形態では、トレンチ・デルタは、約−０．２５％未満である。例示的な実施形態では、光ファイバは、約−７０μｍ２％および約−１５μｍ２％間のトレンチ体積を含むことができる。例示的な実施形態によれば、外側トレンチ・デルタは、約−０．３３％および約０％間である。例示的な実施形態によれば、外側トレンチ幅は、約０μｍおよび約２５μｍ間である。
【００８０】
別の例示的な実施形態によれば、マイクロベンド性能について最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含む。光ファイバは、さらに、１３５μｍ２および約１７０μｍ２間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対実行屈折率差（Ｎｅｆｆ）、０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、約０．５ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有する屈折率プロファイル、および、約９０％未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離を含み、ここで、マイクロベンド・フロンティア距離は、Ｂ１×コア・デルタ＋Ｂ２×（コア半径）−１＋Ｂ３×コア体積＋Ｂ４×トレンチ・デルタ＋Ｂ５×（トレンチ内半径）−１＋Ｂ６×トレンチ内半径＋Ｂ７×トレンチ体積＋Ｂ８×トレンチ体積×トレンチ内半径、として定義され、ここで、Ｂ１は、約６９０であり、Ｂ２は、約−０．７であり、Ｂ３は、約−０．２であり、Ｂ４は、約１４であり、Ｂ５は、約３であり、Ｂ６は、約０．０７であり、Ｂ７は、約０．０３であり、Ｂ８は、約−０．００１６である。
【００８１】
例示的な実施形態によれば、コア・デルタは、約０．１３％および約０．２３％間である。例示的な実施形態によれば、コア半径は、約５．５μｍおよび約７．０μｍ間である。例示的な実施形態によれば、コア体積は、約５μｍ２％および約９μｍ２％間である。例示的な実施形態によれば、トレンチ・デルタは、約−０．２５％未満である。例示的な実施形態によれば、トレンチ内半径は、約１０μｍおよび約１４μｍ間である。例示的な実施形態によれば、トレンチ体積は、約−７０μｍ２％および約−１５μｍ２％間である。
【００８２】
例示的な実施形態によれば、光ファイバは、さらに、内側トレンチを取り囲む外側トレンチを含むことができ、約４μｍおよび約８μｍ間のシェルフ幅、約１μｍおよび約５μｍ間のトレンチ幅、１３５μｍ２および約１７０μｍ２間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対実効屈折率比（Ｎｅｆｆ）、約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離、約０μｍおよび約２５μｍ間の外側トレンチ幅、および、約−０．３３％および約０％間の外側トレンチ・デルタを含む。例示的な実施形態によれば、光ファイバは、さらに、約６．８μｍ未満のコア半径、約６μｍ未満のシェルフ幅、約１３μｍ未満のトレンチ内半径、約−６０μｍ２％より大きいトレンチ体積、または、約１２０未満のマイクロベンド感度のうちの１つまたは複数を含むことができる。
【００８３】
例示的な実施形態によれば、光ファイバは、さらに、約２５％未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離を含むことができ、ここで、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離は、Ｂ１×コア・デルタ＋Ｂ２×（コア半径）−１＋Ｂ３×コア体積＋Ｂ４×トレンチ・デルタ＋Ｂ５×（トレンチ内半径）−１＋Ｂ６×トレンチ内半径＋Ｂ７×トレンチ体積＋Ｂ８×トレンチ体積×トレンチ内半径、として定義され、ここで、Ｂ１は、約６９０であり、Ｂ２は、約−０．７であり、Ｂ３は、約−０．２であり、Ｂ４は、約１４であり、Ｂ５は、約３であり、Ｂ６は、約０．０７であり、Ｂ７は、約０．０３であり、Ｂ８は、約−０．００１６である。
例示的な実施形態によれば、光ファイバは、さらに、内側トレンチを取り囲む外側トレンチを含むことができ、ここで、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離は、約２５％未満であり、さらに、約０．５ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を含み、ここで、ＦＯＭフロンティア距離は、＝（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２として定義され、ここで、Ａ０は、約−０．９であり、Ａ１は、約３５であり、Ａ３は、約０．０３５であり、Ａ４は、約２７０であり、Ａ５は、約−０．０２であり、Ａ６は、約０．００７であり、Ａ７は、約−１５０であり、Ａ８は、約５０であり、Ａ９は、約−１５であり、Ａ１０は、約８５００である。例示的な実施形態によれば、１５５０ｎｍでの損失は、０．１８０ｄＢ／ｋｍ未満である。
【００８４】
例示的な実施形態によれば、性能指数（ＦＯＭ）性能について最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含む。光ファイバは、さらに、１３５μｍ２および約１７０μｍ２間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対実行屈折率差（Ｎｅｆｆ）、約０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、約６．８μｍ未満のコア半径、および、約０．７ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離を有する屈折率プロファイルを含む。ＦＯＭフロンティア距離は、＝（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２として定義され、ここで、Ａ０は、約−０．９であり、Ａ１は、約３５であり、Ａ３は、約０．０３５であり、Ａ４は、約２７０であり、Ａ５は、約−０．０２であり、Ａ６は、約０．００７であり、Ａ７は、約−１５０であり、Ａ８は、約５０であり、Ａ９は、約−１５であり、Ａ１０は、約８５００である。例示的な実施形態は、０．８ｄＢ未満のＦＯＭフロンティア距離を有する光ファイバを含むことができる。例示的な実施形態は、０．７ｄＢ未満のＦＯＭフロンティア距離を有する光ファイバを含むことができる。例示的な実施形態は、０．６ｄＢ未満のＦＯＭフロンティア距離を有する光ファイバを含むことができる。例示的な実施形態は、０．５ｄＢ未満のＦＯＭフロンティア距離を有する光ファイバを含むことができる。例示的な実施形態は、０．４ｄＢ未満のＦＯＭフロンティア距離を有する光ファイバを含むことができる。
【００８５】
例示的な実施形態は、約６μｍ未満のシェルフ幅、約１３μｍ未満のトレンチ内半径、約−６０μｍ２％より大きいトレンチ体積、または、約１２０未満のマイクロベンド感度のうちの１つまたは複数を含むことができる。例示的な実施形態によれば、コア・デルタは、約０．１３％および約０．２３％間である。例示的な実施形態によれば、１５５０ｎｍでの損失は、０．１８０ｄＢ／ｋｍ未満である。例示的な実施形態によれば、光ファイバは、約５μｍ２％および約９μｍ２％間のコア体積を含むことができる。例示的な実施形態によれば、シェルフ幅は、約４μｍおよび約８μｍ間である。例示的な実施形態によれば、光ファイバは、約１０μｍおよび約１４μｍ間のトレンチ内半径を含むことができる。例示的な実施形態では、光ファイバは、約１μｍおよび約５μｍ間のトレンチ幅を含むことができる。例示的な実施形態では、トレンチ・デルタは、約−０．２５％未満である。例示的な実施形態では、トレンチ体積は、約−７０μｍ２％および約−１５μｍ２％間である。例示的な実施形態では、外側トレンチ・デルタは、約−０．３３％および約０％間である。例示的な実施形態では、外側トレンチ幅は、約０μｍおよび約２５μｍ間である。
【００８６】
別の例示的な実施形態によれば、マイクロベンド性能について最適化されたトレンチ・アシスト型光ファイバが提供される。光ファイバは、長手方向軸を有するコア領域と、前記コア領域を取り囲むシェルフ領域と、前記シェルフ領域を取り囲むクラッディング領域とを含み、前記コア、およびシェルフ、ならびにクラッディング領域が、前記軸の方向の前記コアおよびシェルフ領域の基本横モードでの信号光の伝播をサポートし、導くように構成され、クラッディング領域が、内側トレンチおよび外側トレンチを含む。光ファイバは、さらに、１３５μｍ２および約１７０μｍ２間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対実行屈折率差（Ｎｅｆｆ）、約０．１８５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍでの損失、０．２３％未満のコア・デルタ、および、約８０％未満のマイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離を含み、ここで、マイクロベンド・フロンティア（ＭＢＦ）距離は、Ｂ１×コア・デルタ＋Ｂ２×（コア半径）−１＋Ｂ３×コア体積＋Ｂ４×トレンチ・デルタ＋Ｂ５×（トレンチ内半径）−１＋Ｂ６×トレンチ内半径＋Ｂ７×トレンチ体積＋Ｂ８×トレンチ体積×トレンチ内半径、として定義され、ここで、Ｂ１は、約６９０であり、Ｂ２は、約−０．７であり、Ｂ３は、約−０．２であり、Ｂ４は、約１４であり、Ｂ５は、約３であり、Ｂ６は、約０．０７であり、Ｂ７は、約０．０３であり、Ｂ８は、約−０．００１６である。例示的な実施形態では、コア・デルタは、約０．１３％および約０．２０％間である。例示的な実施形態では、コア半径は、約５．５μｍおよび約６．８μｍ間である。例示的な実施形態では、コア体積は、約５μｍ２％および約９μｍ２％間である。例示的な実施形態では、トレンチ・デルタは、約−０．２５％未満である。例示的な実施形態では、トレンチ内半径は、約１０μｍおよび約１４μｍ間である。例示的な実施形態では、トレンチ体積は、約−７０μｍ２％および約−１５μｍ２％間である。
【００８７】
例示的な実施形態によれば、光ファイバは、内側トレンチを取り囲む外側トレンチを含むことができ、約４μｍおよび約８μｍ間のシェルフ幅、約１μｍおよび約５μｍ間のトレンチ幅、１３５μｍ２および約１７０μｍ２間のコア実効面積（Ａｅｆｆ）、約０．０８％より大きい相対実効屈折率比（Ｎｅｆｆ）、約０．８ｄＢ未満の性能指数（ＦＯＭ）フロンティア距離、約０μｍおよび約２５μｍ間の外側トレンチ幅、ならびに、約−３３％および約０％間の外側トレンチ・デルタを含み、ここで、ＦＯＭフロンティア距離は、＝（Ａ０＋Ａ１×コア・デルタ０．５＋Ａ３×シェルフ幅＋Ａ４×トレンチ・デルタ＋Ａ５×トレンチ体積＋Ａ６×外側トレンチ幅＋Ａ７×外側トレンチ・デルタ＋Ａ８×トレンチ・デルタ×トレンチ幅＋Ａ９×トレンチ・デルタ×外側トレンチ幅＋Ａ１０×トレンチ・デルタ×外側トレンチ・デルタ）２として定義され、ここで、Ａ０は、約−０．９であり、Ａ１は、約３５であり、Ａ３は、約０．０３５であり、Ａ４は、約２７０であり、Ａ５は、約−０．０２であり、Ａ６は、約０．００７であり、Ａ７は、約−１５０であり、Ａ８は、約５０であり、Ａ９は、約−１５であり、Ａ１０は、約８５００である。例示的な実施形態では、１５５０ｎｍでの光ファイバの損失は、０．１８０ｄＢ／ｋｍ未満である。
【００８８】
したがって、例示的な実施形態は、マイクロベンドによって誘発される損失に対して非感受性であるように最適化（または、ほぼ最適化）される光ファイバを作成する技術的効果を提供することができる。例示的な実施形態は、約１００および約１６０μｍ２間の実効面積を有する光ファイバに関する理想的な限界に近いマイクロベンド感度を有する光ファイバを提供するさらなる技術的効果を提供することができる。例示的な実施形態は、システムの光信号対ノイズ比（ＯＳＮＲ）の予測される改善を提供する光ファイバを提供するさらなる技術的効果を提供することができる。
【００８９】
本発明を、現在最も実際的であると考えられるもの、および、様々な実施形態に関連して説明してきたが、本発明は、開示される実施形態に限定されるべきではなく、それどころか、添付の特許請求の範囲内に含まれる様々な変更および等価な構成を包含するものとすることが理解されるべきである。特定の用語が、本明細書で用いられているが、それらは、一般的かつ説明的な意味でのみ使用され、限定の目的のために使用されない。
【００９０】
本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するため、および、また、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを製作かつ使用すること、および、任意の組み込み方法を実行することを含む、本発明を実施することを可能にするために、例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲に定義され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、それらが、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または、それらが、特許請求の範囲の文言と実質的に差異がない等価の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【図３】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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