(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
５メートルより長いビート長（ＬＢ）に対応するＬＢ＝２π／δβで表される複屈折（δβ）を有する単一モード光ファイバであって、該ファイバ上に永久的な回転が加えられた縦軸を有し、
該ファイバに加えられた回転が時計方向と反時計方向と交互になっており、ピークのファイバ回転数が少なくとも１．２回転毎メートル以上の回転数であり、回転の繰返し距離が少なくとも２０メートル以上の長さであり、
前記回転の繰返し距離が、前記ファイバに０．０５ｐｓ／ｋｍ1/2未満の偏光モード分散（ＰＭＤ）を付与するのに十分であることを特徴とするファイバ。
【請求項２】
２０メートルより長いビート長を有することを特徴とする請求項１記載のファイバ。
【請求項３】
前記回転の繰返し距離が３０メートルを超える長さであることを特徴とする請求項１記載のファイバ。
【請求項４】
前記ファイバに加えられた回転が正弦波回転関数であることを特徴とする請求項１記載のファイバ。
【請求項５】
前記ファイバが１０メートルより長いビート長を有し、該ファイバに加えられた回転により生じたＰＭＤが０．０３ｐｓ／ｋｍ1/2未満であることを特徴とする請求項１記載のファイバ。
【請求項６】
前記ファイバが１０メートルより長いビート長を有し、該ファイバに加えられた回転により生じたＰＭＤが０．０１ｐｓ／ｋｍ1/2未満であることを特徴とする請求項１記載のファイバ。
【請求項７】
前記ファイバが、
屈折率Δ１を持つ中央領域（１００）と、
前記中央領域を取り囲む、屈折率Δ２を持つ第１の環状領域（１０２）と、
前記第２の環状領域を取り囲む、屈折率Δ３を持つ第２の環状領域（１０４）と、
を有するコア領域を含み、
Δ１＞Δ３＞Δ２であることを特徴とする請求項１記載のファイバ。
【請求項８】
光ファイバを製造する方法において、
光ファイバプリフォームの少なくとも一部を加熱する工程、および
光ファイバにトルクを加えることによって、該光ファイバに回転が加えられるように、加熱された前記プリフォームから光ファイバを線引きする工程であって、前記トルクによって、前記光ファイバが前記プリフォームから線引きされているときに該光ファイバに回転が加えられるように該光ファイバの縦軸の周りで該光ファイバに回転が与えられる工程、
を有してなり、
前記光ファイバが、５メートルより長いビート長（ＬＢ）に対応するＬＢ＝２π／δβで表される複屈折（δβ）を有する単一モード光ファイバであって、
該光ファイバに加えられた回転が時計方向と反時計方向と交互になっており、ピークのファイバ回転数が少なくとも１．２回転毎メートル以上の回転数であり、回転の繰返し距離が少なくとも２０メートル以上の長さであり、
前記回転の繰返し距離が、前記ファイバに０．０５ｐｓ／ｋｍ1/2未満の偏光モード分散（ＰＭＤ）を付与するのに十分であることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記加熱工程前に、前記プリフォームのコア領域が、屈折率Δ１を持つ中央領域と、該中央領域を取り囲む、屈折率Δ２を持つ第１の環状領域と、該第１の環状領域を取り囲む、屈折率Δ３を持つ第２の環状領域とを有するようにシリカスートの多数の層を堆積させる工程を有してなるプロセスによって、前記光ファイバプリフォームを形成する工程であって、Δ１＞Δ３＞Δ２である工程をさらに含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリフォームの溶融端からファイバを線引きし、その後、ファイバにトルクをかけることによって、ファイバの一部分を縦軸の周りに捩り、ファイバに回転が与えられる光ファイバの製造方法に関する。本発明は、より詳しくは、低偏光モード分散を有するこのタイプの光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ中を進行する光は２つの偏光モードを有する。幾何学形状および内部応力と加えた応力の両方が完全に円対称である光ファイバについて、「単一モード」とみなされる波長または波長範囲での動作は本来なら２つの直交する偏光モードをサポートし、ここで、これら２つの偏光モードは、縮退しており、同じ群速度で伝搬し、ファイバ中を同じ距離進行した後に時間遅延がない。しかしながら、実際には、光ファイバは完全には円対称ではない。例えば、幾何学変形と形態変形および応力非対称などの不完全さのために、２つのモードの縮退が壊れる。例えば、非特許文献１を参照のこと。その結果、２つの偏光モードが、異なる伝搬定数β1とβ2で伝搬する。伝搬定数の差は複屈折δβと称され、複屈折の大きさは、２つの直交モードの伝搬定数の差により与えられる：
【数１】
0004768605.tif 000002
【０００３】
複屈折により、ファイバ中を伝搬する光の偏光状態がファイバの長手方向に沿って周期的に変化する。偏光が元の状態に戻るのに必要な距離がファイバのビート長であり、これはファイバの複屈折に反比例する。特に、ビート長ＬBは以下の式により与えられる：
【数２】
0004768605.tif 000003
【０００４】
したがって、複屈折の大きいファイバはビート長が短くなり、その逆も同様である。市販のファイバは、そのようなファイバの幾何学的および応力的非対称がファイバの長手方向に沿って変動し、また異なるファイバ間にばらつきがあるので、様々なビート長を示す。実際に観察される典型的なビート長は、２〜３ミリメートル（高複屈折ファイバ）ほど短いものから１０〜１００メートル（低複屈折ファイバ）ほど長いものまでに及ぶ。
【０００５】
ファイバを進行する光の偏光状態が周期的に変化することに加えて、複屈折の存在は、２つの偏光モードが異なる群速度で進行し、その差は複屈折が増加するにつれ増加することを意味する。２つの偏光モード間の時間遅延差は、偏光モード分散すなわちＰＭＤと呼ばれる。ＰＭＤによって信号歪みが生じ、それゆえ、ＰＭＤは高ビットレートシステムとアナログ通信システムにおいて非常に有害である。摂動のない、すなわち、外部から摂動が加えられていない均一な直線複屈折ファイバについて、ファイバのＰＭＤは、ファイバの長さが増すにつれて線形に増加する。しかしながら、長さが長くなると、外部から加えられた摂動のために、ファイバ中にランダムなモード結合が必然的に導入され、それゆえ、ファイバに沿ったＰＭＤの増加は、統計的に、ファイバ長の平方根に比例する。
【０００６】
ＰＭＤに対抗する公知の方法は、プリフォームから線引きされるときに暖かいファイバを故意に回転させる、それゆえ、機械的回転が、冷却するときにファイバ中で「凝固」する。ファイバ中の複屈折軸のこのような回転により、運ばれる信号の直交する偏光モード間で連続的にモード結合が生じ、それによって、２つのモード間で著しい位相のずれが蓄積するのが阻害され、その結果、ファイバのＰＭＤが著しく減少する。
【０００７】
冒頭の段落に述べられた方法が特許文献１から公知であり、ここでは、線引きしたファイバを、回転軸を傾けられるローラに通過させ、滑車を、回転軸に垂直な軸の周りで行ったり来たり揺り動かすことができる。ローラの揺れ動作によって、ファイバにその長さの相当な部分に沿って捩りが生じる。特に、このようにして捩られた暖かいファイバの部分には、その後、それらの構成材料が冷めるときに、永久的な捩れ（回転）が与えられる。
【０００８】
引用した文献では、ファイバに加えられた回転は理想的には非定値の空間周波数を有すると明記されている。このことは、滑車を非周期的様式で行ったり来たり傾けることにより達成できる。このようにして、上述した方法は、０．５ｐｓ／ｋｍ1/2未満のＰＭＤを達成することを目指している。
【特許文献１】米国特許第６３２４８７２号明細書
【非特許文献１】Rashleigh,S.C., Journal of Lightwave Technology, LT-1:312-331, 1983
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＰＭＤを減少させるために光ファイバを回転させる公知の方法にはいくつかの欠点がある。例えば、今日製造されている光ファイバの品質は、次第に改良されている。逆に、未回転のファイバでさえ、今では、０．１ｐｓ／ｋｍ未満のＰＭＤを示す能力を有する。残念ながら、従来技術の回転方法は、今日製造されている単一モードファイバのいくつかに実存するこの既に低いレベルのＰＭＤをさらに低いレベルに減少させることには完全にはうまくいっていない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、例えば、０．０５ｐｓ／ｋｍ1/2未満、より好ましくは０．０３ｐｓ／ｋｍ1/2未満、さらにより好ましくは０．０２ｐｓ／ｋｍ1/2、最も好ましくは０．０１ｐｓ／ｋｍ1/2未満の低いＰＭＤを有するファイバを製造するのに使用できる、光ファイバを製造するための新規かつ都合のよい方法に関する。より具体的には、本発明の方法は、従来の光ファイバプリフォームを提供し、プリフォームの少なくとも一部を従来の線引き温度に加熱し、ファイバに回転が加えられる様式で加熱されたプリフォームから光ファイバを線引きする各工程を有してなる。言い換えれば、ファイバを縦軸の周りに捩るようにファイバにトルクを加えて、高温区域にあるファイバの材料が結果として捻れ変形される。回転は、高温区域にあるファイバの材料を捻転させた場合にファイバに「加えられ」、その捻転がファイバ中で凝固し、したがって、そのファイバが永久的な「回転」、すなわち、永久的な捻転を示す。
【００１１】
本出願人等は、未回転状態で０．１ｐｓ／ｋｍ1/2未満のＰＭＤを有する単一モード光ファイバについて、捩りの周期または回転繰返し距離、すなわち、回転の方向を行ったり来たり交互にするのに必要な距離が、１０メートルより長くなる、より好ましくは２０メートルより長くなる、最も好ましくは３０メートルより長くなるようにファイバを回転させることが望ましい。例えば、ステップ型単一モードファイバ（例えば、０．０６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散勾配および１５５０ｎｍで約１６から２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散を有するファイバ）について、そのようなファイバは、今では一般的な約３０メートルより長いビート長を示す。
【００１２】
本発明のある好ましい実施の形態においては、ピークのファイバ回転数は、１．５回転数毎メートルより大きく、より好ましくは約１．２から４回転毎メートルであるが、本発明はそのようなファイバの回転数には制限されず、４回転毎メートルより速い回転数および１．２回転毎メートル未満の回転数をうまく使用することもできる。
【００１３】
未回転光ファイバにおけるＰＭＤレベルはそのファイバ中のビート長に関連し、一般的に、約０．１ｐｓ／ｋｍ1/2未満のＰＭＤは、約１０メートルの典型的なモード結合長さを有するファイバについて約５メートルのビート長に相当する。その結果、本発明の方法は、５メートルより長いビート長を有する単一モードファイバに特に適用できる。同様に、本発明の方法は、１０メートルより長い、さらには２０または５０メートルより長いビート長を有する単一モードファイバに適用できる。また同様に、本発明の方法は、未回転状態で０．０５ｐｓ／ｋｍ1/2未満のＰＭＤを有する単一モードファイバに適用できる。
【００１４】
本発明の方法を用いて、従来技術より優れた多数の利点を達成できる。本発明は、１３００から１６２５ｎｍに及ぶ、最も好ましくは約１５５０ｎｍの波長で単一モードである光ファイバに低ＰＭＤを与えるために特に有用である。その結果、本発明は、新規のタイプの低ＰＭＤ単一モードファイバ、およびそのようなファイバを有してなる製品（例えば、光ファイバ通信システム）において具体化される。例えば、以前には聞いたことのない低レベルのＰＭＤが、長いビート長（５メートルより長い、より好ましくは１０メートルより長い）単一モードファイバにごく普通に一貫して達成できる。例えば、回転状態のファイバで０．０５ｐｓ／ｋｍ1/2ほど低い、より好ましくは０．０３ｐｓ／ｋｍ1/2未満、さらにより好ましくは０．０２ｐｓ／ｋｍ1/2未満、最も好ましくは０．１ｐｓ／ｋｍ1/2未満のＰＭＤが、ここに開示した方法を用いてそのファイバに達成できる。
【００１５】
本発明の追加の特徴および利点が、以下の詳細な説明に述べられており、一部には、その説明から当業者にとって明らかとなり、または以下の詳細な発明、特許請求の範囲、並びに添付に図面を含むここに記載した本発明を実施することによって認識されるであろう。
【００１６】
先の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本発明の実施の形態を提示しており、特許請求された本発明の性質と特徴を理解するための概要または構成を提供することが意図されている。添付の図面は、本発明をさらに理解するために含まれるものであり、この明細書に包含され、その一部を構成する。図面は、本発明の様々な実施の形態を示しており、その説明と一緒になって、本発明の原理および動作を説明するように働く。
【００１７】
ＰＭＤ減少を説明するために、回転させたファイバのＰＭＤ（τ）の未回転状態における同じファイバのＰＭＤ（τ0）の比であるＰＭＤ減少係数と呼ばれるパラメータを定義する：ＰＭＤＲＦ＝τ／τ0。例えば、ＰＭＤＲＦが１．０の場合、ファイバのＰＭＤにおいて改善はなく、一方で、ＰＭＤＲＦが０．２であれば、ＰＭＤが５倍改善されたことを意味する。
【００１８】
本出願人等は、ＰＭＤ減少性能はファイバのビート長およびどのタイプのファイバ回転技法が用いられるかに強く関連することを発見した。ここに開示された長周期回転技法を用いる場合、長いビート長を持つファイバのＰＭＤを劇的に減少できる。しかしながら、短いビート長のファイバ（例えば、１メートルのビート長のファイバ）に同じ技法を適用した場合、ＰＭＤ減少は効果的ではないことがある。図１および２は、一方が約１メートルのビート長を有し、他方が約１０メートルのビート長を有するものである、二種類のファイバへの回転周期の影響を示している。図１および２の両方において、回転数は２．５回転／mであった。約１メートルのビート長は、５年前では良好な品質の光ファイバであると考えられたものに一般的であったが、今日の製造プロセスによって、１０メートル以上のビート長を有する光ファイバをごく普通に一貫して製造できるようになった。図１および２は、意外なことに、長周期回転技法では、より短いビート長を有するファイバについて同じ量のＰＭＤ減少が達成されないことを示している。その代わりに、長周期回転技法は長いビート長のファイバのＰＭＤに非常に有益な効果を有するが、それらの技法は実際には、より短いビート長（例えば、５メートル未満）を有するファイバにはそれほど効果的ではない。図１および２は、ＰＭＤ減少係数対異なるビート長を有する二種類のファイバについての回転周期を示している。図１および２の両方は、α0が回転／mで表された回転数であり、Λがメートルで表された回転周期である、
【数３】
0004768605.tif 000004
【００１９】
の形態をとる、長周期正弦波回転（速度）プロファイルを用いて得られた結果を示している。２０メートルの周期を有する正弦波回転プロファイルが図３に示されている。図１から分かるように、短いビート長を有するファイバでは、回転の周期を増加させると、ファイバにおけるＰＭＤを減少させる回転の能力に有害な影響を実際に有することがある。他方で、図２から分かるように、約１０メートルのビート長を有するファイバは、より長い回転周期で改善されたＰＭＤ減少を明らかに示している。その結果、光ファイバの製造プロセスに用いられる最も普通の回転技法は典型的に小さな回転周期（例えば、５メートル未満）を含むが、本出願人等は、より長いビート長を有するファイバのＰＭＤを効果的に減少させるためにより長い周期を使用する。
【００２０】
ファイバの線引きプロセス中にファイバを線引きでき、また回転の頻度および／または振幅を変えられるどのような装置を用いて、本発明の方法を実施してもよい。図４は、所望の回転を光ファイバに与えるためにここに開示された回転機能を発揮できるそのような装置を示している。図４を参照すると、炉２０は、光ファイバ線引き方法に通常用いられるタイプのプリフォーム２２を保持するように適応されている。炉２０は、線引きシステムの基準の固定フレームを画成するフレーム２４に取り付けられている。フレーム２４は、例えば、ファイバ線引き操作が行われる建物のフレームであってもよい。一対の対向する線引きローラ２８を有する取出しまたは引張りスタンド２６が炉２０の下流に設けられている。スタンド２６は、間に挟まれたファイバを線引きするように軸の周りでローラ２８を回転させるための電気機械式駆動システムなどの従来の要素（図示せず）を備えている。巻取りリール３０も設けられている。この巻取りリールは、このリール上にスタンド２６からのファイバを巻きつけるようにフレーム２４に対して固定された軸の周りに回転する従来の設備（図示せず）により駆動される。炉２０は、プリフォーム２２の少なくとも一部を軟らかい実質的に溶融した状態で保持するように構成されている。スタンド２６は、ファイバが実質的に所定の経路に沿って通過するようにプリフォーム２２の溶融部分からファイバ３２を引っ張るように構成されている。
【００２１】
経路の上流端の付近の溶融区域３４において、ファイバは実質的に溶融されている。しかしながら、ファイバが経路に沿って下流に移動するときに、ファイバは冷却され、ファイバが炉２０から著しく下流の地点３６に到達したときに、ファイバが実質的に固体状態に冷却されるように固化される。地点３６から経路の下流端まで延在する経路の領域は、ここでは、経路の「固体領域」と称する。冷却装置３８を溶融区域と固体区域の間に設けてもよい。冷却装置は非接触冷却を提供し、したがって、ファイバを冷却する間には、ファイバの表面に固体が接触しないことが望ましい。
【００２２】
被覆装置４０も固体区域３６内でフレーム２４に取り付けられている。被覆装置は、ファイバの外側に高分子コーティングを塗布するように適応されている。被覆装置も非接触式装置であることが好ましい。すなわち、ファイバは、どの他の固体にも接触したり噛み合ったりせずに被覆装置４０を通過する。適切な非接触式被覆装置が、例えば、米国特許第４７９２３４７号明細書に開示されている。前記装置の上述した要素は、光ファイバ線引きの技術分野において一般的に用いられる従来の設計のものであってよい。この装置はさらに、ファイバ、それゆえ直線から経路を逸らせ、経路内にファイバをさらに拘束するための、経路３２の下流端の近傍に追加のガイドローラ（図示せず）を備えてもよい。品質検査装置などの他の従来の要素が設けられていてもよい。
【００２３】
回転形成装置は、経路の縦方向に対して横の交差経路方向Ｘで移動させるための、フレーム２４に摺動可能に取り付けられた調節式往復台４６を備えている。往復台を交差経路方向に移動させ、一旦往復台がフレーム２４に対して所望の位置に調節されたら往復台を適所に固定するためのマイクロメータ調節装置４８が設けられる。交差経路方向に延在し、交差点５８で経路３２と交差する揺動軸５６の周りに往復台に対して、それゆえフレーム２４に対してヨーク５０が旋回可能なように軸５２および軸受け５４によってヨーク５０が往復台４６に取り付けられている。
【００２４】
回転付与アセンブリ４２はさらに、第１の要素軸６２の周りの回転のためにヨーク５０に取り付けられた円柱形の第１のローラ６０を備えている。ローラ６０は、第１の要素軸６２を取り囲み、それと同軸の周囲表面６４を有する。モータ６８のフレームは往復台に取り付けられている。クランク６６は、モータ６８がクランク６６を揺動軸５６に平行な軸７０の周りで回転できるようにモータ６８の軸上に支持されている。連結棒材７２は、軸７０から離れたクランク６６に旋回式に連結された一端と、揺動軸５６から離れたヨーク５０に旋回式に連結された反対端とを有する。それゆえ、クランク軸７０の周りのクランク６６の回転は、ローラ軸または第１の要素軸６２が図４における６２’の波線で示された位置に傾けられた第１の終端位置と、ローラ軸または第１の要素軸６２が図４における６２”の波線で示された位置に反対方向に傾けられた第二の終端位置との間で、揺動軸５６の周りの揺動動作でヨーク５０を駆動する。終端位置６２’および６２”は、ローラ軸または第１の要素軸が経路３２の縦方向に対して垂直である名目位置６２から等しいが反対の終端傾斜角Ｅ１およびＥ２で配置されている。しかしながら、これらの終端位置を含むローラの全ての位置において、ローラ軸６２は、経路の縦方向に対して一般に横のままである。各極端傾斜角Ｅが、名目位置から約２度から約１０度の間にあることが望ましい。さらに以下に論じるように、所望の角度は、ファイバに与えるべき回転の所望の量に依存する。角度Ｅは、クランク６６の寸法、および特に連結棒材７２のピン接続部と軸７０との間の間隔を調節することによって調節してもよい。モータ６８の回転数が、ヨーク５０および第１のローラ６０が２つの終端位置の間で揺動する速度を決定する。モータ６８は、従来のタイプのデジタル制御システムにより駆動されるステッピング・モータ、調節可能な電源により駆動されるＤＣモータ、調節可能なガス供給源により駆動される空気圧モータ、または任意の他の従来の変速モータなどの可変速装置であってよい。あるいは、モータ６８は定速装置であってもよい。そのような回転装置がさらに、ここに引用する米国特許第６３２４８７２号明細書に記載されている。
【００２５】
図４に示したもの以外の装置を本発明の実施に用いても差し支えない。例えば、ファイバが形成されているときにファイバをその軸の周りに回転させるための装置が記載されている米国特許第４５０９９６８号明細書、並びに米国特許第５２９８０４７号、同第５８９７６８０号、同第５７０４９６０号および同第５９４３４６６号の各明細書を参照のこと。一般論として、回転装置は典型的に、ファイバに回転力を与えるファイバ接触手段、例えば、ローラ、および時間の関数として非正弦波空間パターンでファイバ接触手段を動かすための駆動手段、例えば、コンピュータ制御駆動モータ、およびファイバ接触手段の運動を規定するための関連する機械式連結を備える。
【００２６】
本発明の方法を実施するための追加の機構、例えば、プリフォームの回転を単独でまたはファイバへの回転力の付与と組み合わせて用いる場合に、プリフォームの正弦波または非正弦波回転のための機構は、ここの開示から当業者には明白であろう。
【００２７】
ここに用いた回転周期は、好ましくは少なくとも１０メートル、より好ましくは少なくとも２０メートル、さらにより好ましくは少なくとも５０メートルであるが、本出願人等は、回転を行える周期への上限はなく、それゆえ、回転周期は１００メートル以上ほど長くても差し支えないと考えている。このことは、ＰＭＤ減少係数が回転周期に対してプロットされている図２から明白である。ＰＭＤ減少係数は回転周期の値に敏感に依存するが、回転周期が増加するとＰＭＤ減少係数が減少するというのが全般的な傾向である。ＰＭＤ減少係数の極大値が、ＰＭＤ減少性能の最悪の場合の判断を与える。２．５回転／mの回転数についてさえ、長周期の回転によるＰＭＤ値は、回転周期が２０．０メートルより長い場合、約１０倍以上も改善できることが図２から分かる。
【００２８】
長周期回転を用いたＰＭＤ減少は、典型的なプロセス変動に対して不感性である。一般的なプロセス関連変動としては、ファイバ線引きプロセス中の回転数の変動、およびファイバに沿ったファイバのビート長のある程度のばらつきが挙げられる。ファイバの回転は、引っ張られているファイバと動いているホイールとの間の摩擦推力により実行されるので、回転の量とその結果生じた回転数は、ある程度必然的なばらつきを被る。この変動は、ときには、±０．５回転／mほど大きいことがある。図５は、２０．０ｍに固定された回転周期に関する回転数の関数としてのＰＭＤ減少係数を示しており、長い回転周期では、ＰＭＤ減少係数は、様々な回転数について、特に、１．５回転／mより大きい回転数で低いことを示している。２０メートルの回転周期について、１．５回転／mより大きい回転数では、ファイバのＰＭＤを１０倍より大きく改善できる。ＰＭＤの減少に影響を与え得る別のプロセス変動は、ファイバのビート長変動である。図６は、固定された回転数（２回転／m）での異なる回転周期に関するビート長の関数としてのＰＭＤ減少を示しており、ＰＭＤの減少はビート長に依存することを示している。ＰＭＤの減少について、ビート長依存性は、ＰＭＤ減少係数が十分に低い限り、問題ではない。その結果、５メートルより長いビート長のファイバについてさえ、ここに開示した長周期回転技法を用いて、優れたＰＭＤ減少を達成できる。
【００２９】
長周期回転を与えるためにここに用いられた長周期回転プロファイルは、どのような周期的形状のものであっても差し支えない。長周期回転を与えるために用いられる回転プロファイルは、ファイバが最初に時計方向に回転させられ、次いで、反時計方向に回転させられる周期形状のものであることが好ましい。周期回転プロファイルは、反時計方向の最大回転数の大きさが、時計方向で回転されたときのファイバの回転数の大きさと少なくとも実質的に等しいような対称回転プロファイルであることが好ましい。周期的回転プロファイルの形状は、以下に限られないが、正弦波、三角形、台形、または同様のまたはより長い回転周期を持つ他の周期的回転関数を含む、どのような形状であっても差し支えない。ここに用いた最も好ましい回転プロファイルは、時計方向と反時計方向の回転数の大きさが対称である正弦波回転プロファイルである。しかしながら、ＰＭＤ減少性能は他の回転プロファイルについても同様であるはずなので、他の回転プロファイルを用いても差し支えない。図７は、台形回転プロファイルの典型的な形態を示している。図８は、３．０回転／mの固定の回転数でのいくつかの回転周期に関するファイバのビート長の関数としてのＰＭＤ減少係数を示しており、１０メートルより長い回転周期について、良好なＰＭＤ減少性能が達成できることを示している。
【００３０】
上述したように、ここに開示された回転方法は、長いビート長を持つ光ファイバについて特に有益である。長いビート長を持つそのようなファイバを製造する好ましい製造方法の１つは、外付け（ＯＶＤ）法によるものである。外付け法において、コア層が円柱基体上に堆積される。中心のコア領域は一般的に最初に心棒またはマンドレル上に堆積され、心棒またはマンドレルは、スートが、中心のコア領域を形成するのに十分な厚さまで蓄積した後に取り外される。次いで、この中心のコア領域は固体のガラス体に固結され、マンドレルを取り外すことによって形成された中心孔が閉じられる。例えば、この中心孔は、固結されたスートコアプリフォームを、より小さな直径のコアケインに線引きすることによって閉じられる。次いで、中心コア領域のコアケインは、所望であれば、追加のコアセグメント層のための基体として使用される。好ましい実施の形態において、３以上のコア屈折率領域を有するセグメント化コアプロファイルを形成するために追加のスート層が堆積される。好ましい実施の形態において、コア屈折率プロファイルが、屈折率Δ１を持つ中央領域が、屈折率Δ２を持つ第１の環状領域によって囲まれ、屈折率Δ３を持つ第二の環状領域が第１の環状領域を囲んでいる、少なくとも３つの領域を有する。各スート領域の堆積の前に、先のコア領域が固結され、コアケインに再度線引きされていることが好ましい。様々なコア領域が固結され、追加のスート領域が堆積される前に、より細いコアケインを形成するために再線引きされるそのようなプロセスは、長いビート長のファイバを形成するのに役立つ。さらに、中央コア領域を形成するために用いられる最初のスート堆積プロセスに用いられるマンドレルは比較的小さいので、中央コア領域内にある閉じなければならない中心孔は、他の堆積プロセス（例えば、ＭＣＶＤ）の場合のものよりも比較的小さい。その結果、特にＯＶＤは、ここに用いられる光ファイバプリフォームを形成するのに必要な、スートを堆積するための好ましい技法である。しかしながら、本発明は、もちろんそのようなプリフォームに限られず、例えば、ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤ、および特にＶＡＤなどの他の堆積方法を用いても差し支えない。
【実施例】
【００３１】
本発明の制限ではなく例示を意味する以下の実施例により、本発明をさらに説明する。
【００３２】
実施例１
有効面積が大きく、非ゼロ分散シフト単一モード光ファイバであるＬＥＡＦ（登録商標）光ファイバを、光ファイバプリフォームを最初に製造し、次いで、ファイバをそこから線引きできる温度まで加熱する典型的なファイバ線引きプロセスにしたがって製造した。「ＬＥＡＦ」ファイバがあるビート長を示すのが一般的である。比較目的のために、同じファイバを、回転状態と未回転状態の両方、並びに様々な回転周期を用いて線引きした。ＰＭＤ減少係数を計算するために用いられる未回転ファイバと回転ファイバの複屈折特性は、理想的には同じであるとみなされ、これらのＮＺＤＳＦファイバのビート長は２０ｍより長かった。未回転ファイバの一部分を線引きし、直後に回転ファイバの一部分を線引きし、このパターンを同じかまたは異なる回転状態で繰り返した。コーニング社から市販されている「ＬＥＡＦ」光ファイバは、５０μｍ2より大きい、より好ましくは６０μｍ2より大きい、最も好ましくは７０μｍ2より大きい有効面積を有する。このファイバは、約１３４０ｎｍより大きく、約１５２０ｎｍ未満の（より好ましくは約１４００から約１５００ｎｍの間の）ゼロ分散波長も有する。この光ファイバは０．０９ｐｓ／ｋｍ2未満の勾配も示す。このファイバには、図９に示したものと同様の屈折率プロファイルを用いた。図９から分かるように、ＮＺＤＳＦファイバの屈折率プロファイルは、コア領域に様々な量のゲルマニアをドープすることによって形成された３つのセグメントのコアを用いた。特に、コアは、Δ１を持つ第１の中央コア領域１００、Δ２を持つ、第１のコア領域１００を取り囲む第２のコア領域１０２、およびΔ３を持つ、第２のコア領域１０２を取り囲む第３のコア領域１０４を用いた。しかしながら、本発明はこれらのタイプの屈折率プロファイルには限られず、様々な屈折率プロファイル、特に、図８に示した屈折率プロファイルの場合のように、Δ１＞Δ３＞Δ２である３つのセグメントを持つ屈折率プロファイルを用いても差し支えない。ある場合には、グラフ上で凹んでいる領域１０２にフッ素をドープして、ドープされていないシリカであることが好ましいクラッドより屈折率を低くすることが望ましいであろう。当該技術分野において知られているように異なる屈折率プロファイルを用いることによって、０．０７未満、さらにより好ましくは０．０６未満の分散勾配を有するファイバを、特にΔ１＞Δ３＞Δ２である３つのセグメントのコア構造を用いて、容易に達成できる。ここに開示した長周期回転技法を用いると、そのようなファイバのＰＭＤは、この実施例に示した「ＬＥＡＦ」ファイバの場合と同様に、減少させることができる。未回転状態、１．５メートルの短い回転周期を持つ回転状態、および本発明による長い回転周期を持つ回転状態における「ＬＥＡＦ」ファイバのＰＭＤの比較が以下の表１に列記されている。より短い周期の回転に関する回転数は約３．５回転／mであり、長い周期の回転については、回転数は約２．７回転／mである。ＰＭＤ値はｐｓ／ｋｍ1/2の単位で表される。表１から分かるように、ここに開示した長周期回転技法を用いれば、平均ＰＭＤ値は、０．０１ｐｓ／ｋｍ1/2未満（同じファイバに関する短い周期の回転技法での０．０２ｐｓ／ｋｍ1/2未満と比較して）、より好ましくは０．００７ｐｓ／ｋｍ1/2未満に維持できる。ここに開示した技法を用いて、そのような「ＬＥＡＦ」ＮＺＤＳＦファイバに、０．００５ｐｓ／ｋｍ1/2未満のＰＭＤ値が達成される。
【表１】
0004768605.tif 000005
【００３３】
ファイバを線引きした後、それぞれいくつかの１キロメートルの試料を、ゼロの巻取張力で３０ｃｍの直径の測定スプールに巻きつけた。大きな直径と低い巻取張力は、曲げにより誘発されるファイバの複屈折またはＰＭＤおよび外部の摂動を減少するために選択した。検査を行うファイバのＤＧＤおよびＰＭＤを得るためのジョーンズ・マトリクス固有解析と呼ばれる機構に基づく、ヒューレット・パッカード(Hewlett Packard)社により製造されたモデルＨＰ８５０９という偏光解析器を用いて群遅延時間差（ＤＧＤ）をさらに測定した。表２は、標準的な短い周期の回転技法対本発明による長い周期の回転技法に関するＰＭＤ減少係数を列記している。表１および２の両方で分かるように、本発明により用いた長周期の回転技法では、このＮＺＤＳＦファイバ製品について、著しく良好なＰＭＤ減少が達成された。本出願人の知る限りでは、Δ１＞Δ３＞Δ２である、Δ１、Δ２およびΔ３の３つのセグメントを持つセグメント化されたコア屈折率プロファイルを用いたそのようなＮＺＤＳＦファイバ製品について、回転させたファイバのＰＭＤが０．０１ｐｓ／ｋｍ1/2未満に減少されたのは始めてである。
【表２】
0004768605.tif 000006
【００３４】
本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本発明の様々な改変および変更が行えることは当業者には明らかである。すなわち、本発明は、本発明の改変および変更を、それらが添付の特許請求の範囲およびその同等物に含まれるという条件で、包含することが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】２．５回転／mの回転数で約１ｍメートルのビート長を有するファイバで異なる回転周期が有するＰＭＤ減少係数への影響を示すグラフ
【図２】２．５回転／mの回転数で約１０ｍメートルのビート長を有するファイバで異なる回転周期が有するＰＭＤ減少係数への影響を示すグラフ
【図３】３．０回転／mの回転数、および２０．０ｍの回転周期を有する正弦波回転プロファイルに関する距離の関数としての回転数を示すグラフ
【図４】本発明の方法を実施するために使用できるファイバ回転装置の概略図
【図５】２０．０ｍのビート長を有するファイバについて、２０ｍの固定された回転周期に関する回転数の関数としてのＰＭＤ減少係数を示すグラフ
【図６】２．０回転／mの固定された回転数での５ｍ、１０ｍ、２０ｍおよび５０ｍの回転周期に関するファイバのビート長の関数としてのＰＭＤ減少係数を示すグラフ
【図７】３．０回転／mの回転数、および２０．０ｍの回転周期を有する台形回転プロファイルに関する距離の関数としての回転数を示すグラフ
【図８】５ｍ、１０ｍ、２０ｍ、５０ｍの回転周期、および３．０回転／mの回転数を有する台形回転プロファイルに関するファイバのビート長の関数としてのＰＭＤ減少係数を示すグラフ
【図９】ＮＺＤＳＦファイバに関する屈折率プロファイルを示すグラフ
【符号の説明】
【００３６】
２０    炉
２２    プリフォーム
２４    フレーム
２６    巻取りスタンド
３４    溶融区域
３６    固体区域
３８    冷却装置
４０    被覆装置
５０    ヨーク
６６    クランク
６８    モータ
【図１】
0004768605.tif 000007
【図２】
0004768605.tif 000008
【図３】
0004768605.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004768605.tif 000012
【図７】
0004768605.tif 000013
【図８】
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【図９】
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