(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径ｒ１，屈折率ｎ１の中心コアと、該中心コアの外周に設けられた半径ｒ２，屈折率ｎ２の内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられた半径ｒ３，屈折率ｎ３のトレンチ部と、該トレンチ部の外周に設けられた半径ｒ４，屈折率ｎ４の外側クラッドとを有し、
各部の屈折率がｎ１＞ｎ４≧ｎ２＞ｎ３となる屈折率分布を有し、
前記外側クラッドの屈折率ｎ４を基準としたときの前記中心コアの比屈折率差△１、前記内側クラッドの比屈折率差△２、前記トレンチ部の比屈折率差△３のそれぞれが、次の関係、
０．４０％≦△１≦０．８５％
−０．２０％≦△２≦０．００％
−１．０％＜△３≦−０．２％ 且つ △３＜△２を満たし、
前記中心コアの半径ｒ１、前記内側クラッドの半径ｒ２及び前記トレンチ部の半径ｒ３のそれぞれが、次の関係、
１．５＜ｒ２／ｒ１＜３．０
０．５＜（ｒ３−ｒ２）／ｒ１＜３．０を満たし、
カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲、零分散波長における分散スロープが０．０８３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上、０．０９０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が５．５μｍ〜７．８μｍの範囲、および半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が１５．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバ。
【請求項２】
半径ｒ１，屈折率ｎ１の中心コアと、該中心コアの外周に設けられた半径ｒ２，屈折率ｎ２の内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられた半径ｒ４，屈折率ｎ４の外側クラッドとを有し、各部の屈折率がｎ１＞ｎ４＞ｎ２となる屈折率分布を有し、
前記外側クラッドを基準としたときの前記中心コアの比屈折率差を△１、前記内側クラッドの比屈折率差を△２としたときに、以下の関係、
０．４２％≦△１≦０．８５％
１．５≦ｒ２／ｒ１≦５．０
−１．０％≦△２≦−０．０５％を満たし、
ｙ＝（ｒ２／ｒ１）・｜△２｜としたときに、以下の関係、
１．４・△１−０．６３１≦ｙ≦１．４・△１−０．２８８
ｙ≧０．０７５％を満たし、
カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２２ｎｍの範囲、零分散波長における分散スロープが０．０７６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上、０．０８７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が５．５μｍ〜７．９μｍの範囲、および半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が１３．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、１６．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバ。
【請求項３】
前記カットオフ波長が、ケーブルカットオフ波長である請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項４】
前記カットオフ波長が、ファイバカットオフ波長である請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項５】
前記カットオフ波長が、ジャンパカットオフ波長である請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項６】
波長１５５０ｎｍにおける前記波長分散値が＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である請求項１に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項７】
分散スロープ／波長分散値で定義されるＲＤＳが波長１５５０ｎｍにおいて０．００３ｎｍ−１〜０．００４ｎｍ−１の範囲である請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項８】
半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる前記曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ以下である請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項９】
半径７．５ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下である請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１０】
半径５．０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下である請求項１または２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１１】
前記トレンチ部の半径ｒ３が５μｍ〜２０μｍの範囲である請求項１に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１２】
前記外側クラッドの半径ｒ４が２８μｍ〜６４μｍの範囲である請求項１に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１３】
前記内側クラッドの半径ｒ２が４．５μｍ〜１６μｍの範囲である請求項２に記載のシングルモード光ファイバ。
【請求項１４】
前記外側クラッドの半径ｒ4が２８μｍ〜６４μｍの範囲である請求項２に記載のシングルモード光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来のシングルモード光ファイバ（以下、ＳＭＦと記す。）と同等の波長分散特性を持つとともに、小径に曲げたときの曲げ損失が非常に小さい特性を持つＳＭＦに関する。
本願は、２００４年８月３０日に出願された特願２００４−２５００３９号ならびに２００４年１０月８日に出願された特願２００４−２９６３６９号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、幹線、長距離系の伝送容量拡大を目的にＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）を用いた伝送システム及び光ファイバの開発が活発に進められてきた。ＷＤＭ伝送用の光ファイバには、非線形効果の抑制や分散制御といった特性が要求されてきた。近年では、メトロと呼ばれる数百ｋｍ程度のスパンのシステム向けに分散スロープを低減したファイバやＯＨによるロス増がほとんどないファイバなどが提案されている。【０００３】
一方で、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、これらの伝送用光ファイバとは異なった特性が要求される。ビルや住宅内に光ファイバを引き回す際には、半径１５ｍｍ，１０ｍｍといった非常に小さな曲げが入る可能性がある。また、余長を収納する際、小さな曲げ径に巻いても、ロス増が生じないことが非常に重要になる。つまり、小さな曲げ径に耐えることが、ＦＴＴＨ向けの光ファイバとして非常に重要な特性となる。また、基地局からビルや住宅までに用いられる光ファイバ（多くは、通常の波長１３００ｎｍ伝送用ＳＭＦ）との接続性も重要なポイントとなる。このような観点から、曲げ損失を低減した光ファイバの報告や特許出願が多数なされている（例えば、特許文献１〜４、非特許文献１〜５参照。）。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／０２１３５３１号明細書
【特許文献２】国際公開第０１／２７６６７号パンフレット
【特許文献３】特開２００４−１３３３７３号公報
【特許文献４】特許第２６１８４００号公報
【非特許文献１】池田ら、“接続損失低減型低曲げ損失光ファイバ”，電子情報通信学会  信学技報，１０３，２５５，ＯＣＳ２００３−４３（２００３）
【非特許文献２】佐藤ら、“光アクセス用小径曲げ対応型光ファイバ”，電子情報通信学会  ２００３年通信ソサイエティ大会講演論文集，Ｂ−１０−３０（２００３）
【非特許文献３】S. Matsuo, et al.,“Bend-insensitive and Low-splice-loss optical fiber for indoor wiring in FTTH”, Technical Digest of OFC2004, ThI3 (2004)
【非特許文献４】池田ら、“接続損失低減型低曲げ損失光ファイバ”，電子情報通信学会  ２００４年総合大会論文集，Ｂ−１０−１
【非特許文献５】I. Sakabe, et al., "Enhanced Bending Loss Insensitive Fiber and New Cables for CWDM Access Network," Proceedings of the 53rd IWCS, pp.112-118  (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在のＦＴＴＨシステムでは、波長１３００ｎｍ帯伝送用ＳＭＦを用いたＰＯＮ（Passive Optical Network）が広く用いられている。
しかしながら、これらの光ファイバは、一般に３０ｍｍ程度の曲げ半径しか許容されておらず、その引き回しの際には、過剰な曲げが加わらないように細心の注意が必要であった。【０００５】
最近では、波長１３００ｎｍ帯用ＳＭＦの国際規格であるＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５２（以下、Ｇ．６５２と記す。）に準拠した波長分散特性を保ちつつ、モードフィールド径（以下、ＭＦＤと記す。）を小さくすることにより許容曲げ半径を１５ｍｍ程度まで許容した光ファイバが商品化されている。しかしながら、このような光ファイバは、１５ｍｍ以下の曲げ半径においては急激に曲げ損失が増大するという問題があった。図１は、許容曲げ半径１５ｍｍの光ファイバにおける曲げ損失の曲げ半径依存性を例示するグラフである。図１に示す通り、この従来の許容曲げ半径１５ｍｍの光ファイバは、曲げ半径が１０ｍｍよりも小さくなると急激に曲げ損失が増加してしまう。【０００６】
ビルや宅内配線用途には、１５ｍｍ以下の曲げ半径が必要とされる場合がある。前記特許文献１〜３及び非特許文献１〜５において提案されている光ファイバは、半径１５ｍｍ未満の曲げが加わる可能性がある環境下での使用を想定している。一般に曲げ特性を強化した光ファイバは、零分散波長が長くなり、通常のＳＭＦに比べて波長１３００ｎｍ帯での波長分散の絶対値が大きくなる。例えば、特許文献１に開示されている低曲げ損失光ファイバは、波長１３００ｎｍ帯において−４．６〜−１０．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる実施例が示されている。Ｇ．６５２の１３００ｎｍ帯における波長分散は、Ｇ．６５２の零分散波長とスロープの規定から計算すると、０から−２．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの範囲にあるのに対して、この従来の低曲げ損失光ファイバの波長分散は絶対値として大きな値になっている。しかしながら、宅内配線のように数十ｍオーダーの伝送距離では、このレベルの波長分散が問題になることはほとんどなかった。【０００７】
一方で、線路用の光ファイバに対しても、ケーブルやクロージャボックス内での取り扱いを考慮した場合、曲げ損失に強いことが望まれているが、特許文献１に示されているような低曲げ損失光ファイバの波長分散値は、ＰＯＮシステムにおいて問題になる場合がある。ＦＴＴＨサービスに用いられているＰＯＮシステムでは、基地局からユーザー向けの伝送に波長１５００ｎｍ帯、ユーザーから基地局側への伝送に波長１３００ｎｍ帯を用いることがＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．９８３などで規定されている。波長１３００ｎｍ帯用の光源としては、安価なFabry-perotレーザ（以下、ＦＰレーザと記す。）が広く用いられている。ＦＰレーザは、マルチモード発信となるため、その伝送特性は伝送線路となる光ファイバの波長分散値に大きく影響を受ける。現在の伝送機器はＧ．６５２の波長分散特性を想定して設計されているため、従来の低曲げ損失光ファイバが持つ絶対値の大きな波長分散値は、通信障害を起こす可能性があり、好ましくない場合がある。【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、Ｇ．６５２に規定されている波長分散特性に準拠しながら、曲げ損失が非常に小さいＳＭＦの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、半径ｒ１，屈折率ｎ１の中心コアと、該中心コアの外周に設けられた半径ｒ２，屈折率ｎ２の内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられた半径ｒ３，屈折率ｎ３のトレンチ部と、該トレンチ部の外周に設けられた半径ｒ４，屈折率ｎ４の外側クラッドとを有し、各部の屈折率がｎ１＞ｎ４≧ｎ２＞ｎ３となる屈折率分布を有し、前記外側クラッドの屈折率ｎ４を基準としたときの前記中心コアの比屈折率差△１、前記内側クラッドの比屈折率差△２、前記トレンチ部の比屈折率差△３のそれぞれが、次の関係、０．４０％≦△１≦０．８５％、−０．２０％≦△２≦０．００％、−１．０％＜△３≦−０．２％且つ△３＜△２を満たし、前記中心コアの半径ｒ１、前記内側クラッドの半径ｒ２及び前記トレンチ部の半径ｒ３のそれぞれが、次の関係、１．５＜ｒ２／ｒ１＜３．０、０．５＜（ｒ３−ｒ２）／ｒ１＜３．０を満たし、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲、零分散波長における分散スロープが０．０８３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上、０．０９０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、波長１３１０ｎｍにおけるＭＤＦが５．５μｍ〜７．８μｍの範囲、および半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が１５．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるＳＭＦを提供する。
また、本発明は、半径ｒ１，屈折率ｎ１の中心コアと、該中心コアの外周に設けられた半径ｒ２，屈折率ｎ２の内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられた半径ｒ４，屈折率ｎ４の外側クラッドとを有し、各部の屈折率がｎ１＞ｎ４＞ｎ２となる屈折率分布を有し、前記外側クラッドを基準としたときの前記中心コアの比屈折率差を△１、前記内側クラッドの比屈折率差を△２としたときに、以下の関係、０．４２％≦△１≦０．８５％、１．５≦ｒ２／ｒ１≦５．０、−１．０％≦△２≦−０．０５％を満たし、ｙ＝（ｒ２／ｒ１）・｜△２｜としたときに、以下の関係、１．４・△１−０．６３１≦ｙ≦１．４・△１−０．２８８、ｙ≧０．０７５％を満たし、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２２ｎｍの範囲、零分散波長における分散スロープが０．０７６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上、０．０８７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、波長１３１０ｎｍにおけるＭＤＦが５．５μｍ〜７．９μｍの範囲、および半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が１３．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上、１６．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であるＳＭＦを提供する。
本発明において、前記カットオフ波長は、ケーブルカットオフ波長、ファイバカットオフ波長またはジャンパカットオフ波長のいずれかであることが好ましい。
【００１０】
本発明のＳＭＦにおいて、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることがより好ましい。
【００１１】
本発明のＳＭＦにおいて、分散スロープ／波長分散値で定義されるＲＤＳが波長１５５０ｎｍで０．００３ｎｍ−１〜０．００４ｎｍ−１の範囲であることが好ましい。【００１２】
本発明のＳＭＦにおいて、半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ以下であることが好ましい。【００１３】
本発明のＳＭＦにおいて、半径７．５ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であることが好ましく、半径５．０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であることがより好ましい。【００１４】
前記トレンチ部を有するＳＭＦにおいて、トレンチ部の半径ｒ３が５μｍ〜２０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１５】
前記トレンチ部を有するＳＭＦにおいて、外側クラッドの半径ｒ４が２８μｍ〜６４μｍの範囲であることが好ましい。
【００１６】
前記Ｗ型屈折率分布を有するＳＭＦにおいて、内側クラッドの半径ｒ２が４．５μｍ〜１６μｍの範囲であることが好ましい。
【００１７】
前記Ｗ型屈折率分布を有するＳＭＦにおいて、外側クラッドの半径ｒ４が２８μｍ〜６４μｍの範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のＳＭＦは、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲、零分散スロープが０．０９３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが５．５μｍ〜７．９μｍの範囲、および半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下である特性を有するものなので、Ｇ．６５２に規定されている波長分散特性に準拠しながら、曲げ損失が非常に小さいＳＭＦを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のＳＭＦにおける曲げ損失の曲げ半径依存性を例示するグラフである。
【図２】曲げ損失のΔ３依存性を例示するグラフである。
【図３】実施例１で製造した低曲げ損失ＳＭＦの屈折率分布を示すグラフである。
【図４】実施例２で製造した低曲げ損失ＳＭＦの屈折率分布を示すグラフである。
【図５】実施例３で製造した低曲げ損失ＳＭＦの屈折率分布を示すグラフである。
【図６】実施例４で製造した低曲げ損失ＳＭＦの屈折率分布を示すグラフである。
【図７】実施例５で製造した低曲げ損失ＳＭＦの屈折率分布を示すグラフである。
【図８】実施例６で製造した低曲げ損失ＳＭＦの屈折率分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１…中心コア、２…内側クラッド、３…トレンチ部、４，５…外側クラッド、１０，２０，３０，４０，５０，６０…ＳＭＦ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の低曲げ損失ＳＭＦは、カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲、零分散スロープが０．０９３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが５．５μｍ〜７．９μｍの範囲、および半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下である特性を有する。
また、本発明の低曲げ損失ＳＭＦのカットオフ波長は、ファイバの使用状態に応じて、ケーブルカットオフ波長、ファイバカットオフ波長またはジャンパカットオフ波長により定義される。それぞれのカットオフ波長の測定方法は、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５０．１，“Definitions and test methods for linear, deterministic attributes of single-mode fibre and cable”において規定されている。【００２８】
また本発明の低曲げ損失ＳＭＦは、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が＋１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましい。Ｇ．６５２では、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値のティピカル値として１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍが記載されており、これよりも極端に大きな値を示した場合、線路設計の観点から好ましくない。【００２９】
さらに、本発明の低曲げ損失ＳＭＦは、波長１５５０ｎｍにおけるＲＤＳ（Relative Dispersion Slope）は、０．００３ｎｍ−１〜０．００４ｎｍ−１の範囲であることが好ましい。このＲＤＳは、（分散スロープ）／（波長分散値）で求められるパラメータであり、分散補償ファイバと被補償ファイバの適合性を判断する指標となる。現状のＧ．６５２に規定された光ファイバ（以下、Ｇ．６５２ファイバと記す。）のＲＤＳは、０．００３２ｎｍ−１程度である。高速、長距離伝送を行う際には、分散補償ファイバが不可欠となる。現在広く用いられているＧ．６５２ファイバと同程度のＲＤＳであれば、Ｇ．６５２ファイバ用の分散補償ファイバの流用が可能であり、経済的である。本発明のＳＭＦにおいて、ＲＤＳが０．００３ｎｍ−１〜０．００４ｎｍ−１の範囲にあれば、Ｇ．６５２ファイバ用の分散補償光ファイバの利用が可能である。【００３０】
本発明の好ましい実施形態において、低曲げ損失ＳＭＦは、半径ｒ１，屈折率ｎ１の中心コアと、該中心コアの外周に設けられた半径ｒ２，屈折率ｎ２の内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられた半径ｒ３，屈折率ｎ３のトレンチ部と、該トレンチ部の外周に設けられた半径ｒ４，屈折率ｎ４の外側クラッドとを有し、各部の屈折率がｎ１＞ｎ４≧ｎ２＞ｎ３となる屈折率分布を有することが好ましい。なお、内側クラッド、トレンチ部及び外側クラッドのそれぞれの半径ｒ２，ｒ３，ｒ４は、中心コアの中心から各部の外周端までの距離である。図３〜図５は、トレンチ部を有する低曲げ損失ＳＭＦ１０，２０，３０の屈折率分布を例示する図であり、これらの図中、符号１は中央コア、２は内側クラッド、３はトレンチ部、４と５は外側クラッドを示している。
このような屈折率分布は、特許文献４に開示されている。しかしながら、特許文献４に記載の発明においては、１５５０ｎｍ付近に零分散波長をとる、いわゆる分散シフト光ファイバの設計における、本屈折率分布の効果について開示をしているが、本発明の主目的である零分散波長が１３００ｎｍ付近における本屈折率分布の効果については、開示されていない。【００３１】
前記トレンチ部を有する低曲げ損失ＳＭＦ１０，２０，３０において、外側クラッドの屈折率ｎ４を基準としたときの中心コアの比屈折率差Δ１、内側クラッドの比屈折率差Δ２、トレンチ部の比屈折率差Δ３のそれぞれが、次の関係、
０．４０％≦Δ１≦０．８５％
−０．２０％≦Δ２≦０．００％
−１．０％＜Δ３＜Δ２を有することが好ましく、さらに中心コアの半径ｒ１、内側クラッドの半径ｒ２及びトレンチ部の半径ｒ３のそれぞれが、次の関係、
１．５＜ｒ２／ｒ１＜３．０
０．５＜（ｒ３−ｒ２）／ｒ１＜３．０を満たすことが好ましい。【００３２】
中心コアの比屈折率差Δ１が０．４０％より小さくなると、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが７．９μｍより大きくなり、それに伴い半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．１ｄＢを超えるため、本発明の目的である低曲げ損失という特性が満足できなくなる。また、中心コアの比屈折率差Δ１が０．８５％を超えると、零分散波長を１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲に収めることが不可能になる。【００３３】
内側クラッドの比屈折率差Δ２については、零分散波長と１５５０ｎｍにおける波長分散値の観点から−０．２０％〜０．００％の範囲にする必要がある。Δ２が−０．２０％より小さい場合は、所望の零分散波長と１５５０ｎｍの波長分散を満足させるために、ｒ２／ｒ１を３．０以上にする必要があり、ファイバ製造性の観点から望ましくない。また、Δ２が０．００％を超える場合は、１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲の零分散波長と典型的に１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの波長１５５０ｎｍにおける波長分散値という条件を満足することができなくなる。【００３４】
トレンチ部の比屈折率差Δ３は、曲げ損失低減の観点から−１．０％以上、Δ２未満とする必要がある。
図２は、ｒ２／ｒ１＝２．２、Δ１＝０．５０％、Δ２＝０．０％、Δ３＝−０．１〜−１．３％の屈折率分布を基本とし、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１を０．６，０．８，１．５に変化させたＳＭＦにおける曲げ損失のΔ３依存性をシミュレーションした結果を示すグラフである。なお、該シミュレーションにおいて、カットオフ波長としてケーブルカットオフ波長を想定し、ケーブルカットオフ波長は全て１２２０ｎｍとした。図２からわかるように、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１の違いにより傾向が変化するが、曲げ損失はΔ３に対して極小値をとるような変化をすることがわかる。したがって、Δ３はΔ２よりも比屈折率差が小さくなければ十分な曲げ損失低減効果が得ることができず、またΔ３が−１．０％よりも小さい場合は、曲げ損失低減の観点からは効果がなくなってしまう。Δ３は−０．２％〜−０．６％の範囲にあることが望ましい。【００３５】
ｒ２／ｒ１は、１．５〜３．０の範囲からΔ１等に応じて選択される。Δ１が小さな場合は、前述の範囲で大きなｒ２／ｒ１が選択され、Δ１が大きな場合は、前述の範囲で小さなｒ２／ｒ１が選択される。【００３６】
（ｒ３−ｒ２）／ｒ１は、Δ３との組み合わせにおいて柔軟に設定することが可能である。しかしながら、（ｒ３−ｒ２）／ｒ１が０．５を下回った場合、波長分散の制御及び曲げ損失低減の観点から十分な効果を得ることができない。また、３．０を超えると、シングルモード伝送を可能にすることが困難になる可能性がある。【００３７】
トレンチ部の半径ｒ３は、前述したパラメータの組み合わせに応じて、５．０μｍ〜２０μｍの範囲から選択される。【００３８】
外側クラッドの半径ｒ４は、前述した各パラメータとは無関係に設定可能である。一般的な光ファイバの外側クラッドの半径ｒ４は、中心値として６２．５μｍ（直径１２５μｍ）とすることが多いが、使用目的に応じて、中心値として３０μｍ〜６２．５μｍの範囲で適宜設定される。例えば、小さな曲げ径に巻いて収納することが想定される部品用の光ファイバでは、４０μｍに設定されることが多い。したがって、製造マージンなどを考慮すると、ｒ４は２８μｍ〜６４μｍの範囲とすることが望ましい。【００３９】
表１〜３に、様々な条件における、トレンチ部を有する本発明の低曲げ損失ＳＭＦの設計例を示す（例１〜例２２参照。）。これらの例１〜例２２において、ケーブルカットオフ波長は、いずれも１２２０ｎｍとした。【００４０】
【表１】
0004833071.tif 000002
【００４１】
【表２】
0004833071.tif 000003
【００４２】
【表３】
0004833071.tif 000004
【００４３】
表１，２に示すように、本発明に係る例１〜例１８の低曲げ損失ＳＭＦは、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が＋１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ以下であり、Ｇ．６５２に規定されている波長分散特性に準拠しながら、曲げ損失が非常に小さいＳＭＦを実現することができる。【００４４】
本発明の低曲げ損失ＳＭＦは、各層の屈折率分布及び半径を、前述した各パラメータを満足できるように適宜設定する以外は、従来公知のＳＭＦと同じ材質（例えば、石英系ガラス）及び同様の製造方法（例えば、ＭＣＶＤ法や外付け法など）を用いて製造することができる。
本発明の低曲げ損失ＳＭＦは、Ｇ．６５２に規定されている波長分散特性に準拠しながら、曲げ損失が非常に小さいものなので、ＦＴＴＨシステムにおける宅内配線用ＳＭＦなどとしても好適に利用できる。【００４５】
本発明の好ましい別な実施形態において、低曲げ損失ＳＭＦは、半径ｒ１，屈折率ｎ１の中心コアと、該中心コアの外周に設けられた半径ｒ２，屈折率ｎ２の内側クラッドと、該内側クラッドの外周に設けられた半径ｒ４，屈折率ｎ４の外側クラッドとを有し、各部の屈折率がｎ１＞ｎ４＞ｎ２となるＷ型屈折率分布を有する構造を有する。なお、内側クラッド、および外側クラッドのそれぞれの半径ｒ２，ｒ4は中心コアの中心から各部の外周端までの距離である。図６〜図８は、本発明のＷ型屈折率分布を有する低曲げ損失ＳＭＦ４０，５０，６０の屈折率分布を例示する図であり、これらの図中、符号１は中央コア、２は内側クラッド、４と５は外側クラッドを示している。【００４６】
前記Ｗ型屈折率分布を有する低曲げ損失ＳＭＦ４０，５０，６０において、外側クラッドを基準としたときの中心コアの比屈折率差をΔ１、内側クラッドの比屈折率差をΔ２としたときに、以下の関係、
０．４２％≦Δ１≦０．８５％
１．５≦ｒ２／ｒ１≦５．０
−１．０％≦Δ２≦−０．０５％を満たすことが好ましい。【００４７】
さらに、ｙ＝（ｒ２／ｒ１）・｜Δ２｜としたときに、以下の関係、
１．４・Δ１−０．８≦ｙ≦１．４・Δ１−０．０５
ｙ≧０．０７５％を満たすことが好ましい。【００４８】
中心コアの比屈折率差Δ１が０．４２％よりも小さくなると、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが７．９μｍよりも大きくなり、それに伴い半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて、０．５ｄＢを超えるために、本発明の低曲げ損失の実現という目的を達することができなくなる。一方、比屈折率差Δ１が０．８５％を超えると、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが５．５μｍを下回る。この場合、接続性が悪化する可能性があり好ましくない。内側クラッドを規定するｒ２／ｒ１、Δ２については、ｒ２／ｒ１が１．５〜５．０の範囲内、Δ２が−１．０％〜−０．０５％の範囲内とすることが好ましい。これらのパラメータは、製法に応じて適切な値が選択される。【００４９】
また、ｒ２／ｒ１、Δ１、Δ２については、ｙ＝（ｒ２／ｒ１）・｜Δ２｜で定義されるｙが（１．４・Δ１−０．８）〜（１．４・Δ１−０．０５）の範囲内となるように設定することが望ましい。Δ１に対してｙを前記範囲に設定することにより、ゼロ分散波長を１３００ｎｍから１３２４ｎｍの範囲内とすることが可能になる。さらに、ｙが０．０７５％よりも小さい場合にも、前記二つの条件を満足することができなくなる。【００５０】
前記Ｗ型屈折率分布を有する低曲げ損失ＳＭＦ４０，５０，６０において内側クラッドの半径ｒ２が４．５μｍ〜１６μｍの範囲であることが好ましい。【００５１】
外側クラッドの半径ｒ４は、前述した各パラメータとは無関係に設定可能である。一般的な光ファイバの外側クラッドの半径ｒ4は、中心値として６２．５μｍ（直径１２５μｍ）とすることが多いが、使用目的に応じて、中心値として３０μｍ〜６２．５μｍの範囲で適宜設定される。例えば、小さな曲げ径に巻いて収納することが想定される部品用の光ファイバでは、４０μｍに設定されることが多い。したがって、製造マージンなどを考慮すると、ｒ４は２８μｍ〜６４μｍの範囲とすることが望ましい。【００５２】
表４〜６に、様々な条件における、Ｗ型屈折率分布を有する本発明の低曲げ損失ＳＭＦの設計例を示す（例２３〜例４４参照。）。これらの例２３〜例４４において、ケーブルカットオフ波長は、いずれも１２２０ｎｍとした。【００５３】
【表４】
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【００５４】
【表５】
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【００５５】
【表６】
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【００５６】
表４〜６に示すように、本発明に係る例２３〜例４４の低曲げ損失ＳＭＦは、波長１５５０ｎｍにおける波長分散値が＋１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失が波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であり、Ｇ．６５２に規定されている波長分散特性に準拠しながら、曲げ損失が非常に小さいＳＭＦを実現することができる。
【実施例】
【００５７】
（実施例１）
本実施例では、表２に示す例１４をベースにして本発明に係る低曲げ損失ＳＭＦを製造した。図３に本実施例で製造した低曲げ損失ＳＭＦ１０の屈折率分布を示す。この低曲げ損失ＳＭＦ１０は、石英系ガラスからなる中心コア１、内側クラッド２、トレンチ部３及び一部の外側クラッド４をＭＣＶＤ法により合成した後に、外付けを行い、残りの外側クラッド５を合成し、得られた光ファイバ母材を通常のＳＭＦと同様に線引きすることによって製造した。得られた低曲げ損失ＳＭＦ１０の各特性を測定した。その結果を表７に示す。【００５８】
【表７】
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【００５９】
本実施例の低曲げ損失ＳＭＦ１０は、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが７．４０μｍとＧ．６５２の範囲よりも小さい値であったが、零分散波長は１３１６．５ｎｍであり、Ｇ．６５２の規定を満足した。波長１５５０ｎｍにおける波長分散値は１６．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、Ｇ．６５２のティピカル値に準じる値が得られた。半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．０３ｄＢと非常に小さくなっており、Ｇ．６５２の波長分散特性を保ちながら、非常に曲げ損失の小さなＳＭＦが得られた。【００６０】
（実施例２）
本実施例では、表１に示す例６をベースにして本発明に係る低曲げ損失ＳＭＦを製造した。図４に本実施例で製造した低曲げ損失ＳＭＦ２０の屈折率分布を示す。この低曲げ損失ＳＭＦ２０は、石英系ガラスからなる中心コア１、内側クラッド２、トレンチ部３及び一部の外側クラッド４をＭＣＶＤ法により合成した後に、外付けを行い、残りの外側クラッド５を合成し、得られた光ファイバ母材を通常のＳＭＦと同様に線引きすることによって製造した。得られた低曲げ損失ＳＭＦ２０の各特性を測定した。その結果を表８に示す。【００６１】
【表８】
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【００６２】
本実施例の低曲げ損失ＳＭＦ２０は、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが６．１９μｍであり、実施例１のＳＭＦよりもさらに小さいＭＦＤとなった。しかし、零分散波長は１３０６．２ｎｍであり、Ｇ．６５２の規定を満足した。波長１５５０ｎｍにおける波長分散値は１６．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、Ｇ．６５２のティピカル値に準じる値が得られた。
曲げ損失は、半径１０ｍｍのみならず、半径７．５ｍｍ及び半径５．０ｍｍに１０回巻いた場合でも、波長１５５０ｎｍにおいて０．１ｄＢ未満の非常に小さな値が得られた。さらに、波長１６５０ｎｍにおいても、半径１０ｍｍ及び７．５ｍｍの曲げ半径では、ほとんど曲げ損失が観測されなかった。このように本実施例では、Ｇ．６５２の波長分散特性を保ちながら、非常に曲げ損失の小さなＳＭＦが得られた。【００６３】
（実施例３）
本実施例では、表１に示す例６をベースにして本発明に係る低曲げ損失ＳＭＦを製造した。図５に本実施例で製造した低曲げ損失ＳＭＦ３０の屈折率分布を示す。この低曲げ損失ＳＭＦ３０は、石英系ガラスからなる中心コア１、内側クラッド２、トレンチ部３及び一部の外側クラッド４をＭＣＶＤ法により合成した後に、外付けを行い、残りの外側クラッド５を合成し、得られた光ファイバ母材を通常のＳＭＦと同様に線引きすることによって製造した。得られた低曲げ損失ＳＭＦ３０の各特性を測定した。その結果を表９に示す。【００６４】
【表９】
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【００６５】
本実施例の低曲げ損失ＳＭＦ３０は、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが７．６７μｍであり、実施例１のＳＭＦよりも大きくなった。零分散波長は１３０９．３ｎｍであり、Ｇ．６５２の規定を満足した。波長１５５０ｎｍにおける波長分散値は１７．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、Ｇ．６５２のティピカル値に準じる値が得られた。半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．０３ｄＢと非常に小さくなっており、Ｇ．６５２の波長分散特性を保ちながら、非常に曲げ損失の小さなＳＭＦが得られた。【００６６】
（実施例４）
本実施例では、表４に示す例２４をベースにして本発明に係る低曲げ損失ＳＭＦを製造した。図６に本実施例で製造した低曲げ損失ＳＭＦ４０の屈折率分布を示す。この低曲げ損失ＳＭＦ４０は、石英系ガラスからなる中心コア１、内側クラッド２をＶＡＤ法により合成し、外側クラッド５を外付け法により合成し、得られた光ファイバ母材を通常のＳＭＦと同様に線引きすることによって製造した。得られた低曲げ損失ＳＭＦ４０の各特性を測定した。その結果を表１０に示す。【００６７】
【表１０】
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【００６８】
本実施例の低曲げ損失ＳＭＦ４０は、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが７．９０μｍとＧ．６５２の範囲よりも小さい値であったが、零分散波長は１３１３．８ｎｍであり、Ｇ．６５２の規定を満足した。波長１５５０ｎｍにおける波長分散値は１６．４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、Ｇ．６５２のティピカル値に準じる値が得られた。半径１０ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．１４ｄＢと非常に小さくなっており、Ｇ．６５２の波長分散特性を保ちながら、非常に曲げ損失の小さなＳＭＦが得られた。【００６９】
（実施例５）
本実施例では、表４に示す例２８をベースにして本発明に係る低曲げ損失ＳＭＦを製造した。図７に本実施例で製造した低曲げ損失ＳＭＦ５０の屈折率分布を示す。この低曲げ損失ＳＭＦ５０は、石英系ガラスからなる中心コア１、内側クラッド２、及び一部の外側クラッド４をＭＣＶＤ法により合成した後に、外付けを行い、残りの外側クラッド５を合成し、得られた光ファイバ母材を通常のＳＭＦと同様に線引きすることによって製造した。得られた低曲げ損失ＳＭＦ５０の各特性を測定した。その結果を表１１に示す。【００７０】
【表１１】
0004833071.tif 000012
【００７１】
本実施例の低曲げ損失ＳＭＦ５０は、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが７．２８μｍとＧ．６５２の範囲よりも小さい値であったが、零分散波長は１３０２．３ｎｍであり、Ｇ．６５２の規定を満足した。波長１５５０ｎｍにおける波長分散値は１６．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、Ｇ．６５２のティピカル値に準じる値が得られた。半径７．５ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．１５ｄＢと非常に小さくなっており、Ｇ．６５２の波長分散特性を保ちながら、非常に曲げ損失の小さなＳＭＦが得られた。【００７２】
（実施例６）
本実施例では、表５に示す例３５をベースにして本発明に係る低曲げ損失ＳＭＦを製造した。図８に本実施例で製造した低曲げ損失ＳＭＦ６０の屈折率分布を示す。この低曲げ損失ＳＭＦ６０は、石英系ガラスからなる中心コア１、内側クラッド２、及び一部の外側クラッド４をＭＣＶＤ法により合成した後に、外付けを行い、残りの外側クラッド５を合成し、得られた光ファイバ母材を通常のＳＭＦと同様に線引きすることによって製造した。得られた低曲げ損失ＳＭＦ６０の各特性を測定した。その結果を表１２に示す。【００７３】
【表１２】
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【００７４】
本実施例の低曲げ損失ＳＭＦ６０は、波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが６．２７μｍとＧ．６５２の範囲よりも小さい値であったが、零分散波長は１３１０．８ｎｍであり、Ｇ．６５２の規定を満足した。波長１５５０ｎｍにおける波長分散値は１５．６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、Ｇ．６５２のティピカル値に準じる値が得られた。半径５ｍｍに１０回巻いた時に生じる曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．０９ｄＢと非常に小さくなっており、Ｇ．６５２の波長分散特性を保ちながら、非常に曲げ損失の小さなＳＭＦが得られた。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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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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【図８】
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