(57)【要約】【課題】波長多重伝送に適した安価で、更には小さな許容曲げ径においても曲げ損の強い光ファイバを提供する。【解決手段】ほぼ均一な屈折率を備えたコア１と、該コア１の外側に設けられた、ほぼ均一な屈折率を備えたクラッド２との２層からなる石英ガラスを主成分とする光ファイバであって、以下の（１）〜（３）を満足することを特徴とする光ファイバ。（１）前記コアの外径が４〜８μｍの範囲にあり、かつ該コアの比屈折率差が０．４〜０．８％の範囲にあり、（２）波長１５５０ｎｍにおける波長分散が２〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、（３）波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が４０μｍ２以上である。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ均一な屈折率を備えたコアと、該コアの外側に設けられた、ほぼ均一な屈折率を備えたクラッドとの２層からなる石英ガラスを主成分とする光ファイバであって、以下の（１）〜（３）を満足することを特徴とする光ファイバ。
（１）前記コアの外径が４〜８μｍの範囲にあり、かつ該コアの比屈折率差が０．４〜０．８％の範囲にあり、
（２）波長１５５０ｎｍにおける波長分散が２〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、
（３）波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が４０μｍ２　以上である。
【請求項２】
前記外径が４〜５．５μｍの範囲にあり、前記波長分散が２〜６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ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】
前記外径が５〜８μｍの範囲にあり、前記波長分散が６〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ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４】
前記外径が５〜６．５μｍの範囲にあり、前記波長分散が６〜１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ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５】
前記比屈折率差が０．４〜０．６％の範囲にあり、前記実効断面積が５０μｍ２　以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記比屈折率差が０．４〜０．５％の範囲にあり、前記実効断面積が６０μｍ２　以上であることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ。
【請求項７】
伝送損失が、波長１３６０〜１４００ｎｍの範囲の全波長において、０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ファイバ。
【請求項８】
伝送損失が、波長１２６０〜１６２５ｎｍの範囲の全波長において、０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記光ファイバの半径ｒにおいて、前記クラッドの屈折率を基準にした比屈折率差をΔｎ（ｒ）、前記コアの最外径をｒｃｏｒｅとして、前記ｒと前記Δｎ（ｒ）との積を、０〜ｒｃｏｒｅの範囲でｒについて積分した値に、πを乗じたものをＶｃｏｒｅと定義したとき、前記Ｖｃｏｒｅが１５％μｍ２　以下であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記比屈折率差が０．４〜０．６％の範囲にあり、前記実効断面積が５０μｍ２　以上であることを特徴とする請求項９に記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記比屈折率差が０．５１〜０．５９％の範囲にあり、前記コア径が５．５〜７．０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記Ｖｃｏｒｅは、前記比屈折率差をΔとしたとき、（−１７．２５ｘΔ＋２５．２）より大きく、２０より小さいことを特徴とする請求項１１に記載の光ファイバ。
【請求項１３】
波長１５５０ｎｍにおけるモールドフィールド径ＭＦＤが７．８μｍ以上、かつ、許容曲げ径２０φにおける曲げ損失が０．３ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１２に記載の光ファイバ。
【請求項１４】
ＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５２規格における通常シングルモード光ファイバとの接続損失が、波長１５５０ｎｍにおいて、０．３５ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバ。
【請求項１５】
伝送損失が、波長１３６０〜１４００ｎｍの範囲の全波長において、０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項に記載の光ファイバ。
【請求項１６】
伝送損失が、波長１２６０〜１６２５ｎｍの範囲の全波長において、０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一項に記載の光ファイバ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光ファイバを含む光伝送路。
【請求項１８】
さらに前記光ファイバと組み合わせる分散補償器を含む請求項１７に記載の光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ及び該光ファイバを用いた伝送路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データトラフィックの増大に伴い、ネットワークの伝送容量を増やすことが望まれている。
例えば波長多重（ＷＤＭ）伝送は、上記ニーズに応える伝送方式であり、既に商用化が始まっている状況である。
また、近年では、長距離系だけでなく、メトロ・アクセス系においてもＷＤＭ伝送を適用することが検討されている。
【０００３】
メトロ・アクセス系に適用が考えられているＷＤＭ伝送は２種類に大別できる。ひとつは高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ）といわれるもので、長距離系と同様の方法を採用するものである。
もうひとつは、低密度ＷＤＭ（ＣＷＤＭ）といわれるもので、より各信号波長間隔を広くとり、かわりに使用波長帯域を広くする方法である。
メトロ・アクセス系のような、比較的短い距離でのＷＤＭ伝送では、コスト的な要素が非常に重要になってくる（なお、比較的短い距離とはいっても２００ｋｍ程度のものもありえる）。そのため、そのような伝送路に用いられる光ファイバも、より安価である必要がある。
【０００４】
また、オフィスや家庭への光ファイバ導入（Ｆｉｂｅｒ　Ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｈｏｍｅ，ＦＴＴＨ）を考えた場合、安価であることに加えて、上述した伝送路とは異なった特性も要求される。すなわち、ビルや住宅内にファイバを引き回す際には、光ファイバに３０φ、２０φといった非常に小さな曲げが入る可能性がある。
さらに、余長を収納する際にも小さな曲げ径に巻いても、ロス増が生じないようことが非常に重要になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、従来、ＷＤＭに適した光ファイバがいくつか提案されている。しかしながら、いずれも例えば３層以上の複雑な屈折率分布を備えたものである。そして、この様な構造に起因して高価である。
【０００６】
また、オフィスや家庭内では従来、通常の１．３μｍ帯シングルモードファイバやマルチモードファイバが一般的に用いられている。しかしながら、これらのファイバは一般的には６０φ程度の曲げ径までしか許容されておらず、その引き回しの際には、過剰な曲げが入らないように細心の注意が必要であった。最近では、１．３μｍ帯用シングルモードファイバの国際規格であるＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５２　に準処する範囲で、ＭＦＤを小さくすることにより許容曲げ径を直径３０φまで許容したファイバが商品化されているが、ビル、宅内配線用にはさらに小さな曲げ径に対応した光ファイバの開発が期待されている。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑てなされたもので、ＷＤＭ伝送に適した安価な光ファイバを提供することを第一の目的とする。
また、小さな曲げ径で引き回したり、あるいは余長を収納することが可能な光ファイバを提供することを第二の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するため、できるだけ簡単な構造の屈折率分布形状を備えたもので、ＷＤＭ伝送に適した特性が得られないか、と考え、検討した。
【０００９】
その結果、従来ＷＤＭ伝送には不向きであると考えられていた、最も簡単と思われるコアとクラッドとの２層構造のいわゆる単峰型（ステップ型）の屈折率分布形状を用いて、ＷＤＭ伝送に適した光学特性を有する光ファイバが得られることを見い出した。
【００１０】
すなわち、本発明に係る第１の発明は、ほぼ均一な屈折率を備えたコアと、その外側に設けられた、ほぼ均一な屈折率を備えたクラッドとの２層からなる石英ガラスを主成分とする光ファイバであって、以下の（１）〜（３）を満足することを特徴とする。（１）前記コアの外径が４〜８μｍの範囲にあり、かつ該コアの比屈折率差が０．４〜０．８％の範囲にあり、（２）波長１５５０ｎｍにおける波長分散が２〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、（３）波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が４０μｍ２以上である。
【００１１】
第２の発明は、前記第１の光ファイバにおいて、前記外径が４〜５．５μｍの範囲にあり、前記波長分散が２〜６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする前記第１の発明の光ファイバである。
【００１２】
第３の発明は、前記外径が５〜８μｍの範囲にあり、前記波長分散が６〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする前記第１の発明の光ファイバである。
【００１３】
第４の発明は、前記外径が５〜６．５μｍの範囲にあり、その１５５０ｎｍにおける波長分散が６〜１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを特徴とする前記第３の発明の光ファイバである。
【００１４】
第５の発明は、前記比屈折率差が０．４〜０．６％の範囲にあり、前記実効断面積が５０μｍ２以上であることを特徴とする前記第１〜４の発明のいずれかひとつの光ファイバである。
【００１５】
第６の発明は、前記比屈折率差が０．４〜０．５％の範囲にあり、前記実効断面積が６０μｍ２以上であることを特徴とする前記第３または４の発明の光ファイバである。
【００１６】
第７の発明は、伝送損失が、波長１３６０〜１４００ｎｍの範囲の全波長において、０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする前記第１〜６の発明のいずれかひとつの光ファイバである。
【００１７】
第８の発明は、伝送損失が、波長１２６０〜１６２５ｎｍの範囲の全波長において、０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする前記第１〜７の発明のいずれかひとつの光ファイバである。
【００１８】
また、本発明者らは、Ｖｃｏｒｅというパラメータに着目し、このＶｃｏｒｅを限定することにより、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値を小さく抑えることが可能であることを見い出した。
【００１９】
すなわち、本発明に係る第９の発明は、前記光ファイバの半径ｒにおいて、前記クラッドの屈折率を基準にした比屈折率差をΔｎ（ｒ）、前記コアの最外径をｒｃｏｒｅとして、前記ｒと前記Δｎ（ｒ）との積を、０〜ｒｃｏｒｅの範囲でｒについて積分した値に、πを乗じたものをＶｃｏｒｅと定義したとき、前記Ｖｃｏｒｅが１５％μｍ２　以下であることを特徴とする前記第４の発明の光ファイバである。
【００２０】
第１０の発明は、前記比屈折率差が０．５１〜０．５９％の範囲にあり、前記コア径が５．５〜７．０μｍの範囲にあることを特徴とする前記第３の発明の光ファイバである。
【００２１】
第１１の発明は、前記Ｖｃｏｒｅが、前記比屈折率差をΔとしたとき、（−１７．２５ｘΔ＋２５．２）より大きく、２０より小さいことを特徴とする前記第１０の発明の光ファイバである。
【００２２】
第１２の発明は、波長１５５０ｎｍにおけるモールドフィールド径ＭＦＤが７．８μｍ以上、かつ、許容曲げ径２０φにおける曲げ損失が０．３ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする前記第１１の発明の光ファイバである。
【００２３】
第１３の発明は、ＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５２規格における通常シングルモード光ファイバとの接続損失が、波長１５５０ｎｍにおいて、０．３５ｄＢ以下であることを特徴とする第１２の発明の光ファイバである。
【００２４】
第１４の発明は、前記第１〜１３の発明のいずれかひとつの光ファイバを含む光伝送路である。
【００２５】
第１５の発明は、さらに前記光ファイバと組み合わせる分散補償器を含む第１４の発明の光伝送路である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。（第１の発明の光ファイバ）
図１（ａ）、図１（ｂ）は本発明の光ファイバの屈折率分布形状の一例を示したものである。図１（ａ）は中心軸方向に対して直交方向に切断したときの断面を示したものである。図１（ｂ）は側方から見た屈折率分布形状を示したものである。
【００２７】
図中符号１はコアであり、その外側に同心円状にクラッド２が設けられて、これらコア１とクラッド２との２層からなる光ファイバが構成されている。
コア１とクラッド２は、ともにほぼ均一な屈折率を備えており、コア１はクラッド２よりも屈折率が高い。
【００２８】
この光ファイバは石英ガラスを主成分とするもので、コア１、クラッド２の材料は屈折率の関係等で決定される。例えばコア１をゲルマニウム添加石英ガラス等から形成する場合には、クラッド２は純粋石英ガラスまたはフッ素添加石英ガラス等から形成し、コア１を純粋石英ガラス等から形成する場合には、クラッド２はフッ素添加石英ガラス等から形成する。
【００２９】
なお、石英ガラスを主成分とする光ファイバにおいては、ゲルマニウム、フッ素等のドーパントの添加量が少ない方がレーリー散乱損失を低減できるので、コア１とクラッド２の一方のみがドーパントが添加された材料から形成されていることが好ましい。よって、例えばコア１をゲルマニウム添加石英ガラス、クラッド２をほぼ純粋な石英ガラスから形成するか、あるいはコア１をほぼ純粋な石英ガラス、クラッド２をフッ素添加石英ガラスから形成すること等が好ましい。
【００３０】
ところで、ＷＤＭ伝送、好ましくはＤＷＤＭ伝送に用いられる光ファイバに求められる光学特性は、例えば波長分散、実効断面積等があげられる。
【００３１】
なお、そのときＰＭＤ（偏波モード分散）やカットオフ波長、曲げ損失など、通常のＳＭファイバに求められる特性を満足していることを前提とする。特に限定するものではないが、ＰＭＤは０．１ｐｓ／√ｋｍ以下であることが好ましく、カットオフ波長は伝送に使用する波長においてシングルモード伝搬可能な値とされ、少なくとも実際の使用時と同じ長尺の状態で測定したカットオフ波長が、伝送に使用する波長の下限値よりも短いことが好ましい。
【００３２】
伝送に使用する波長域は、例えばいわゆるＳバンド〜Ｃバンド〜Ｌバンド（１４６０〜１６２５ｎｍ）の中から任意に選択することができる。本発明の光ファイバでは、例えばＩＴＵ−ＴＧ．６５０等に記載のケーブルカットオフ波長は１．４μｍ以下の値が得られる。また、曲げ損失は、例えば波長１５５０ｎｍにおける曲げ径２０ｍｍの測定条件下において、１０ｄＢ／ｍ以下の値が得られる。
【００３３】
波長分散の絶対値が小さいと、ＦＷＭ（４光波混合）発生効率が高くなり、ＷＤＭ、特にＤＷＤＭにおいては信号劣化の原因となる。
そのため、ＷＤＭに用いる光ファイバは、伝送に使用する波長範囲において、波長分散が少なくとも１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、好ましくは２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であることが望ましい。
【００３４】
一方、波長分散が大きすぎると、ＳＰＭ（自己位相変調）と分散による信号劣化が問題となり、例えば分散補償が必要となって高価になったり、伝送距離が制限されたりする。そのため、他方ではＷＤＭに使用する光ファイバの波長分散は小さい方が望ましい。
【００３５】
この２つの要求は相反するために、ＷＤＭ伝送においては、大きすぎず、小さすぎない中間的な波長分散をもつ光ファイバが好ましい。
なお、より広い範囲で上記要求を満たすには、伝送を行う波長範囲内で分散スロープが小さいことが望まれる。
実効断面積（Ａｅｆｆ）は、ＳＰＭやＦＷＭ等の非線形効果を抑制することができる様に、大きい方が好ましい。
【００３６】
本発明に係る第１の発明の光ファイバは、前記（１）〜（３）の条件を満足するものであり、かかるＷＤＭ伝送、好ましくはＤＷＤＭ伝送に用いられる光ファイバに求められる波長分散、実効断面積の条件を満足することができる。
【００３７】
前記（１）について、コア１の外径は４〜８μｍである。４μｍ未満では、ＦＷＭ抑制に不十分な小さな波長分散となり、８μｍをこえると、波長分散が大きくなりすぎて、伝送特性が劣化する。
【００３８】
また、コア１の比屈折率差は０．４〜０．８％である。なおコア１の比屈折率差は、コア１の屈折率をｎ１、クラッド２の屈折率をｎ２としたとき、（ｎ１２−ｎ２２　）／２ｎ１２　で与えられる。
０．４％未満では、前記中間的な波長分散の光ファイバを指向した場合、曲げ損失が大きくなりすぎて実際の使用にたえない。０．８％をこえると実効断面積が小さくなり、非線形光学効果の抑制の点で問題がある。なお、比屈折率差は製造時に添加するドーパントの添加量等によって調整することができる。
【００３９】
本発明の光ファイバは、前記（１）の条件である、４〜８μｍの範囲から選択したコア１の外径と、０．４〜０．８％の範囲から選択したコア１の比屈折率差を備えたもののうち、シミュレーションによって、前記（２）、（３）の光学特性を満足する組み合わせを選択することにより、得ることができる。かかるシミュレーションの手法は当業者に知られた慣用手段である。
【００４０】
なお、いわゆる単峰型の屈折率分布では、分散スロープは、ほぼ０．０５〜０．０６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの間でほぼ一定になることが知られており、この範囲であればＷＤＭ伝送、特にＤＷＤＭ伝送において、広い範囲で上述の中間的な波長分散値を持つことができるので好適である。
【００４１】
前記（２）について、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上であると、例えばいわゆるＣバンド内（１５３０〜１５６５ｎｍ）においても、ＦＷＭを抑制できる。波長１５５０ｎｍにおいて、波長分散が１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であると、いわゆるＬバンド（１５６５〜１６２５ｎｍ）の上限値に該当する波長（１６２５ｎｍ）においても、波長分散値は１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度以下となり、Ｌバンドの上限値まで使用波長帯域を拡大できる。
【００４２】
なお、通常の１．３μｍ用のシングルモード光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散は１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度なので、波長分散の観点では、本発明の光ファイバを用いると、１６２５ｎｍまで波長範囲を拡大しても、これと同程度の伝送特性が得られるため、適用波長範囲の拡大や波長多重の観点から好ましい。
【００４３】
また、実効断面積が前記（３）の範囲（４０μｍ２以上、実質的には、曲げ損失等の他の特性の制限や、製造上の点から、７０μｍ２以下）を満足すれば非線形光学効果を低減し、伝送特性を向上させることができる。
なお、クラッド２の外径は通常１２５μｍ程度とされる。
【００４４】
ところで、本発明の光ファイバと同様、コアとクラッドの２層構造（いわゆる単峰型の屈折率分布形状）を備えた光ファイバは、従来、例えば１．３μｍ用シングルモード光ファイバとしてよく知られている。しかし、単峰型の屈折率分布形状を備えた光ファイバはＷＤＭ伝送には不向きであると考えられており、ＷＤＭ伝送用の光ファイバとしては注目されていなかった。
【００４５】
そのため、従来の単峰型の屈折率分布形状を備えた光ファイバでは、コアの外径、比屈折率差が前記（１）の条件を満足せず、かつ前記（２）、（３）で示した様な特性を満足することはできない。よって、この様な従来の標準的な１．３μｍ用シングルモード光ファイバをＷＤＭ伝送、好ましくはＤＷＤＭ伝送に用いると、伝送距離が制限されたり、分散補償器によって補償しなければならない波長分散の値が大きくなることによるシステム全体としてのコストアップなどの問題が生じる。よって従来の標準的な１．３μｍ用シングルモード光ファイバと本発明の光ファイバとは構成、効果ともに全く異なるものである。
【００４６】
（第２の発明の光ファイバ）
第２の発明の光ファイバは、前記第１の発明の光ファイバにおいて、コア１の外径をさらに４〜５．５μｍの範囲にすることにより、波長１５５０ｎｍにおける波長分散を２〜６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとすることができるものである。これにより、さらに伝送損失が小さくなり、伝送特性を向上させることができる。
【００４７】
また、Ｌバンドの波長分散値を抑制できるので、Ｌバンドの伝送特性がよい、というメリットがある。
なお、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの場合、例えばＣバンドにおいて、分散補償なしで１０Ｇ、１００ｋｍ以上の伝送が可能である。
よって、第２の発明の光ファイバは、Ｃ〜Ｌバンドから選択される波長帯域で使用すると好ましい。
【００４８】
（第３の発明の光ファイバ）
本発明の第３の発明の光ファイバは、前記第１の発明の光ファイバにおいて、コア１の外径を５〜８μｍの範囲にすることにより、波長１５５０ｎｍにおける波長分散を６〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲とすることができるものである。
この様な特性により、より短い波長域、すなわち、いわゆるＳバンド（１４６０〜１５３０ｎｍ）においても、ＦＷＭを抑制することができる。５μｍ未満では、Ｓバンドにおける波長分散が小さくなってしまい、ＦＷＭを抑制することができない。
【００４９】
なお、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの場合、例えばＳバンドの下限値の波長（１４６０ｎｍ）においても、ＦＷＭを抑制できる高い波長分散（好ましくは約１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上）を確保できる。
よって、第３の発明の光ファイバは、Ｓ〜Ｃバンドから選択される波長帯域で使用すると好ましい。
【００５０】
（第４の発明の光ファイバ）
第４の発明の光ファイバは、前記第３の発明の光ファイバにおいて、コア１の外径を５〜６．５μｍの範囲にすることにより、１５５０ｎｍにおける波長分散を６〜１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとすることができるものである。
【００５１】
第４の発明の光ファイバは、Ｓバンドにおける使用に適しており、さらに波長分散の上限値を小さくして、Ｌバンドの伝送特性も同時に向上させることができる。
よって、第４の発明の光ファイバは、Ｓ〜Ｃ〜Ｌバンドから選択される波長帯域で使用することができる。
【００５２】
（第５の発明の光ファイバ）
第５の発明の光ファイバは、前記第１〜４の発明のいずれかの光ファイバにおいて、コア１の比屈折率差を０．４〜０．６％の範囲とすることにより、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積を５０μｍ２以上（実質的には曲げ損失等の他の特性の制限や製造上の点から、７０μｍ２以下）とすることができるものである。これにより、非線形光学効果の抑制効果がさらに向上する。
【００５３】
（第６の発明の光ファイバ）
第６の発明の光ファイバは、前記第５の発明の光ファイバにおいて、コア１の比屈折率差を０．４〜０．５％とすることにより、実効断面積が６０μｍ２以上（実質的には曲げ損失等の他の特性の制限や製造上の点から、７０μｍ２以下）とすることができるものである。これにより非線形光学効果の抑制効果がさらに向上する。
【００５４】
このとき、波長分散が６〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲になる様に調整すると好ましい。波長分散が２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ未満の範囲で前記条件を満足する様に調整しようとすると、波長１５５０ｎｍ、曲げ直径２０ｍｍの条件の曲げ損失が例えば４０ｄＢ／ｍ以上となり、大きくなる傾向があり、実際の使用に耐えないおそれがある。
【００５５】
（第７の発明の光ファイバ）
ＣＷＤＭに求められる特性は、光増幅器を使用できない点から、広い波長域における低い伝送損失である。
第７の発明の光ファイバは、前記第１〜６の発明のいずれかの光ファイバにおいて、伝送損失が、波長１３６０〜１４００ｎｍの範囲の全波長において、０．３５ｄＢ／ｋｍ以下、好ましくは０．３２ｄＢ／ｋｍ以下であるものである。よって、ＷＤＭ伝送（ＣＷＤＭ、ＤＷＤＭ伝送を含む）のいずれにも適用可能である。
【００５６】
ところで、当該波長域内には、石英ガラス中に形成されたＳｉ−ＯＨ結合による光の吸収ピーク（１３８０ｎｍ付近）が存在するため、伝送損失が悪化することが知られている。Ｓｉ−ＯＨ結合は光ファイバの製造工程において、ＯＨ基が混入することにより形成され、例えば脱水剤を使用することによってある程度除くことはできる。しかし完全に除去することはできないので、ＯＨ基の混入はできる限り少ないことが望まれる。
【００５７】
前記波長域において従来のＷＤＭ用の複雑な屈折率分布形状を備えた光ファイバを使用すると、光ファイバの製造工程において、ＯＨ基が混入する機会が増加し、Ｓｉ−ＯＨ結合による吸収を充分に小さくすることが難しくなる。
【００５８】
しかしながら、本発明の光ファイバは、屈折率分布形状が単純なので、製造工程において、光ファイバ中にＳｉ−ＯＨ結合が形成されることを防ぐことができる。そのため、上述の様に波長１３６０〜１４００ｎｍの範囲の全波長において、低い伝送損失が得られる。
【００５９】
（第８の発明の光ファイバ）
また、本発明の光ファイバは、従来の複雑な屈折率分布形状を備えた一般的なＷＤＭ用の光ファイバに比べて、コア１の比屈折率差が小さいため、ゲルマニウム、フッ素等のドーパントの添加量を小さくすることができる。そのため、レーリー散乱損失を低減することができる。
【００６０】
ドーパントの添加量等は設計条件、製造条件等によって適宜調整されるが、例えばコア１をゲルマニウム添加石英ガラスから構成し、クラッド２を純粋石英ガラスから構成した場合、ゲルマニウムの添加量は、酸化ゲルマニウム換算で、例えば４．０〜７．５ｍｏｌ％（比屈折率差０．４〜０．８％に相当）とされる。
【００６１】
そして、上述のＳｉ−ＯＨ結合による光の吸収を防ぐことができる効果に加えて、波長１２６０〜１６２５ｎｍの範囲の全波長において、０．４０ｄＢ／ｋｍ以下、好ましくは０．３６ｄＢ／ｋｍ以下のものが得られる。
【００６２】
ところで図１（ａ）、図１（ｂ）に示した様な理論的な屈折率分布形状を基に実際に、ＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法、ＶＡＤ法等の従来公知の方法等を用いて光ファイバを製造すると、製造上の揺らぎ等により、例えば図２に示した例の様に、コア１に、屈折率のいわゆる“だれ”や“角”等が生じる。
【００６３】
しかしながら、実質上、等価的に、前記（１）の設計条件を満足していれば特に問題はない。例えば実際に製造した光ファイバにおいて、コアの屈折率等の数値を平均した値が、理想的な屈折率分布形状（プロファイル）における屈折率分布条件を満たしていれば良い。
【００６４】
上述の様に、実質上、等価的に、前記（１）の設計条件を満足している、とは、例えば以下の様な場合が挙げられる。
まず、コアの比屈折率差については、以下の様に例示できる。▲１▼実際に製造した光ファイバにおいて、そのコアの屈折率の平均値が、前記（１）に記載の理想的な屈折率分布形状（矩形の屈折率分布形状）における屈折率分布条件を満たしており、かつ当該光ファイバの光学特性が、上述の様な特性を満たしている場合。▲２▼実質的に単峰型であればよく、意図的に単峰型ではない屈折率分布形状のものを作成している場合以外は全て該当する。
【００６５】
例えば、図３（ａ）に示した様に、コアの屈折率の平均値が前記（１）に記載の屈折率分布条件を満たしており、コアの屈折率の変動が、コアの屈折率の平均値に対して、±２５％以内のもの；図３（ｂ）に示した様に、コアの屈折率の平均値が前記（１）に記載の屈折率分布条件を満たしており、コアの中心直径２μｍ以内の範囲で急峻な屈折率の変動がある場合（ＭＣＶＤ法やＰＣＶＤ法において、コラプスを行う際に現れる意図しない屈折率の変動を備えたもの）；等を挙げることができる。
【００６６】
コアの外径については、コアの屈折率の平均値を算出し、この平均値についての理想的な屈折率分布形状（矩形形の屈折率分布形状）において、コアの外径が前記（１）に記載したコアの外径の数値範囲内にあり、かつ前記光学特性を満たしていれば該当する。なお、実質的には、例えば実際の屈折率分布形状において、コアの屈折率の平均値の２０〜８０％の屈折率を有する範囲が、前記（１）に記載したコアの外径の数値範囲内であれば該当する。
【００６７】
なお、本発明の光ファイバは、従来公知の方法で製造可能である。
【００６８】
（第９の発明の光ファイバ）
上述した第１〜第８の発明の光ファイバでは、単純な構造（単峰型プロファイル）でＷＤＭ伝送に適した光学特性（中分散で、５０μｍ２　程度のＡｅｆｆ　）を実現するプロファイルについて言及した。
【００６９】
上述した第１〜第８の発明の光ファイバでは、コア径およびコアの比屈折率差というパラメータを用いて、屈折率を規定した。これに対して第９の発明の光ファイバは、前記第４の発明の光ファイバにおいてＶｃｏｒｅというパラメータを導入し、コア径、比屈折率差の関係を定義し、Ｖｃｏｒｅを１５％μｍ２　以下にすることにより１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散をもつ光ファイバを得ることができることを明らかにしている。
【００７０】
上記Ｖｃｏｒｅというパラメータは（１）式で定義され、その単位は％μｍ２である。ここで、Δｎ（ｒ）は光ファイバの半径ｒにおいて、クラッドの屈折率を基準にした比屈折率差、ｒｃｏｒｅはコアの最外径である。
【００７１】
【数１】
2004133373.tif 000003
【００７２】
すなわち、Ｖｃｏｒｅは、前記ｒと前記Δｎ（ｒ）との積を、０〜、ｒｃｏｒｅの範囲でｒについて積分した値に、πを乗じたものである。
【００７３】
式（１）で表記されるＶｃｏｒｅを１５％μｍ２　以下に限定することにより、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値を＋１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に抑えることが可能となる。この関係は、特に図２や図３に示すように屈折率分布に「だれ」や「角」があるような屈折率分布においても有効である。
【００７４】
（第１０の発明の光ファイバ）
第１０の発明の光ファイバは、前記第３の発明の光ファイバにおいて、コア１の比屈折率差を０．５１〜０．５９％の範囲にすると共に、コア径を５．５〜７．０μｍの範囲にすることにより、７．８μｍ以上のモードフィールド径、１．２６μｍ以下のカットオフ波長と同時に、２０φにおける曲げ損失を０．３ｄＢ／ｍ以下のファイバを得ることができる。その結果、従来の１．３μｍ帯用シングルモードファイバに比べて、より小さな許容曲げ径においても曲げ損を強くすることができる。これにより、オフィスや家庭内で求められている、小さな曲げ径で引き回したり、あるいは余長を収納することが可能な光ファイバが得られる。
【００７５】
比屈折率差Δが０．５１％以下になると、１．２６μｍ以下のλｃと０．３ｄＢ／ｍ以下の曲げ損を両立することができなくなる。光通信においては、１．２６〜１．６２５μｍにおける波長帯域が伝送帯域として広く用いられており、ＣＷＤＭ伝送システムへの対応の観点からも、１．２６μｍ以下のカットオフ波長が必要である。
【００７６】
また、比屈折率差Δが０．５９％を上回ると、波長１５５０ｎｍにおけるＭＦＤが７．８μｍを下回る。ＭＦＤが７．８μｍを下回ると、ＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５２として規定されている通常シングルモード光ファイバとの接続性が問題になる。通常シングルモード光ファイバは、伝送用に光ファイバとして広く用いられており、ＩＴＵ−ＴではＭＦＤの名目上の値（ｎｏｍｉｎａｌ　ｖａｌｕｅ　値）は、１３１０ｎｍにおいて８．６〜９．５μｍと規定されている。１３１０ｎｍにおいて９．２μｍ程度のＭＦＤをもつ通常シングルモード光ファイバは、１５５０ｎｍにおいて、１０．４μｍ程度のＭＦＤとなる。このため、上述したようにＭＦＤが７．８μｍを下回ると通常シングルモード光ファイバとの接続損失が０．３５ｄＢを越える恐れがある。
【００７７】
このような接続損失の増大は、システムを設計する上でロスマージンの低下に繋がるので好ましくない。例えば、２０００年の電子情報通信学会総合大会Ｂ−１０−２９では、曲げに強い屋内配線用光ファイバに関する検討が行われている。この検討によれば、分散シフト光ファイバ（以下、ＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５３規格と呼称する）は、曲げ特性の点では非常に優れているが、通常シングルモード光ファイバとの接続損失が波長１５５０ｎｍにおいては０．５５ｄＢ程度、波長１３１０ｎｍにおいては０．８７ｄＢ程度であり、実用上問題であると指摘されている。
【００７８】
これに対し、本発明に係る光ファイバでは、上記検討結果の半分程度にあたる０．３５ｄＢ以下の接続損失が得られるので、上述した実用上の問題が解消されるので望ましい。
【００７９】
（第１１の発明の光ファイバ）
第１１の発明の光ファイバは、前記第１０の発明の光ファイバにおいて、前記Ｖｃｏｒｅが、前記比屈折率差をΔとしたとき、（−１７．２５ｘΔ＋２５．２）より大きく、２０より小さいことを特徴としている。すなわち、この関係は、（２）式で表される。
【００８０】
【数２】
2004133373.tif 000004
【００８１】
上記（２）式の関係は、後述する実施例の結果から求められた関係式であり、前述した第１０の発明の光ファイバにおけるＶｃｏｒｅとΔは、いずれも上記（２）式を満足している。このことも０．３ｄＢ／ｍ以下の曲げ損に必要である。また、Ｖｃｏｒｅが２０を越えると、１．２６μｍ以下のλｃを実現することが困難となる。
【００８２】
（第１２の発明の光ファイバ）
第１２の発明の光ファイバは、前記第１１の発明の光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおけるモールドフィールド径ＭＦＤが７．８μｍ以上、かつ、許容曲げ径２０φにおける曲げ損失が０．３ｄＢ／ｍ以下であることを特徴としている。
【００８３】
かかる構成によれば、第１２の発明の光ファイバは、前述したように、波長１５５０ｎｍにおけるモールドフィールド径ＭＦＤが７．８μｍ以上としたので、通常シングルモード光ファイバとの接続を０．３５ｄＢ以下という良好なレベルでの接続性を保つことができる。また、許容曲げ径２０φにおける曲げ損失を０．３ｄＢ／ｍ以下としたことにより、２０φに曲げてもロスの増加を極めて小さなものに抑えることが可能となる。したがって、第１２の発明の光ファイバは、小さな許容曲げ径が要求されている宅内配線などの用途に好適な特性を有する。
【００８４】
（第１３の発明の光ファイバ）
第１３の発明の光ファイバは、前記第１２の発明の光ファイバにおいて、接続損失が、波長１５５０ｎｍにおいて、０．３ｄＢ以下であることを特徴としている。
【００８５】
光ファイバの接続損失に関しては、Ｄ．Ｍａｒｃｕｓｅ　の文献（Ｌｏｓｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ　ｆｉｂｅｒ　ｓｐｌｉｃｅｓ，　Ｂｅｌｌ　ｓｙｓｔ．　Ｔｅｃｈ．Ｊ．，　Ｖｏｌ．５６，　Ｎｏ．５，　Ｐ．７０３，　Ｍａｙ　１９９７）　が代表的なものとして挙げられる。この文献の中で、異なるモードフィールド径ＭＦＤをもつ光ファイバの接続損失は、次の（３）式で定義されている。ここで、Ｔｇは接続損失、２ｗ１　と２ｗ２　は接続する各光ファイバのモールド径、ｄは光ファイバの軸ずれ量である。
【００８６】
【数３】
2004133373.tif 000005
【００８７】
従って、軸ずれのない理想的な接続を仮定した場合は、上記（３）式は次の（４）式のように簡略化される。
【００８８】
【数４】
2004133373.tif 000006
【００８９】
ＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５２規格により規定される通常シングルモード光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるＭＦＤは１０．４μｍ程度になる。図４は、（４）式を用いて、通常シングルモード光ファイバ（２ｗ２＝１０．４μｍ）に対する接続損失のＭＦＤ（＝２ｗ１）依存性を計算した結果である。図４から、通常シングルモード光ファイバに対するＭＦＤのずれが大きくなるにつれて、接続損失は増大することが分かった。
【００９０】
これに対して、第１２の発明で示したように、本発明の光ファイバは波長１５５０ｎｍにおいて、７．８μｍ以上のＭＦＤを備えている。このため、ＩＴＵ−Ｔ　Ｇ．６５２規格における通常シングルモード光ファイバとの接続損失は波長１５５０ｎｍにおいて０．３５ｄＢ以下となることから、実用上極めて好ましい。
【００９１】
（光伝送路（第１４乃至１５の発明））
第１４の発明は前記第１〜１３の発明のいずれかの発明の光ファイバを含む光伝送路である。
本発明の光ファイバを用いると、ＷＤＭ（ＣＷＤＭ、ＤＷＤＭを含む）伝送用の光伝送路を低コストで提供することができる。
【００９２】
なお、かかる光伝送路において、本発明の光ファイバの波長分散を補償する、分散補償器を用いることもできる。この様な構成によりさらに伝送損失を低減することができ、好ましい。
【００９３】
なお、分散補償器の構成は特に限定せず、分散補償ファイバを伝送路に挿入、配置してもよいし、ファイバグレーティングや分散補償光ファイバ等を用いたモジュール型の分散補償器等を用いることもできるが、特に、分散スロープも補償できる、いわゆる分散スロープ補償型であってモジュール型の分散補償器が好ましい。また、例えばＳ、Ｃ、Ｌの各バンド毎に、それぞれ適した分散補償器を配置することもできる。
【００９４】
分散補償器による補償後の波長分散の値は、例えば分散補償光ファイバを用いる場合は、その単位当たりの波長分散の値を変更したり、分散補償光ファイバの長さを変更することによって調整することができ、使用波長域内の波長分散が−１〜１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、さらに好ましくは−０．２〜０．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる様な分散補償器を用いると好ましい。
【００９５】
本発明においては、この様に単純な屈折率分布形状を用いることができるため、製造工程における構造パラメータ等の制御が簡単になり、製造歩留まりが向上する。また、比較的簡便な製造装置を用いて製造可能である。そのため、安価に製造することが可能となる。
【００９６】
また、本発明の光ファイバ及び該光ファイバを用いた伝送路は、ＷＤＭ伝送に適し、ＤＷＤＭ、ＣＷＤＭ伝送のいずれにも用いることもできるが、特にＤＷＤＭ伝送に適したものである。
【００９７】
【実施例】
以下、本発明を実施例を示して詳しく説明する。
表１〜３に示したコアの外径（表中、「コア径」と記載）、コアの比屈折率差（表中、「比屈折率差」と記載）を備えた、コアとクラッドからなる２層構造の光ファイバをＶＡＤ法によって製造した。コアはゲルマニウム添加石英ガラスから形成し、クラッドは純粋石英ガラスから形成した。
【００９８】
そして製造した光ファイバの光学特性を、表１にあわせて示した。なお、測定値は、特に記載がない限り波長１５５０ｎｍにおける測定値である。また表１に示したＶｃｏｒｅとは、上述した（１）式で定義されたものである。
【００９９】
【表１】
2004133373.tif 000007
【０１００】
【表２】
2004133373.tif 000008
【０１０１】
【表３】
2004133373.tif 000009
【０１０２】
【表４】
2004133373.tif 000010
【０１０３】
表１〜３に示した光ファイバはいずれも、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が２〜１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける実効断面積が４０μｍ２以上であり、ＷＤＭ電送に適したものが得られた。
【０１０４】
また、表１に示した実施例１、２、３、５及び６と、他の実施例とを比較することにより、Ｖｃｏｒｅを１５％μｍ２　以下に限定することにより、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値を＋１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下に抑えることが可能となることが分かった。
【０１０５】
さらに、実施例２１〜２３を除いた他の実施例から明らかなように、コア１の比屈折率差を０．５１〜０．５９％の範囲にすると共に、コア径を５．５〜７．０μｍの範囲にすることにより、７．８μｍ以上のモードフィールド径、１．２６μｍ以下のカットオフ波長と同時に、２０φにおける曲げ損失を０．３ｄＢ／ｍ以下のファイバを得ることが分かる。
【０１０６】
これに対し、表４に示した実施例２１〜２３は、比屈折率差とコア径とが両方とも上記範囲から外れた場合であり、１．２６μｍ以下のカットオフ波長と、２０φにおける曲げ損失を０．３ｄＢ／ｍ以下とを同時に満たすファイバが得られないことを示している。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明においては、単純な屈折率分布形状を用いることができるため、ＷＤＭ伝送に適した光ファイバ及び該光ファイバを用いた伝送路を、低コストで提供可能である。
【０１０８】
また、本発明に係るＶｃｏｒｅを１５％μｍ２　以下に限定することにより、上記低コスト化が図れると共に、従来の１．３μｍ帯用シングルモードファイバに比べて、より小さな許容曲げ径においても曲げ損の強い光ファイバが提供できる。
【０１０９】
したがって、本発明は、幹線系はもとより、アクセス系すなわちオフィスや家庭内で用いた場合でも、小さな曲げ径で引き回したり、あるいは余長を収納することが可能な信頼性に優れた光ファイバを安価に提供することに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバの屈折率分布形状を示した説明図である。
【図２】本発明の光ファイバの屈折率分布形状において、実際に製造したときの状態を示した説明図である。
【図３】図３（ａ）、図３（ｂ）は、本発明の光ファイバの屈折率分布形状において、実際に製造したときの状態を示した説明図である。
【図４】波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと光ファイバの接続損失との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・コア、２・・・クラッド。
【図１】
2004133373.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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