(57)【要約】    【課題】減衰性ファイバを小径に曲げても曲げ損失が少なく、かつ減衰性ファイバの両端部に通常のＳＭＦを接続してもＭＦＤのミスマッチによる損失を小さくする。    【解決手段】ループバック減衰器１は、Ｕ字状に折曲された減衰性ファイバ２と、この減衰性ファイバ２の一端部に設けられた第１のコネクタ３ａと、他端部に設けられた第２のコネクタ３ｂとを備えており、第１、第２のコネクタ３ａ、３ｂの先端部には減衰性ファイバ２の先端部外周を覆うフェルール４ａ、４ｂが配設されている。また、光トランシーバ５は、発光部（ＬＤ）が設けられた第１のレセプタクル６ａと、受光部（ＰＤ）が設けられた第２のレセプタクル６ｂとを備えており、発光部（ＬＤ）および受光部（ＰＤ）にはＳＭＦ（不図示）が内蔵されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｕ字状の折曲部を有する減衰性ファイバであって、
前記減衰性ファイバのモードフィールド径は前記減衰性ファイバの両端部に接続されるシングルモードファイバのモードフィールド径と実質的に同等であることを特徴とする減衰性ファイバ。
【請求項２】
前記減衰性ファイバの基本モードのモードフィールド径は、前記シングルモードファイバのモードフィールド径の０．７〜１．３倍であることを特徴とする請求項１記載の減衰性ファイバ。
【請求項３】
前記減衰性ファイバの第１高次モードの遮断波長は、使用する通信波長範囲の最大値の０．９倍以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の減衰性ファイバ。
【請求項４】
前記減衰性ファイバの第２高次モードの遮断波長は、使用する通信波長範囲の最小値の１倍以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の減衰性ファイバ。
【請求項５】
前記減衰性ファイバの第１高次モードの遮断波長をλｃ１１、前記減衰性ファイバの第２高次モードの遮断波長をλｃ２１としたとき、
λｃ１１／λｃ２１＝１．４〜２．５
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載の減衰性ファイバ。
【請求項６】
前記通信波長が１．２５〜１．６μmであるとき、前記第１高次モードの遮断波長は１．４４μm以上で、かつ前記第２高次モードの遮断波長は１．２５μm以下であることを特徴とする請求項５記載の減衰性ファイバ。
【請求項７】
前記減衰性ファイバのＵ字状部の曲げ半径は、５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか記載の減衰性ファイバ。
【請求項８】
前記減衰性ファイバのＵ字状部に曲げ応力が作用したとき、前記減衰性ファイバの基本モードの曲げ損失は１ｄＢ以下で、かつ前記減衰性ファイバの第１高次モードの曲げ損失は１０ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか記載の減衰性ファイバ。
【請求項９】
前記減衰性ファイバのコア径は、３．５〜５μmであることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか記載の減衰性ファイバ。
【請求項１０】
前記減衰性ファイバのコアとクラッドの屈折率差は、０．００７〜０．０１であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか記載の減衰性ファイバ。
【請求項１１】
前記減衰性ファイバのコア部分にドープされる減衰性添加物は、遷移金属及び／又は希土類金属から選択された少なくとも１種以上の元素からなることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか記載の減衰性ファイバ。
【請求項１２】
前記遷移金属は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択されるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか記載の減衰性ファイバ。
【請求項１３】
前記希土類金属は、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｔｂ、Ｙｂから選択されるものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか記載の減衰性ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コア部分に減衰性添加物をドープした減衰性ファイバの改良に係り、特に、減衰性ファイバを小径に曲げて使用する場合に有用な減衰性ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、曲げに強い（曲げ損失が小さい）光ファイバが注目を浴びている。例えば、インターネットマンションに使用される光ファイバは、半径５〜１５ｍｍで曲げても曲げ損失が小さくなるように設計され、また、ボード内配線においては光ファイバをコンパクトに収納すべく、その曲げ半径が小さく設定されている。
【０００３】
ここで、コア半径が４μmで、コアとクラッドの屈折率差が０．００４〜０．００５の通常のシングルモードファイバ（以下「ＳＭＦ」という。）を例えば曲げ半径１０ｍｍ程度に曲げると、曲げ損失が約１ｄＢ／ｔｕｒｎになり実用上支障が生じるという難点がある。
【０００４】
このため、光ファイバを小径に曲げても、光ファイバの曲げ損失を小さくするためには、光ファイバのコアとクラツドの屈折率差を大きくして、開口数の大きいシングルモードファイバ（以下「ＨＮＡ−ＳＭＦ」という。）を使用する必要がある。このようなＨＮＡ−ＳＭＦを使用すれば、当該ＨＮＡ−ＳＭＦを曲げ半径５〜１５ｍｍに曲げても曲げ損失を０．１ｄＢ以下に抑えることができる。
【０００５】
しかしながら、ＨＮＡ−ＳＭＦにおいては、コア径が小さくなるためにモードフィールド径（以下「ＭＦＤ」という。）が小さくなり、ひいてはＭＦＤミスマッチによって通常のＳＭＦとの接続損失が大きくなるという難点がある。例えば、ＭＦＤが１０μm程度のＳＭＦと、ＭＦＤが５μm程度のＨＮＡ−ＳＭＦとを接続すると、１〜２ｄＢ程度の接続損失が発生する虞がある。
【０００６】
このようなＭＦＤミスマッチによる接続損失は、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｃｏｒｅファイバ（以下「ＴＥＣファイバ」という。）を使用すれば小さくすることができるものの、ＴＥＣファイバを使用するとコストアップになるという難点がある。
【０００７】
一方、近時においては、光トランシーバの検査の際にループバック減衰器が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
このループバック減衰器は、Ｕ字状に折曲された減衰性ファイバと、この減衰性ファイバの両端部にそれぞれ設けられたコネクタを備えており、Ｕ字状に折曲された減衰性ファイバの曲げ損失を利用することにより、光信号の光レベルを一定の割合で減衰することができるように構成されている。
【０００９】
ここで、このような減衰性ファイバは、通常曲げ半径５〜１０ｍｍ程度でＵ字状に折曲されてループバック減衰器のケースにコンパクトに収納されるため、ループバック減衰器用の減衰性ファイバにおいても、前述のインターネットマンションやボード内配線における光ファイバと同様に曲げ損失の課題を解決する必要がある。
【００１０】
なお、ループバック減衰器としては、他に光ファイバの端面に蒸着膜を設けて減衰させる構成のものも知られているが（例えば、特許文献２参照）、このような構成のループバック減衰器は、コスト的に割高となり実用的でないという難点がある。
【００１１】
【特許文献１】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４，９７９，７９３
【００１２】
【特許文献２】Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ ４，９８２，０８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、このような難点を解決するためになされたもので、減衰性ファイバを小径に曲げても減衰性ファイバの曲げ損失が少なく、かつ減衰性ファイバの両端部に通常のＳＭＦを接続してもＭＦＤのミスマッチによる接続損失を小さくすることができる減衰性ファイバを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様である減衰性ファイバは、Ｕ字状の折曲部を有する減衰性ファイバであって、前記減衰性ファイバのモードフィールド径は前記減衰性ファイバの両端部に接続されるシングルモードファイバのモードフィールド径と実質的に同等としたものである。
【００１５】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様である減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバの基本モードのモードフィールド径を、シングルモードファイバのモードフィールド径の０．７〜１．３倍としたものである。
【００１６】
また、本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様である減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバの第１高次モードの遮断波長を、使用する通信波長範囲の最大値の０．９倍以上としたものである。
【００１７】
また、本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバの第２高次モードの遮断波長を、使用する通信波長範囲の最小値の１倍以下としたものである。
【００１８】
また、本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバの第１高次モードの遮断波長をλｃ１１、第２高次モードの遮断波長をλｃ２１としたとき、λｃ１１／λｃ２１＝１．４〜２．５の条件を満足するものである。
【００１９】
また、本発明の第６の態様は、第５の態様である減衰性ファイバにおいて、通信波長が１．２５〜１．６μmであるとき、第１高次モードの遮断波長を１．４４μm以上で、かつ第２高次モードの遮断波長を１．２５μm以下としたものである。
【００２０】
また、本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバのＵ字状部の曲げ半径を、５〜１０ｍｍとしたものである。
【００２１】
また、本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバのＵ字状部に曲げ応力が作用したとき、減衰性ファイバの基本モードの曲げ損失を１ｄＢ以下で、かつ減衰性ファイバの第１高次モードの曲げ損失を１０ｄＢ以上としたものである。
【００２２】
また、本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバのコア径を、３．５〜５μmとしたものである。
【００２３】
また、本発明の第１０の態様は、第１の態様乃至第９の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバのコアとクラッドの屈折率差を、０．００７〜０．０１としたものである。
【００２４】
また、本発明の第１１の態様は、第１の態様乃至第１０の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、減衰性ファイバのコア部分にドープされる減衰性添加物は、遷移金属及び／又は希土類金属から選択された少なくとも１種以上の元素からなるものである。
【００２５】
また、本発明の第１２の態様は、第１の態様乃至第１１の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、遷移金属は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択されるものである。
【００２６】
また、本発明の第１３の態様は、第１の態様乃至第１２の態様の何れかである減衰性ファイバにおいて、希土類金属は、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｔｂ、Ｙｂから選択されるものである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の第１の態様乃至第１３の態様の減衰性ファイバによれば、減衰性ファイバを小径に曲げても減衰性ファイバの曲げ損失が少なく、かつ減衰性ファイバの両端部に通常のＳＭＦを接続してもＭＦＤのミスマッチによる接続損失を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の減衰性ファイバを適用した実施の形態例について、図面を参照して詳述する。
【００２９】
まず、本発明の減衰性ファイバとしては、（イ）当該減衰性ファイバを小径に曲げても減衰性ファイバの曲げ損失が小さいもの、及び（ロ）当該減衰性ファイバを通常のＳＭＦと接続しても、ＭＦＤのミスマッチによる接続損失が小さいものが要求される。
【００３０】
このような条件を満たすためには、後述する理由により、ファイバ構造を次のように設定する必要がある。
【００３１】
第１に、減衰性ファイバの基本モード（以下「ＬＰ０１モード」という。）のＭＦＤが、減衰性ファイバの両端部に接続されるＳＭＦのＭＦＤと実質的に同じになるように設定する。具体的には、減衰性ファイバのＬＰ０１モードのモードフィールド径がＳＭＦのモードフィールド径の０．７〜１．３倍になるよう設定する。
【００３２】
第２に、減衰性ファイバのＬＰ０１モードの曲げ損失が小さいもの、すなわち、曲げ損失が１ｄＢ以下になるように設定する。具体的には、減衰性ファイバのＵ字状部に曲げ応力が作用したとき、減衰性ファイバのＬＰ０１モードの曲げ損失が１ｄＢ以下で、かつ減衰性ファイバの第１高次モード（以下「ＬＰ１１モード」という。）の曲げ損失が１０ｄＢ以上であるもの、望ましくはＬＰ０１モードの曲げ損失が０．１ｄＢ以下で、ＬＰ１１モードの曲げ損失が１００ｄＢ以上になるように設定する。
【００３３】
第３に、使用する波長範囲でＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２つのモード若しくはＬＰ０１モードと第２高次モード（以下「ＬＰ２１モード」という。）の２つ以上のモードが伝播し、ＬＰ０１モード以外の曲げ損失が大きくなるように設定する。具体的には、曲げ損失が１０ｄＢ以上になるように設定する。
【００３４】
第４に、減衰性ファイバのＬＰ１１モードの遮断波長（λｃ）が、使用する通信波長範囲の最大値（λｍａｘ）の０．９倍以上であるもの、望ましくは１．１倍以上になるように設定する。
【００３５】
第５に、減衰性ファイバのコアとクラッドの屈折率差が、減衰性ファイバの両端部に接続されるＳＭＦの屈折率差よりも大きくなるように設定する。具体的には、減衰性ファイバのコアとクラッドの屈折率差が、０．００７〜０．０１、望ましくは０．００７８〜０．００９０になるように設定する。
【００３６】
第６に、減衰性ファイバのコア径が３．５〜５μm、望ましくは４．０〜４．７μmになるように設定する。
【００３７】
第７に、減衰性ファイバのＬＰ２１モードの遮断波長は、使用する最小通信波長の０．９倍以上、望ましくは１倍以下になるように設定する。
【００３８】
第８に、減衰性ファイバのＬＰ１１モードの遮断波長（λｃ１１）とＬＰ２１モードの遮断波長（λｃ２１）の比（λｃ１１／λｃ２１）が１．４〜２．５になるように設定する。
【００３９】
第９に、通信波長が１．２５〜１．６μmであるとき、ＬＰ１１モードの遮断波長が１．４４μm以上で、かつＬＰ２１モードの遮断波長が１．２５μm以下になるように設定する。
【００４０】
次に、光ファイバの曲げ損失について、理想的なＳｔｅｐ Ｉｎｄｅｘ形の光ファイバ（以下「ＳＩファイバ」という。）を例にして理論的に解析する。
【００４１】
（１）〜（３）式は、光ファイバの曲げ損失の演算式を示している。
【００４２】
α＝{√πｋ２ｅｘｐ［-２（γ３／β２）Ｒ／３］}／
{２γ３／２  ｖ２√ＲｋＶ−１（γａ）ｋＶ＋１（γａ）・・・・・（１）
ｋ＝（ｎ１２ｋ２−β２）１／２                     ・・・・・・・（２）
γ＝（β２−ｎ２２ｋ２）１／２                     ・・・・・・・（３）
ここで、
α：単位長さあたりの損失係数（自然対数）（ｄＢ換算する場合は、α'（ｄＢ／ｌｅｎｇｔｈ）＝１０Ｌｏｇ（ｅ）α（／ｌｅｎｇｔｈ）となる。）
ａ：コア径
ｎ１：コア屈折率
ｎ２：クラッド屈折率
β：伝播定数
ｋ：波数（ｋ＝２π／λ    λ：波長）
Ｒ：曲げ半径
ｖ：規格化周波数（ｖ値）  （ｖ＝ｋｎ１ａ√（２Δ）    Δ：比屈折率差）
を示している。
【００４３】
上記の（１）〜（３）式を解くためには、問題となるモードの伝播定数を求める必要がある。なお、ＳＭＦの曲げ損失を考える場合は、ＬＰ０１モードの伝播定数のみを考えればよいが、ＬＰ１１モードの伝播定数も求めなければならない。
【００４４】
まず、ＬＰ０１モードのときの伝搬定数は、（４）〜（６）式を用いて求めることができる。
【００４５】
ｖ２＝ｕ２＋ｗ２                    ・・・・・・・・・・・・（４）
ｕＪ１（ｕ）／Ｊ０（ｕ）＝ｗｋ１（ｗ）／ｋ０（ｗ） ・・・・・（５）
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ここで、
Ｊｎ：n次の第一種ベッセル関数
ｋｎ：ｎ次の第二種変形ベッセル関数
ｕ：コア中の正規化横方向位相定数
ｗ：クラッド中の正規化横方向減衰定数
を示している。
【００４６】
上記（２）、（３）式中のｋおよびγは、ｋ＝ｕ／ａ、γ＝ｗ／ａのような関係がある。
【００４７】
Ｖ値はファイバ構造と使用する光の波長があれば求まり、ｕは（４）（５）式を用いて数値解を求めることができ、また、ｕとｖが求まれば、βを求めることができる。
【００４８】
同様に、ＬＰ１１モードの場合は、上記（４）〜（６）式のうち、（５）式だけ（７）式のように変わる。
【００４９】
ｕＪ０（ｕ）／Ｊ１（ｕ）＝ｗｋ０（ｗ）／ｋ１（ｗ）・・・・・・・（７）
そこで、（４）〜（７）式を用いてβを求めた後、（１）〜(３)式を用いて、曲げ損失を求めることができる。
【００５０】
次に、以上の計算結果から、コアとクラッドの屈折率差によって曲げ損失がどのように変化するかを求める。ここで、計算で用いる波長は１．５５μm、曲げ半径は５ｍｍであり、曲げ損失は１ ｔｕｒｎ分の損失として計算する。
【００５１】
図１は、計算結果を示している。同図において、横軸は減衰性ファイバの屈折率差Δｎ、縦軸は減衰性ファイバを曲げ径１０ｍｍで１回転させたときのＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの曲げ損失を示している。また、●印は、コア径５μmのときのＬＰ０１モードの曲げ損失、○印は、コア径１０μmのときのＬＰ０１モードの曲げ損失、■印は、コア径５μmの場合と１０μmの場合のＬＰ１１モードの曲げ損失を示している。
【００５２】
図１より、屈折率差が大きくなるしたがって曲げ損失が急激に小さくなっていることが判り、また、コア径が大きくなると曲げ損失は小さくなるものの、その影響は屈折率差における曲げ損失ほど大きく表れていないことがわかる。また、ＬＰ１１モードは、ＬＰ０１モードと同様に屈折率差が大きくなるにしたがって曲げ損失が小さくなるものの、コア径の大小による差は殆ど表れていないことが判る。
【００５３】
以上より、光ファイバの曲げ損失の強さは、ファイバ構造では屈折率差に大きく影響されることが判る。
【００５４】
次に、上記の計算結果から、光ファイバの屈折率差、コア径および曲げ損失について計算する。なお、この計算では、ＬＰ０１モードでは曲げ損失に強く、ＬＰ１１モードでは曲げ損失に弱いファイバ構造があるか否かを検討する。ここで、計算で用いる波長は、ＬＰ０１モードの曲げ損失の場合は１．５５μm、ＬＰ１１モードの曲げ損失の場合は１．３１μm、曲げ半径は５ｍｍであり、曲げ損失は１ ｔｕｒｎ分の損失として計算する。この理由は、ＳＩファイバの曲げ損失は、波長が短くなると強くなるためである。つまり、ＬＰ０１モードにおいては、曲げに強くしたいため想定する波長範囲では最悪な波長である１．５５μmを使用し、ＬＰ１１モードにおいては、曲げに弱くしたいため想定する波長範囲では最悪な１．３１μmを使用している。
【００５５】
図２は、以上から求めた光ファイバの曲げ損失のコア径と屈折率差との関係を示している。同図において、横軸は減衰性ファイバのコア半径（μm）、縦軸は減衰性ファイバを曲げ径１０ｍｍで１回転させたときのＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの曲げ損失を示している。また、●印は、波長１．５５μmのＬＰ０１モードの損失、○印は、波長１．３１μmのＬＰ１１モードの損失を示しており、同じ屈折率差の計算結果を同一の線（―●―又は―○―）で結んでいる。ここで、計算した範囲は、コア径３．８〜５．４μm（ステップ ０．２μm）、屈折率差Δｎ０．００７〜０．００８６（ステップ ０．０００２）である。
【００５６】
上記の計算において、コア径や屈折率差を上記の範囲にしたのは、第１に、選ぶコア径を通常のＳＭＦのコア径（約４μm）と近くするためであり、第２に、屈折率差の範囲は、コア径５μmのときにＬＰ０１モードがおよそ<<０．１ｄＢとなるのが屈折率差Δｎ>＝０．００７の場合だからである。
【００５７】
図２より計算した結果、波長１．５５μmのＬＰ０１モードにおける曲げ損失は、〜０．１ｄＢ／ｔｕｒｎでかつ波長１．３１μmのＬＰ１１モードにおける曲げ損失は、〜１００ｄＢ／ｔｕｒｎであった。以上のように、上記の計算結果から、ＬＰ０１モードでは曲げに強く、ＬＰ１１モードでは曲げに弱いファイバ構造があることが判る。
【００５８】
次に、ＬＰ０１モードでは曲げに強く、ＬＰ１１モードでは曲げに弱いファイバ構造があることを考慮して、減衰性ファイバのループバック減衰器への適用について説明する。
【００５９】
図３は、本発明の減衰性ファイバをループバック減衰器に適用した場合の模式図を示している。同図において、ループバック減衰器１は、Ｕ字状に折曲された減衰性ファイバ２と、この減衰性ファイバ２の一端部に設けられた第１のコネクタ３ａと、他端部に設けられた第２のコネクタ３ｂとを備えており、第１、第２のコネクタ３ａ、３ｂの先端部には減衰性ファイバ２の先端部外周を覆うフェルール４ａ、４ｂが配設されている。また、光トランシーバ５は、発光部（ＬＤ）が設けられた第１のレセプタクル６ａと、受光部（ＰＤ）が設けられた第２のレセプタクル６ｂとを備えており、発光部（ＬＤ）および受光部（ＰＤ）にはＳＭＦ（不図示）が内蔵されている。なお、図中、符号Ｃは減衰性ファイバ２の回りを覆うケースを示している。
【００６０】
このような構成のループバック減衰器１は、第１、第２のコネクタ３a、３ｂが光トランシーバ５の第１、第２のレセプタクル６ａ、６ｂに連結されることで、光トランシーバ５の発光部（ＬＤ）より出力される光信号がループバック減衰器１の第１のコネクタ３ａに入力され減衰性ファイバ２を伝送する過程で光レベルが一定の割合で減衰され、第２のコネクタ３ｂから出力されて光トランシーバ５の受光部（ＰＤ）へ入力される。これにより、光トランシーバが正常に動作するか否かを検査することができる。
【００６１】
ここで、減衰性ファイバ２はそのＵ字状部２ａにおいて曲げ半径５〜１０ｍｍで折曲されることから、このようなＵ字状部２ａに曲げが作用することになり、また、ループバック減衰器１の減衰性ファイバ２の先端部、すなわち第１、第２のコネクタ３ａ、３ｂ中のフェルール４ａ、４ｂに内蔵された減衰性ファイバ２の先端部と、光トランシーバ５の発光部（ＬＤ）および受光部（ＰＤ）に内蔵された通常のＳＭＦとが接続され、さらに、使用する波長範囲は、１．３１〜１．５５μmとされている。そこで、このような条件を考慮して、ファイバ構造を決定する手掛かりを次のように設定する。
【００６２】
第１に、曲げ径１０ｍｍのＵ字状の曲げで、ＬＰ０１の減衰量が０．１ｄＢ以下であること。
【００６３】
第２に、曲げ径１０ｍｍのＵ字状の曲げで、ＬＰ１１の減衰量が１００ｄＢ以下であること。
【００６４】
第３に、ＭＦＤが、８〜１１μmであること。
【００６５】
上記の第１〜第３の条件を図２に表わしてみると、まず、第１の条件の場合、１０ｍｍφ １ｔｕｒｎでは０．２ｄＢ／ｔｕｒｎとなることから、０．２ｄＢ／ｔｕｒｎの個所を太線Ｌ１で示す。次に、第２の条件の場合、１０ｍｍφ １ｔｕｒｎでは２００ｄＢ／ｔｕｒｎとなることから、２００ｄＢ／ｔｕｒｎの個所を点線Ｌ２で示す。この場合、２００ｄＢ／ｔｕｒｎのラインＬ２の部分は、ＬＰ１１に関しての指針となる。ここで、ラインＬ２を図２中の下図のＬＰ０１（λ＝１．５５）中に移し、これをラインＬ２´で表わす。なお、ラインＬ２を移す場合、屈折率差Δｎとコア半径を基準として考えるので、ラインＬ２´の部分の縦軸は意味を持たないことになる。
【００６６】
最後に、第３の条件の下限であるＭＦＤ＝８μmについては、コア径約８μm（コア半径４μm）より若干大きい部分を通ることになる。これは、ＭＦＤが屈折率差よりもコア径に大きく依存しているためである。そこで、第３の条件の下限であるＭＦＤ＝８μmの線を図中ＬＰ０１の部分に細線Ｌ３で示す。なお、第３の条件の上限であるＭＦＤ＝１１μm（コア半径５．５μm）については、図中の範囲の外側（コア半径の大きい部分）に位置するため図示されていない。
【００６７】
以上のように考えると、第１〜第３の条件を満たす部分は、図２中の３本のラインＬ１、Ｌ２´、Ｌ３によって囲まれた三角形の範囲となる。
【００６８】
ここで、三角形の範囲の略中心部分は、コア半径４．２μm、屈折率差０．０００８４となり、また、ＭＦＤは、１．３１μmと１．５５μmでは、それぞれ約８．２μmと８．６μmとなる。そして、ＳＭＦのＭＦＤが１．３１μmと１．５５μmで、それぞれ９．５μmと１０．５μmと仮定すると、ＭＦＤミスマッチによる接続損失は、およそ０．０５〜０．０９ｄＢとなり、十分小さい値となる。また、この場合のＬＰ１１モードおよびＬＰ２１モードのカットオフ波長は１．７μmと１．１μmとなる。
【００６９】
以上から、このような条件を満たすファイバは、波長１．３１〜１．５５μmにおいて、ＬＰ０１モードでは曲げ損失を小さくし、ＬＰ１１モードで曲げ損失を大きくするような２モードファイバ構造であることが判る。また、ループバック減衰器を想定すると、コア半径４．２μm、屈折率差０．００８４となるＳＩファイバが最適であることが判る。
【実施例１】
【００７０】
次に、本発明の減衰性ファイバの一実施例について説明する。
【００７１】
本発明の減衰性ファイバとしては、上記のように、理論計算上、通常のＳＭＦと接続される場合、コア半径４．２μm、屈折率差０．００８４のコア構造をもつファイバがよい。すなわち、この場合のファイバのＭＦＤは、８．２μm（波長１．３１μm）となり、ＬＰ１１モード／ＬＰ２１モードの遮断波長は、それぞれ１．７μm／１．１μmとなった。そして、このときの通常のＳＭＦとのＭＦＤミスマッチ接続損は、０．２ｄＢと推定される。
【００７２】
また、このようなファイバ構造を設計し、コアに減衰性添加物であるコバルト（Ｃｏ）を添加して減衰性ファイバを作製した。このような減衰性ファイバ（長さ：３０ｍｍ）を、１０ｍｍのＵ字状曲げの状態で両端部に通常のＳＭＦを接続し減衰量を測定したところ、１０ｄＢ（波長１．３１μm）となった。
【００７３】
図４は、減衰性ファイバのＵ字状曲げの状態における減衰量の測定系を示している。同図において、図３と同一部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図４において、まず、減衰性ファイバ２は、曲げ径Ｄ１０ｍｍでＵ字状に折曲され、そのＵ字状部２ａは一対の抑え部材７ａ、７ｂで保持されている。また、Ｕ字状に折曲された減衰性ファイバ２の一端部には第１のＳＭＦ８ａを介してレーザーダイオードＬＤが接続され、他端部には第２のＳＭＦ８ｂを介してパワーメータＰＭが接続されている。図中×印は、第１、第２のＳＭＦ８ａ、８ｂと減衰性ファイバ２との接続部を示しており、両者は融着接続法若しくはコネクタ接続法で接続することができる。ここで、レーザーダイオードＬＤの光強度は、パワーメータＰＭに接続された第２のＳＭＦ８ｂを直接パワーメータＰＭに付けることで測定することができる。
【００７４】
このような減衰性ファイバ２の測定系において、光源のレーザーダイオードＬＤから光信号が第１のＳＭＦ８ａを通って減衰性ファイバ２に入射される。そして、減衰性ファイバ２で光信号が減衰され、減衰された光信号が第２のＳＭＦ８ｂを通ってパワーメータＰＭに入射され、このパワーメータＰＭにおいて光強度が測定される。
【００７５】
そこで、減衰性ファイバの減衰量（α［ｄＢ］）は、パワーメータＰＭにおける光強度をＰｏｕｔ［ｄＢｍ］、ＬＤから直接ＰＭにつなげたときに得られるパワーメータＰＭにおける光強度をＰｉｎ［ｄＢｍ］とすると、次の式で求めることができる。
【００７６】
α［ｄＢ］＝Ｐｉｎ［ｄＢｍ］−Ｐｏｕｔ［ｄＢｍ］
【実施例２】
【００７７】
コア半径４μm、屈折率差０．００８６のコア構造であって、コアに減衰性ドーパントであるクロム（Ｃｒ）とサマリウム（Ｓｍ）を添加した減衰性ファイバを作製した。この場合のファイバのＭＦＤは、８．４μm（波長１．５５μm）となり、ＬＰ１１モード／ＬＰ２１モードの遮断波長は、それぞれ１．６μm／０．９μmとなった。このときの通常のＳＭＦとのＭＦＤミスマッチ接続損は、０．２ｄＢと推定される。
【００７８】
そして、このような減衰性ファイバ（長さ：５０ｍｍ）を２０ｍｍφのＵ字状曲げの状態で、減衰性ファイバの両端部に通常のＳＭＦを接続し減衰量を測定したところ、５ｄＢ（波長１．５５μm）となった。
【実施例３】
【００７９】
コア半径３．５μm、屈折率差０．０１２のコア構造であって、コアに減衰性ドーパントであるニッケル（Ｎｉ）を添加した減衰性ファイバを作製した。この場合のファイバのＭＦＤは、７．１４μm（波長１．５５μm）となり、ＬＰ１１モード／ＬＰ２１モードの遮断波長は、それぞれ１．７１μm／０．８１μmとなった。このときの通常のＳＭＦとのＭＦＤミスマッチ接続損は、０．２ｄＢと推定される。
【００８０】
そして、このような減衰性ファイバ（長さ：４０ｍｍ）を１５ｍｍφのＵ字状曲げの状態で、減衰性ファイバの両端部に通常の分散シフトファイバ（以下「ＤＳＦ」という。）を接続し減衰量を測定したところ、２５ｄＢ（波長１．５５μm）となった。このときのＬＰ１１モードの曲げ損失はおよそ１５ｄＢと推定される。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
なお、本発明の減衰性ファイバにおける好ましい実施の形態例においては、減衰性ファイバのコア部分に減衰性添加物として遷移金属の元素であるコバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）や希土類の元素であるサマリウム（Ｓｍ）をドープしているが、本発明はこれに限定されず、例えば遷移金属及び／又は希土類金属から選択された少なくとも１種以上の元素からなる減衰性添加物をドープしてもよい。ここで、遷移金属は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕから選択され、また、希土類金属は、Ｓｍ、Ｐｒ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｔｂ、Ｙｂから選択される。また、本発明の減衰性ファイバにおける好ましい実施の形態例においては、ループバック減衰器や測定系に適用しているが、減衰性ファイバを小径に曲げてコンパクトに実装する個所であれば、どのような個所に適用しても同様の効果を得ることができる。さらに、減衰性ファイバの両端部に接続される光ファイバはＳＭＦに限定されず、ＤＳＦでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】光ファイバにおける屈折率差と曲げ損失の関係を示す図。
【図２】光ファイバのコア径、屈折率差および曲げ損失の関係を示す図。
【図３】本発明の減衰性ファイバをループバック減衰器に適用した模式図。
【図４】本発明の減衰性ファイバを測定系に適用した模式図。
【符号の説明】
【００８３】
１・・・・・ループバック減衰器
２・・・・・減衰性ファイバ
２ａ・・・・Ｕ字状部
３ａ・・・・第１のコネクタ
３ｂ・・・・第２のコネクタ
５・・・・・光トランシーバ
６ａ・・・・第１のレセプタクル
６ｂ・・・・第２のレセプタクル
８ａ・・・・第１のＳＭＦ
８ｂ・・・・第２のＳＭＦ
ＬＤ・・・・レーザーダイオード
ＰＭ・・・・パワーメータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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