(57)【要約】【課題】  長距離光通信に適した構造を有する光ファイバを提供する。【解決手段】  光ファイバ(200)は、コア領域(210)と、コア領域(210)の外周を取り囲むように設けられたクラッド領域(220)とを備え、クラッド領域(220)は、コア領域(210)よりも低い屈折率を有する内側クラッド(221)と、内側クラッド(221)よりも高い屈折率を有する外側クラッド(222)から構成される。さらに、光ファイバ(200)は、波長1.55μｍにおいて110μｍ2以上の実効断面積を有し、このような実効断面積の拡大により、入射光のパワーを大きくした場合でも非線形光学現象の発生を効果的に抑制し、より長距離の光通信を可能にする。【選択図】  図４   
2005202440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定軸に沿って伸びた外径２ａのコア領域と、
前記コア領域の外周に設けられかつ該コア領域よりも低い屈折率を有する内側クラッド、及び、該内側クラッドの外周に設けられかつ該内側クラッドよりも高い屈折率を有する外側クラッドから構成されたクラッド領域とを備え、
波長１．５５μｍにおいて１１０μｍ2以上の実効断面積を有する光ファイバ。
【請求項２】
波長１．５５μｍにおいて１５０μｍ2以上の実効断面積を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
１．３μｍ〜１．７５μｍのカットオフ波長を有することを特徴とする請求項１載の光ファイバ。
【請求項４】
波長１．５５μｍにおいて０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記コア領域は、１１．５μｍ〜２３．０μｍの外径を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記クラッド領域は、１３０μｍ〜２００μｍの外径を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記コア領域の外径２ａに対する前記内側クラッドの外径２ｂの比２ｂ／２ａは１．１〜７であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記外側クラッドに対する前記コア領域の比屈折率差は＋０．１５％〜＋０．３０％であり、前記外側クラッドに対する前記内側クラッドの比屈折率差は−０．１５％〜−０．０１％であることを特徴とする請求項１載の光ファイバ。
【請求項９】
前記コア領域は、意図的には添加物が添加されていないシリカガラスからなり、前記クラッド領域は、フッ素が添加されたシリカガラスからなることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、１．５５μｍ波長帯の光通信システムの光伝送路として適用可能な光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信における光伝送路としては、従来からシングルモード光ファイバが使用されてきた。このシングルモード光ファイバは、波長１．３μｍ付近の零分散波長と、１．５５μｍ波長帯において正の分散スロープと、波長１．５５μｍにおいて１８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度の分散とを有する。
【０００３】
上述のような光学特性を有するシングルモード光ファイバは、ＩＴＵ−ＴのＧ６５２規格やＧ６５４規格に規定されており、コア及びクラッドからなる単純な屈折率プロファイルを有する。また、光ファイバの主成分であるシリカガラスは、１．５５μｍ波長帯（１５００ｎｍ〜１６００ｎｍ）において吸収が小さいことから、信号波長帯として１．５５μｍ波長帯が適用される。一方、上述したようにシングルモード光ファイバは、１．５５μｍ波長帯において正の分散を有している。そこで、この正の分散を補償するために、１．５５μｍ波長帯において絶対値の大きな負の分散を発生させる分散補償光ファイバと、該シングルモード光ファイバとを組み合わせて光通信システムを構築した例が、例えば非特許文献１に紹介されている。
【非特許文献１】M.Murakami, et al., ECOC'98, pp.313-314 (1998)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは従来の光ファイバを検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上記Ｇ６５２規格やＧ６５４規格に規定されているシングルモード光ファイバの実効断面積は、分散補償光ファイバ等と比較して大きく、８０μｍ2程度である。したがって、シングルモード光ファイバは、非線型光学現象の低減に比較的有効である。
【０００５】
ところで、光通信システムにおいて中継間隔を長くするためには、入射される光信号のパワーを大きくする必要がある。このとき、中継局間の光伝送路に利用される光ファイバの実効断面積をさらに大きくすることで、大きなパワーの光信号が該光ファイバ中を伝搬しても非線型光学現象の発生が十分に抑制されなければならない。
【０００６】
しかし、Ｇ６５２規格やＧ６５４規格に規定されている光ファイバは、非線形光学現象の発生が十分に抑制できない。したがって、従来の光ファイバを利用してさらなる長距離光通信を行うことは困難であった。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、長距離光通信に好適な構造を備えた光ファイバ及びそれを含む光通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る光ファイバは、光信号を出力する光送信器と該光信号を受信する光受信器との間、光送信器と光増幅器等を含む中継局との間、中継局間、中継局と光受信器との間の少なくともいずれかに配置される、シリカガラスを主成分とする光導波路である。当該光ファイバとしては、上記コア領域の外周を取り囲むクラッド領域を単一層で構成することにより得られるマッチド型屈折率プロファイルを有する光ファイバや、クラッド領域を少なくともコア領域に接する内側クラッドと該内側クラッドよりも高い屈折率を有する外側クラッドとで構成することにより得られるディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバのいずれも適用可能である。
【０００９】
この光ファイバは、上述のマッチド型屈折率プロファイルやディプレストクラッド型屈折率プロファイルのいずれの屈折率プロファイルを有する場合であっても、波長１．５５μｍ（１５５０ｎｍ）における諸特性として、１１０μｍ2以上の実効断面積と、１８〜２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散と、０．０５８〜０．０６６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの分散スロープとを有することを特徴としている。
【００１０】
特に、マッチド型屈折率プロファイルを有する光ファイバにおいて、上記クラッド領域に対する上記コア領域の比屈折率差は＋０．１５％〜＋０．３０％であるのが好ましい。この場合、１．３μｍ〜１．７５μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍにおいて１１０μｍ2以上の実効断面積を有する光ファイバが得られる。また、この光ファイバは、波長１．３８μｍ（１３８０ｎｍ）において０．３０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有するのが好ましい。
【００１１】
一方、ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバは、コア領域と、該コア領域の外周に設けられた内側クラッド領域と、該内側クラッドの外周を取り囲むように設けられた外側クラッドとを備え、波長１．５５μｍにおいて１１０μｍ2以上の実効断面積を有する。ただし、上記内側クラッドと外側クラッドとでコア領域の外周を取り囲むクラッド領域が構成され、該内側クラッドは、上記コア領域よりも低い屈折率を有し、該外側クラッドは、上記内側クラッドよりも高い屈折率を有する。
【００１２】
上述のいずれの屈折率プロファイルを有する光ファイバであっても、上記実効断面積は、波長１．５５μｍにおいて１２０μｍ2以上であることが好ましく、さらに好ましくは１５０μｍ2以上である。このような実効断面積の拡大は、入射される光信号（１．５５μｍ波長帯）のパワーを大きくしても非線型光学現象の発生を効果的に抑制するため、より長距離の光通信を可能にする。
【００１３】
また、カットオフ波長（長さ２ｍの光ファイバを半径１４０ｍｍのマンドレルにゆるく１回巻き付けた状態で測定されたＬＰ１１モードのカットオフ波長）は、１．３μｍ〜１．７５μｍであるのが好ましい。この場合、１．５５μｍ波長帯においてシングルモードが保証され、加えて、曲げ損失の増加が抑制される（ケーブル化に有利）。波長１．５５μｍにおける伝送損失は、長距離光通信を実現するため、少なくとも０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。
【００１４】
上記コア領域の外径は、上述のカットオフ波長に関する条件を満たすべく、１１．５μｍ〜２３．０μｍであるのが好ましい。また、上記クラッド領域の外径（ファイバ径）を、１３０μｍ〜２００μｍに設定することにより、マイクロベンドロスを小さくすることができ、また、破断確率を小さくすることができる。
【００１５】
さらに、ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバでは、上記コア領域の外径２ａに対する上記内側クラッドの外径２ｂの比２ｂ／２ａは、１．１〜７であることが好ましい。曲げ損失を増加させることなく、カットオフ波長を短くすることができるとともに、コア領域の外径を拡大しても１．５５μｍ波長帯においてシングルモードが保証された状態で実効断面積を大きくすることができるからである。また、上記外側クラッドに対する上記コア領域の比屈折率差及び上記内側クラッドの比屈折率差は、それぞれ＋０．１５％〜＋０．３０％、−０．１５％〜−０．０１％であるのが好ましい。このような条件により１．３μｍ〜１．７５μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍにおいて１１０μｍ2以上の実効断面積を有する光ファイバが得られる。
【００１６】
この発明に係る光ファイバにおいて、コア領域は、意図的には添加物が添加されていないシリカガラス（以下、純シリカガラスという）からなり、クラッド領域（ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバの場合、内側クラッドと外側クラッド）は、フッ素が添加されたシリカガラスからなるのが好ましい。このような構成では、コア領域にＧｅ元素等の添加物が意図的には添加されないので、該コア領域にＧｅ元素が添加された光ファイバと比較して伝送損失を０．０２ｄＢ／ｋｍ程度抑制することができる。ただし、このようにコア領域を基準にしてクラッド領域の屈折率のみを制御する構成では、コア領域とクラッド領域との間の屈折率の差を拡大するためには、該クラッド領域への添加物の量を増やさなければならない。そこで、上記コア領域に、添加された際の伝送損失の増加が、Ｇｅ、Ａｌ、Ｐとは異なり少ない塩素を添加することにより純シリカガラスに対して該コア領域の屈折率を増加させることにより、上記クラッド領域に添加されるフッ素添加量を低下させてもコア領域とクラッド領域の間で十分な屈折率の差を生じさせることが可能となる。すなわち、光学特性に影響を与えることなく伝送損失の増加要因となるフッ素の添加量を低減することができる。
【００１７】
この発明に係る光ファイバの屈折率プロファイルは、特に上記コア領域において該コア領域の中心部から外周部に向かってしだいに変化する形状であってもよい。具体的には、上記コア領域の断面において、上記クラッド領域の基準領域に対する、該コア領域の中心部から半径方向に距離ｒ（０≦ｒ≦ａ）だけ離れた部位の比屈折率差Δｎａ（ｒ）が、
Δｎａ（ｒ）＝Δｎａ（０）・（１−（ｒ／ａ）α）  …(1)
Δｎａ（０）：クラッド領域の基準領域に対するコア領域の中心部の比屈折
率差
α        ：１〜１０の実数
なる式で近似されるよう、該コア領域内における半径方向の屈折率プロファイル形状が制御される。このように、コア領域に相当する部分が上記近似式（１）で表される屈折率プロファイルは、コア領域に相当する部分が周辺部分よりも中心部分が盛り上がったドーム型形状になる。
【００１８】
また、上記コア領域の断面において、上記クラッド領域の基準領域に対する、該コア領域の中心部から半径方向に距離ｒ（０≦ｒ≦ａ）だけ離れた部位の比屈折率差Δｎａ（ｒ）が、
Δｎａ（ｒ）＝Δｎａ（ａ）・（１−γ・（１−ｒ／ａ）β）  …(2)
Δｎａ（ａ）：クラッド領域の基準領域に対するコア領域の外周に相当する
部位の比屈折率差
β        ：１〜１０の実数
γ        ：正の実数
なる式で近似されるよう、該コア領域内における半径方向の屈折率プロファイル形状が制御されてもよい。このように、コア領域に相当する部分が上記近似式（２）で表される屈折率プロファイルは、コア領域に相当する部分が中心部よりも周辺部分が盛り上がった形状になる。ただし、上記近似式（１）、（２）のいずれの場合もコア領域内における比屈折率差Δｎａは最も屈折率の低い部位を基準にして設定される。したがって、マッチド型屈折率プロファイルを有する光ファイバの場合、上記クラッド領域の基準領域は単一のクラッド領域自体に相当し、ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバの場合、上記クラッド領域の基準領域は内側クラッドに相当する。
【００１９】
上述の構造を備えた光ファイバは、１５３０〜１５６５ｎｍの１．５５μｍ波長帯、１５７０〜１６２０ｎｍの１．５８μｍ波長帯に加えて、波長帯域１．３５〜１．５２μｍの光信号を伝搬する光通信システムに適用可能である。また、このような光通信システムは、当該光ファイバの上流に配置された、複数波長の光信号を増幅する光増幅器を備えてもよい。なお、このような光増幅器は、エルビウムが添加された増幅用光ファイバを備えたエルビウム添加ファイバ増幅器を含んでもよく、また、ラマン増幅器を含んでもよい。
【００２０】
なお、上記実効断面積Ａｅｆｆは、特開平８−２４８２５１号公報（EP 0724 171 A2）に示されたように、以下の式（３）で与えられる。
【数１】
2005202440.tif 000003
【００２１】
ここで、Ｅは伝搬光に伴う電界、ｒはコア中心からの径方向の距離である。また、この明細書において分散スロープとは、分散の波長依存性を示すグラフの傾きで与えられる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、波長１．５５μｍにおいて大きな実効断面積を有するため、大きなパワーの光信号（１．５５μｍ波長帯）を伝送しても非線型光学現象の発生が効果的に抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明に係る光ファイバ及びそれを含む光通信システムの各実施例について、図１〜図２９を用いて説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
図１は、この発明に係る光ファイバが適用可能な光通信システムの概略構成を示す図である。この発明に係る光通信システムは、図１（ａ）に示されたように、中継局１０、２０の間に光ファイバ３０が配置された構成を備える。ただし、中継局１０、２０のおのおのは、波長帯域１３５０〜１５２０ｎｍ、１５２０〜１５６５ｎｍ、又は１５７０〜１６２０ｎｍの光信号の長距離伝送を可能にするため、光増幅器１１、２１を備えてもよい。このような光増幅器１１、２１は、エルビウムが添加された増幅用光ファイバ１２、２２を備えたエルビウム添加ファイバ増幅器を含んでもよく、また、ラマン増幅器を含んでもよい。また、光ファイバ３０の両端には、上記中継局１０、２０に代えて、光信号を送出する光送信器や、該光信号を受信する光受信器が配置されてもよい。したがって、当該光通信システムにおいて、光ファイバ３０は、光送信器と光受信器との間、光送信器と中継局との間、各中継局間、中継局と光受信器との間の少なくともいずれかに配置される。
【００２５】
また、光ファイバ３０は、図１（ｂ）に示されたように、複数のコンポーネント３１〜３３が融着接続された構造を備えてもよい。このような態様には、複数のコンポーネント３１〜３３としてこの発明に係る光ファイバが複数用意された構成や、この発明に係る光ファイバと、分散補償光ファイバや分散シフト光ファイバなど他の光ファイバとを組み合わせた構成が含まれる。
【００２６】
次に、この発明に係る光ファイバの各実施例について説明する。
【００２７】
（第１実施例）
図２は、第１実施例に係る光ファイバ１００の断面構造及び屈折率プロファイル１５０を示す図である。この第１実施例に係る光ファイバ１００は、上述の図１に示された光通信システムに適用可能である。第１実施例に係る光ファイバ１００は、図２（ａ）に示されたように、所定軸に沿って伸びた屈折率ｎ１及び外径２ａを有するコア領域１１０と、該コア領域１１０の外周を取り囲むように設けられかつ該コア領域１１０よりも低い屈折率ｎ２を有するたクラッド領域１２０とを備える。
【００２８】
また、図２（ｂ）に示された屈折率プロファイル１５０は、図２（ａ）の線Ｌ１（上記所定軸と直交する線）上の当該光ファイバ１００の各部位における屈折率を示す。具体的には、領域１５１は上記コア領域１１０における線Ｌ１上の各部位の屈折率、領域１５２は上記クラッド領域１２０における線Ｌ１上の各部位の屈折率を示す。また、この第１実施例において、クラッド領域１２０（基準領域）に対するコア領域１１０の比屈折率差Δｎ＋は以下のように定義される。
Δｎ＋＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ２
【００２９】
なお、この明細書において、比屈折率差Δｎ＋は百分率で表される。
【００３０】
以上の構造を備えた第１実施例に係る光ファイバ１００は、波長１．５５μｍにおける諸特性として、１１０μｍ2以上、好ましくは１２０μｍ2以上、さらに好ましくは１５０μｍ2以上の実効断面積と、１８〜２３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散と、０．０５８〜０．０６６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの分散スロープとを有することを特徴としている。波長１６００ｎｍにおける実効断面積は１３０μｍ2以上である。また、上記クラッド領域１２０に対する上記コア領域１１０の比屈折率差Δｎ＋を＋０．１５％〜＋０．３０％に設定することにより、当該第１実施例に係る光ファイバ１００は、１．３μｍ〜１．７５μｍのカットオフ波長（長さ２ｍの光ファイバを半径１４０ｍｍのマンドレルにゆるく１回巻き付けた状態で測定されたＬＰ１１モードのカットオフ波長）と、波長１．５５μｍにおいて１１０μｍ2以上の実効断面積Ａｅｆｆを有することが可能になる。なお、第１実施例に係る光ファイバ１００は、設置される中継局の数を低減するため、少なくとも波長１．３８μｍにおいて０．３０ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有することが好ましい。
【００３１】
図３は、上述の構造を備えた第１実施例に係る光ファイバ１００のサンプル１〜５の構造パラメータ及び波長１．５５μｍにおける光学特性を示す表である。
【００３２】
図３の表からも分かるように、サンプル１に係る光ファイバは、コア領域１１０の外径が１２．９μｍ、クラッド領域１２０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δｎ＋が０．３０％に設定されている。このようなサンプル１に係る光ファイバのカットオフ波長λｃは１．３９μｍである。また、波長１．５５μｍにおいて、当該サンプル１に係る光ファイバは、１１０μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、１９．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの分散スロープ、３．０ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失と、０．１６９ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００３３】
また、サンプル２に係る光ファイバは、コア領域１１０の外径が１３．６μｍ、クラッド領域１２０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δｎ＋が０．３０％に設定されている。このようなサンプル２に係る光ファイバのカットオフ波長λｃは１．４７μｍである。また、波長１．５５μｍにおいて、当該サンプル２に係る光ファイバは、１１５μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、２０．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの分散スロープ、１．４ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失と、０．１７１ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００３４】
サンプル３に係る光ファイバは、コア領域１１０の外径が１４．２μｍ、クラッド領域１２０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δｎ＋が０．２９％に設定されている。このようなサンプル３に係る光ファイバのカットオフ波長λｃは１．５１μｍである。また、波長１．５５μｍにおいて、当該サンプル３に係る光ファイバは、１２３μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、２０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの分散スロープ、２．８ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失と、０．１７２ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００３５】
サンプル４に係る光ファイバは、コア領域１１０の外径が１４．８μｍ、クラッド領域１２０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δｎ＋が０．２８％に設定されている。このようなサンプル４に係る光ファイバのカットオフ波長λｃは１．５０μｍである。また、波長１．５５μｍにおいて、当該サンプル４に係る光ファイバは、１３０μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、２０．７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの分散スロープ、４．６ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失と、０．１７１ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００３６】
さらに、サンプル５に係る光ファイバは、コア領域１１０の外径が１６．０μｍ、クラッド領域１２０に対するコア領域１１０の比屈折率差Δｎ＋が０．２３％に設定されている。このようなサンプル５に係る光ファイバのカットオフ波長λｃは１．４７μｍである。また、波長１．５５μｍにおいて、当該サンプル５に係る光ファイバは、１５５μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、２０．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６２２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍの分散スロープ、６．２ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失と、０．１７２ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００３７】
以上説明された第１実施例に係る光ファイバ１００は、単一のクラッド領域１２０のみから構成されたマッチド型屈折率プロファイルを備えた光ファイバであるが、クラッド領域１２０を内側クラッドと、該内側クラッドよりも高い屈折率を有する外側クラッドとで構成されたディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバであってもよい。
【００３８】
（第２実施例）
この発明に係る光ファイバの第２実施例は、ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバであり、図４は、第２実施例に係る光ファイバ２００の断面構造及び屈折率プロファイル２５０を示す図である。この第２実施例に係る光ファイバ２００も上述の図１に示された光通信システムに適用可能である。
【００３９】
図４（ａ）に示されたように、第２実施例に係る光ファイバ２００は、所定軸に沿って伸びかつ屈折率ｎ１及び外径２ａを有するコア領域２１０と、該コア領域２１０の外周を取り囲むように設けられたクラッド領域２２０とを備える。クラッド領域２２０は、コア領域２１０の外周に設けられかつ該コア領域２１０よりも低い屈折率ｎ２及び外径２ｂを有する内側クラッド２２１と、該内側クラッド２２１の外周に設けられかつ該内側クラッド２２１よりも高い屈折率ｎ３を有する外側クラッド２２２とを備え、ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを構成する。
【００４０】
なお、図４（ｂ）に示された屈折率プロファイル２５０は、図４（ａ）中に示された線Ｌ２上の当該光ファイバ２００の各部位における屈折率を示す。具体的には、領域２５１は上記コア領域２１０における線Ｌ２上の各部位の屈折率、領域２５２は上記内側クラッド２２１における線Ｌ２上の各部位の屈折率、領域２５３は上記外側クラッド２２２における線Ｌ２上の各部の屈折率を示す。また、この第２実施例において、外側クラッド２２２（基準領域）に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋及び内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−は、それぞれ以下のように定義される。
Δｎ＋＝（ｎ１−ｎ３）／ｎ３
Δｎ−＝（ｎ２−ｎ３）／ｎ３
【００４１】
ただし、上記比屈折率差Δｎ＋、Δｎ−はいずれも百分率で表されており、式中の各パラメータは順不同である。したがって、比屈折率差が負の値となる部位の屈折率は、基準領域であるクラッド領域よりも低い部位であることを意味する。
【００４２】
このような屈折率プロファイル２５０を有する光ファイバ２００は、シリカガラスをベースとして、例えば、コア領域２１０にＧｅ元素を添加し、内側クラッド２２１にＦ元素を添加することにより実現することができる。また、コア領域２１０を純シリカガラスとし、内側クラッド２２１及び外側クラッド２２２それぞれにＦ元素が添加されたシリカとしても実現可能である。後者の場合、コア領域２１０にＧｅ元素等の添加物が添加されないので、該コア領域２１０にＧｅ元素が添加された光ファイバと比較して、伝送損失が０．０２ｄＢ／ｋｍ程度小さくなる。したがって、例えば中継局間の伝送路長が５０ｋｍである場合には一方の中継局に到達する光信号のパワーが１ｄＢ程度大きくなるので、光通信システム全体の伝送品質が向上する。また、外側クラッド２２２にＦ元素が添加されているので、耐水素特性や耐放射線特性も向上する。
【００４３】
この第２実施例に係る光ファイバ２００においても、波長１．５５μｍにおいて１１０μｍ２以上、好ましくは１２０μｍ２以上、さらに好ましくは１５０μｍ２以上の実効断面積を有する。また、波長１６００ｎｍにおける実効断面積は１３０μｍ2以上である。したがって、Ｇ６５２規格やＧ６５４規格に規定されている光ファイバと比較し、この第２実施例に係る光ファイバ２００は、２倍〜３倍程度の実効断面積を有するので、光信号の伝送損失を２ｄＢ〜３ｄＢ程度抑えることかできる。この結果、当該光通信システム全体の伝送品質が向上する。また、第２実施例に係る光ファイバ２００は、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下であればさらに好ましい。
【００４４】
図５は、ファイバ長と実効的なカットオフ波長との関係を示すグラフである。このグラフの測定のために用意された光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて、１２０μｍ2の実効断面積と、＋２１．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散と、＋０．０６３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープと、０．１７０ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。なお、実効的なカットオフ波長は、横軸に示された長さの光ファイバを半径１４０ｍｍでゆるく１回巻き付けた状態でのＬＰ１１モードのカットオフ波長である。このグラフから分かるように、ファイバ長２ｍでのカットオフ波長が１．７５μｍ以下であれば、その光ファイバは、１．５５μｍ波長帯の光通信において伝送距離が１ｋｍを越えた時点でシングルモードとなる。このように、波長１．５５μｍにおけるシングルモード条件を満たすためには、ファイバ長２ｍでのカットオフ波長は、長さが１ｋｍ以上の光ファイバの場合であれば、１．７５μｍまで許容され得る。一方、カットオフ波長が短いと、１．５５μｍ波長帯における光ファイバの曲げ損失が大きくなる。したがって、カットオフ波長が１．３０μｍ〜１．７５μｍ（好ましくは１．３０μｍ〜１．６０μｍ）の光ファイバであれば、海底ケーブルなどの長距離光通信の光伝送路に適している。
【００４５】
図６は、第２実施例に係る光ファイバ２００における各パラメータの好適範囲を説明するためのグラフである。なお、図６のグラフの横軸はカットオフ波長（μｍ）であり、縦軸は実効断面積Ａｅｆｆ（μｍ２）である。この測定のために用意された光ファイバでは、コア領域２１０の外径２ａに対する内側クラッド２２１の外径２ｂの比（２ｂ／２ａ）が４．０に設定されている。また、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋と内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−との差（Δｎ＋−Δｎ−）は０．３％に設定されている。
【００４６】
そして、図６中には、Δｎ＋が＋０．３０％、Δｎ−が−０．００％でありコア領域２１０の外径２ａが１０．０μｍ、１１．２５μｍ及び１２．５μｍである各サンプルの実効断面積Ａｅｆｆとカットオフ波長λｃの関係を示すグラフＧ１００、Δｎ＋が＋０．２５％、Δｎ−が−０．０５％であるときのコア領域２１０の外径２ａが１２．５μｍ、１３．７５μｍ及び１５．０μｍである各サンプルの実効断面積Ａｅｆｆとカットオフ波長λｃの関係を示すグラフＧ２００、Δｎ＋が＋０．２０％、Δｎ−が−０．１０％でありコア領域２１０の外径２ａが１３．７５μｍ、１５．０μｍ、１６．２５μｍ、１７．５μｍ及び１８．７５μｍである各サンプルの実効断面積Ａｅｆｆとカットオフ波長λｃの関係を示すグラフＧ３００、さらに、Δｎ＋が＋０．１５％、Δｎ−が−０．１５％でありコア領域２１０の外径２ａが１８．５μｍ、２０．０μｍ、２１．５μｍ及び２３．０μｍである各サンプルの実効断面積Ａｅｆｆとカットオフ波長λｃの関係を示すグラフＧ４００が示されている。
【００４７】
また、図６には、第２実施例に係る光ファイバ２００における各パラメータの好適範囲がハッチングで示されている。上述の理由からカットオフ波長の好適範囲は１．３μｍ〜１．７５μｍ、実効断面積の下限値は１１０μｍ2に設定されている。なお、実効断面積の上限値については、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋及び内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−それぞれの絶対値が互いに等しい場合には基底モード光が光ファイバを伝搬しないので、このことにより制限される。
【００４８】
この図６のグラフから分かるように、ハッチングで示された好適範囲を得るためには、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋が＋０．１５％〜＋０．３０％の範囲にあり、外側クラッド２２２に対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−が−０．１５％〜−０．０１％の範囲にあるのが好ましい。また、コア領域２１０の外径２ａは、１１．５μｍ（より好ましくは１２．５μｍ）〜２３．０μｍの範囲にあるのが好ましい。
【００４９】
次に、コア領域２１０の外径２ａに対する内側クラッド２２１の外径２ｂの比２ｂ／２ａと、カットオフ波長との関係について説明する。図７は、外側クラッド２２２が設けられた光ファイバ（ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する）と、外側クラッド２２２が設けられていない光ファイバ（マッチド型屈折率プロファイルを有する）とのカットオフ波長の差を比２ｂ／２ａに対してプロットしたグラフである。このグラフに測定のために用意されたディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバは、コア領域の外径２ａが１３．０μｍ、外側クラッドに対するコア領域の比屈折率差Δｎ＋が＋０．２５％、外側クラッドに対する内側クラッドの比屈折率差Δｎ−が−０．１０％に設定されている。一方、マッチド型屈折率プロファイルを有する光ファイバは、内側クラッド（クラッド領域）に対するコア領域の比屈折率差Δｎ＋が＋０．３５％（Δｎ−は０）に設定されている。この図７のグラフから分かるように、マッチド型屈折率プロファイルを有する光ファイバのカットオフ波長（μｍ）と比較して、ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバのカットオフ波長が短くなる効果は、比２ｂ／２ａが７以下であれば十分に得られ、比２ｂ／２ａが小さいほど大きくなる傾向が全体的に認められ、比２ａ／２ｂが１．５〜２．０付近の値であるときに最も大きくなる。一方、比２ｂ／２ａが１．１以下のとき、曲げ損失が大きくなり、当該光通信システム全体の伝送品質が劣化する。したがって、コア領域の外径２ａに対する内側クラッドの外径２ｂの比２ｂ／２ａが１．１〜７であれば、曲げ特性を劣化させることなく、カットオフ波長を短くすることができ、コア領域の外径を拡大しても１．５５μｍ波長帯においてシングルモードであり、かつ実効断面積を大きくすることができる。
【００５０】
次に、この第２実施例に係る光ファイバ２００の７つのサンプル（サンプル６〜１２）について説明する。図８は、この第２実施例に係る光ファイバ２００のサンプル６〜サンプル１２のおのおのについて、コア領域２１０の外径２ａ、内側クラッド２２１の外径２ｂ、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋、外側クラッドに対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−、カットオフ波長、波長１．５５μｍにおける実効断面積Ａｅｆｆ、分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ）、直径２０ｍｍで曲げられたときの波長１．５５μｍにおける曲げ損失、及び波長１．５５μｍにおける伝送損失をまとめた表を示す図である。なお、サンプル６〜１２のいずれも、外側クラッド２２２の外径は１２５μｍに設定されている。
【００５１】
サンプル６に係る光ファイバは、コア領域２１０の外径２ａが１４．８μｍ、内側クラッド２２１の外径２ｂが５９．０μｍ、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋が＋０．２３％、外側クラッド２２２に対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−が−０．０７％に設定されている。また、このサンプル６に係る光ファイバは、１．４５μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、１５３μｍ2の実効断面積Ａｅｆｆ、２１．８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．２ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１７０ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００５２】
サンプル７に係る光ファイバは、コア領域２１０の外径２ａが１６．２５μｍ、内側クラッド２２１の外径２ｂが６５．０μｍ、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋が＋０．２０％、外側クラッド２２２に対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−が−０．１０％に設定されている。また、このサンプル７に係る光ファイバは、１．４２μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、１７７μｍ2の実効断面積Ａｅｆｆ、２１．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．１ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１７３ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００５３】
サンプル８に係る光ファイバは、コア領域２１０の外径２ａが１５．３μｍ、内側クラッド２２１の外径２ｂが６１．０μｍ、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋が＋０．２３％、外側クラッド２２２に対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−が−０．１２％に設定されている。また、このサンプル８に係る光ファイバは、１．４６μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、１５４μｍ2の実効断面積Ａｅｆｆ、２２．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．０３ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１７４ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００５４】
サンプル９に係る光ファイバは、コア領域２１０の外径２ａが１３．８μｍ、内側クラッド２２１の外径２ｂが６６．０μｍ、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋が＋０．２８％、外側クラッド２２２に対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−が−０．１４％に設定されている。また、このサンプル９に係る光ファイバは、１．４９μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、１２２μｍ2の実効断面積Ａｅｆｆ、２２．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．２ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１７１ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００５５】
サンプル１０に係る光ファイバは、コア領域２１０の外径２ａが１２．４μｍ、内側クラッド２２１の外径２ｂが５５．０μｍ、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋が＋０．２６％、外側クラッド２２２に対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−が−０．１１％に設定されている。また、このサンプル１０に係る光ファイバは、１．５８μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、１１０μｍ2の実効断面積Ａｅｆｆ、２１．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．０２ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１６９ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００５６】
サンプル１１に係る光ファイバは、コア領域２１０の外径２ａが１２．８μｍ、内側クラッド２２１の外径２ｂが４５．０μｍ、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋が＋０．２５％、外側クラッド２２２に対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−が−０．０９％に設定されている。また、このサンプル１１に係る光ファイバは、１．４５μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、１１９μｍ2の実効断面積Ａｅｆｆ、２１．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．０５ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１７１ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００５７】
サンプル１２に係る光ファイバは、コア領域２１０の外径２ａが１２．０μｍ、内側クラッド２２１の外径２ｂが４８．０μｍ、外側クラッド２２２に対するコア領域２１０の比屈折率差Δｎ＋が＋０．２３％、外側クラッド２２２に対する内側クラッド２２１の比屈折率差Δｎ−が−０．１５％に設定されている。また、このサンプル１２に係る光ファイバは、１．３５μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、１１２μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、２０．９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．１０ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１７３ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００５８】
以上のように、７種類のサンプルに係る各光ファイバはいずれも、１．５５μｍ波長帯でシングルモードが保証されるとともに、実効断面積Ａｅｆｆが十分に大きいことから、大きなパワーの１．５５μｍ波長帯の光信号が当該光ファイバ内を伝搬しても非線型光学現象の発生が効果的に抑制され、かつ長距離光通信において光伝送路として好ましい。また、これらの光ファイバはいずれも、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．１８０ｄＢ／ｋｍ以下であることから、この点からも海底ケーブルなどの長距離光通信における光伝送路に適している。
【００５９】
（第１応用例）
次に、第２実施例に係る光ファイバ２００の第１応用例について説明する。図９は、第２実施例に係る光ファイバの第１応用例の屈折率プロファイル３５０を示す図である。この第１応用例に係る光ファイバは、図４（ａ）に示された断面構造と同様の構造を備えるとともに、光学特性に影響を与えることなく伝送損失の増加要因であるフッ素の添加量を低減可能にする構造を備えたことを特徴としている。
【００６０】
すなわち、第１応用例に係る光ファイバは、図４（ａ）に示された光ファイバ２００と同様に、外径２ａを有するとともに屈折率ｎ１を有するコア領域と、外径２ｂを有するとともに該コア領域よりも低い屈折率ｎ２を有する内側クラッドと、該内側クラッドよりも高い屈折率ｎ３を有する外側クラッドとを備える。コア領域には屈折率を増加させる塩素が添加されており、内側クラッド及び外側クラッドには屈折率を低下させるフッ素が添加されている。また、純シリカガラスに対してコア領域の比屈折率差Δｎ１、内側クラッドの比屈折率差Δｎ２、外側クラッドの比屈折率差Δｎ３は、それぞれ下式で与えられる。
Δｎ１＝（ｎ１−ｎ０）／ｎ０
Δｎ２＝（ｎ２−ｎ０）／ｎ０
Δｎ３＝（ｎ３−ｎ０）／ｎ０
【００６１】
ここで、比屈折率差Δｎ１〜Δｎ３は百分率で表され、ｎ０は、純シリカガラスの屈折率である。また、上記各式中の各パラメータは順不同であり、上記比屈折率差が負の値を取る部位の屈折率は、純シリカガラスの屈折率ｎ０よりも低くなっていることを意味する。
【００６２】
さらに、図９の屈折率プロファイル３５０において、領域３５１は図４（ａ）のコア領域２１０に相当する部位の屈折率、領域３５２は図４（ａ）の内側クラッド２２１に相当する部位の屈折率、領域３５３は図４（ａ）の外側クラッド２２２に相当する部位の屈折率を示している。
【００６３】
図１０は、上述の第１応用例に係る光ファイバのサンプル１３〜１５の構造パラメータ及び波長１．５５μｍにおける光学特性を示す表である。
【００６４】
この図１０の表からも分かるように、サンプル１３に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１２．６μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４３．８μｍ、純シリカガラスに対するコア領域の比屈折率差Δｎ１が０．０４％、純シリカガラスに対する内側クラッドの比屈折率差Δｎ２が−０．３０％、純シリカガラスに対するコア領域の外側クラッドの比屈折率差Δｎ３が−０．２１％に設定されている。また、このサンプル１３に係る光ファイバは、１１５μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、１．４２μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、２１．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．３ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１６９ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００６５】
サンプル１４に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１２．９μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４５．０μｍ、純シリカガラスに対するコア領域の比屈折率差Δｎ１が０．０８％、純シリカガラスに対する内側クラッドの比屈折率差Δｎ２が−０．２７％、純シリカガラスに対するコア領域の外側クラッドの比屈折率差Δｎ３が−０．１６％に設定されている。また、このサンプル１４に係る光ファイバは、１１７μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、１．４５μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、２１．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．２ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１６７ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００６６】
サンプル１５に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１２．６μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４５．５μｍ、純シリカガラスに対するコア領域の比屈折率差Δｎ１が０．１１％、純シリカガラスに対する内側クラッドの比屈折率差Δｎ２が−０．２３％、純シリカガラスに対するコア領域の外側クラッドの比屈折率差Δｎ３が−０．１４％に設定されている。また、このサンプル１５に係る光ファイバは、１１３μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆ、１．４０μｍのカットオフ波長を有するとともに、波長１．５５μｍの諸特性として、２１．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、０．４ｄＢ／ｍとなる直径２０ｍｍでの曲げ損失、及び０．１６５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する。
【００６７】
図１１は、第１実施例に係るマッチド型屈折率プロファイルを有するサンプル（図２に示された構造を有する）と、第２実施例に係るディプレストクラッド型屈折率プロファイル（図４に示された屈折率プロファイルを有する）について、実効断面積Ａｅｆｆ（μｍ）とマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）の関係をプロットしたグラフである。このグラフにおいて、白丸Ａはマッチド型屈折率プロファイルを有するサンプルのデータ、黒丸Ｂはディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有するサンプルのデータを示す。
【００６８】
このグラフから、ディプレストクラッド構造を備えた光ファイバの方が、マイクロベンドロスの低減効果が大きいことが分かる。なお、プロットされた各サンプルに関する測定では、ＪＩＳ＃１０００のサンドペーパを表面に敷いた胴径２８０ｍｍのボビンに張力１００ｇで光ファイバを巻き付け、これに起因した波長１．５５μｍにおける損失増加量を測定し、この損失増加量をマイクロベンドロスとした。
【００６９】
（第２応用例）
この発明に係る光ファイバの屈折率プロファイルは、コア領域において該コア領域の中心部から外周部に向かって変化する形状であってもよい。図１２は、第２実施例に係る光ファイバ２００の第２応用例の屈折率プロファイル４５０を示す図であり、この屈折率プロファイル４５０は、上述の第１応用例と同様に、コア領域内の屈折率が中心部からその周辺に向かって低下するような形状を有する。また、この第２応用例も、図４（ａ）に示された断面構造と同様の構造を備える。すなわち、第２応用例に係る光ファイバは、光ファイバ２００と同様に、外径２ａを有するとともに中心部分において最大屈折率ｎ１を有するコア領域と、外径２ｂを有するとともに該コア領域よりも低い屈折率ｎ２を有する内側クラッドと、純シリカガラスからなり、該内側クラッドよりも高い屈折率ｎ０を有する外側クラッドとを備える。コア領域には屈折率を増加させるゲルマニウムが添加されており、内側クラッドには屈折率を低下させるフッ素が添加されている。
【００７０】
図１２に示された第２応用例に係る光ファイバの屈折率プロファイル４５０において、領域４５１は図４（ａ）に示されたコア領域２１０に相当する部位の屈折率、領域４５２は図４（ａ）に示された内側クラッド２２１に相当する部位の屈折率、領域４５３は図４（ａ）に示された外側クラッド２２２に相当する部位の屈折率を示している。なお、図１２中に示されたＡＸ１は当該第２応用例に係る光ファイバの中心軸である。
【００７１】
また、内側クラッドを基準としたコア領域の中心部の比屈折率差Δｎａ（０）、及び外側クラッドの比屈折率差Δｎｂは、それぞれ下式で与えられる。
Δｎａ（０）＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ２
Δｎｂ＝（ｎ０−ｎ２）／ｎ２
【００７２】
加えて、コア領域の断面において、内側クラッドに対する、該コア領域の中心部から半径方向に距離ｒ（０≦ｒ≦ａ）だけ離れた部位の比屈折率差Δｎａ（ｒ）は、
Δｎａ（ｒ）＝Δｎａ（０）・（１−（ｒ／ａ）α）  …(４)
Δｎａ（０）：内側クラッドに対するコア領域の中心部の比屈折率差
α        ：１〜１０
なる近似式で与えられる。
【００７３】
図１３は、上述の構造を備えた第２応用例に係る光ファイバのサンプル１６〜２４の構造パラメータ及び光学特性を示す表である。
【００７４】
この図１３の表からも分かるように、サンプル１６に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが２１．０μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５０．２μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．４０％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは１．０に設定されている。このサンプル１６に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、１９．２５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６４ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１２０μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４５μｍのカットオフ波長を有する。
【００７５】
サンプル１７に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１９．３μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４９．５μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．３７％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは１．５に設定されている。このサンプル１７に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、１９．９４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１２０μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４４μｍのカットオフ波長を有する。
【００７６】
サンプル１８に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１７．４μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４９．０μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．３５％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは２．０に設定されている。このサンプル１８に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１８μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４４μｍのカットオフ波長を有する。
【００７７】
サンプル１９に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１６．５μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５１．４μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．３４％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは３．０に設定されている。このサンプル１９に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１９μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４５μｍのカットオフ波長を有する。
【００７８】
サンプル２０に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１５．３μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５１．０μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．３３％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは４．０に設定されている。このサンプル２０に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．７１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１８μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４５μｍのカットオフ波長を有する。
【００７９】
サンプル２１に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１４．５μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５０．２μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．３２％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは６．０に設定されている。このサンプル２１に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．８５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１９μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４５μｍのカットオフ波長を有する。
【００８０】
サンプル２２に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１４．１μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４９．８μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．３２％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは８．０に設定されている。このサンプル２２に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．９１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１７μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４４μｍのカットオフ波長を有する。
【００８１】
サンプル２３に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１３．７μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４８．９μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．３２％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは１０．０に設定されている。このサンプル２３に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．９７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１９μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４４μｍのカットオフ波長を有する。
【００８２】
サンプル２４に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１２．４μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５０．１μｍ、内側クラッドに対するコア領域中心部の比屈折率差Δｎａ（０）が＋０．３２％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（４）内のパラメータαは∞に設定されている。このサンプル２４に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２１．０１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１７μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４６μｍのカットオフ波長を有する。
【００８３】
図１４は、上述のサンプル１６〜２４について、パラメータαと波長１．５５μｍにおける分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係をプロットしたグラフである。このグラフからも分かるように、波長１．５５μｍにおける分散を２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にするためのパラメータαの適正範囲は１〜１０である。
【００８４】
（第３応用例）
第２実施例に係る光ファイバ２００の第３応用例は、上述の第２応用例の屈折率プロファイルとは逆に、コア領域における屈折率が周辺から中心部に向かって減少するような形状のディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する。図１５は、第３応用例に係る光ファイバの屈折率プロファイル５５０を示す図であり、この第３応用例に係る光ファイバも、上述の図４（ａ）に示された断面構造と同様の構造を備える。
【００８５】
すなわち、第３応用例に係る光ファイバは、光ファイバ２００と同様に、外径２ａを有するとともに周辺部分において最大屈折率ｎ１を有するコア領域と、外径２ｂを有するとともに該コア領域よりも低い屈折率ｎ２を有する内側クラッドと、純シリカガラスからなり、該内側クラッドよりも高い屈折率ｎ０を有する外側クラッドとを備える。コア領域には屈折率を増加させる塩素が添加されており、内側クラッドには屈折率を低下させるフッ素が添加されている。
【００８６】
図１５に示された第３応用例に係る屈折率プロファイル５５０において、領域４５１は図４（ａ）に示されたコア領域２１０に相当する部位の屈折率、領域４５２は図４（ａ）に示された内側クラッド２２１に相当する部位の屈折率、領域４５３は図４（ａ）に示された外側クラッド２２２に相当する部位の屈折率を示している。なお、図１５中に示されたＡＸ２は当該第３応用例に係る光ファイバの中心軸である。
【００８７】
また、内側クラッドを基準としたコア領域の外周に相当する部分（コア領域中心から距離ａだけ離れた部位）の比屈折率差Δｎａ（ａ）、及び外側クラッドの比屈折率差Δｎｂは、それぞれ下式で与えられる。
Δｎａ（ａ）＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ２
Δｎｂ＝（ｎ０−ｎ２）／ｎ２
【００８８】
加えて、コア領域の断面において、内側クラッドに対する、該コア領域の中心部から半径方向に距離ｒ（０≦ｒ≦ａ）だけ離れた部位の比屈折率差Δｎａ（ｒ）は、
Δｎａ（ｒ）＝Δｎａ（ａ）・（１−γ・（１−ｒ／ａ）β）  …(５)
Δｎａ（ａ）：内側クラッドに対するコア領域の外周に相当する部位の比屈
折率差
β        ：１〜１０
γ        ：正の実数
なる近似式で与えられる。
【００８９】
図１６は、上述の構造を備えた第３応用例に係る光ファイバのサンプル２５〜３４の構造パラメータ及び光学特性を示す表である。
【００９０】
この図１６の表からも分かるように、サンプル２５に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１０．２μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５１．０μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．５８％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは１．０に設定されている。このサンプル２５に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、１９．４８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１６μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４５μｍのカットオフ波長を有する。
【００９１】
サンプル２６に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１０．６μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５０．４μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．４９％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは１．５に設定されている。このサンプル２６に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、１９．９９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１７μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４６μｍのカットオフ波長を有する。
【００９２】
サンプル２７に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１０．８μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４９．０μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．４４％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは２．０に設定されている。このサンプル２７に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．２８ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１８μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４４μｍのカットオフ波長を有する。
【００９３】
サンプル２８に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１１．１μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４９．２μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．４０％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは３．０に設定されている。このサンプル２８に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１６μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４５μｍのカットオフ波長を有する。
【００９４】
サンプル２９に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１１．４μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４９．６μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．３７％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは４．０に設定されている。このサンプル２９に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．７６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１８μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４６μｍのカットオフ波長を有する。
【００９５】
サンプル３０に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１１．７μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４９．６μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．３５％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは６．０に設定されている。このサンプル３０に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．８４ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１８μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４６μｍのカットオフ波長を有する。
【００９６】
サンプル３１に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１１．８μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５０．２μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．３４％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは８．０に設定されている。このサンプル３１に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．８９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１５μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４５μｍのカットオフ波長を有する。
【００９７】
サンプル３２に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１１．９μｍ、内側クラッドの外径２ｂが４９．４μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．３３％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０７％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは１０．０に設定されている。このサンプル３２に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．９２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１７μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４５μｍのカットオフ波長を有する。
【００９８】
サンプル３３に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが２１．１μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５０．４μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．３２％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは１５．０に設定されている。このサンプル３３に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２０．９７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１８μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４４μｍのカットオフ波長を有する。
【００９９】
サンプル３４に係る光ファイバは、コア領域の外径２ａが１２．４μｍ、内側クラッドの外径２ｂが５０．１μｍ、内側クラッドに対するコア領域外周部の比屈折率差Δｎａ（ａ）が＋０．３２％、内側クラッドに対する外側クラッドの比屈折率差Δｎｂが０．０８％に設定されている。また、内側クラッドに対するコア領域内の比屈折率差屈折率Δｎａ（ｒ）を表す上記近似式（５）内のパラメータβは∞に設定されている。このサンプル３４に係る光ファイバは、波長１．５５μｍの諸特性として、２１．０１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散、０．０６１ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍの分散スロープ、１１７μｍ２の実効断面積Ａｅｆｆを有するとともに、１．４６μｍのカットオフ波長を有する。
【０１００】
図１７は、上述のサンプル２５〜３４について、パラメータβと波長１．５５μｍにおける分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係をプロットしたグラフである。このグラフからも分かるように、波長１．５５μｍにおける分散を２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下にするためのパラメータβの適正範囲は１〜１０である。
【０１０１】
なお、この発明に係る光ファイバの屈折率プロファイルの形状は上述の形状に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、コア領域の屈折率プロファイル形状としては、図１８（ａ）に示されたように、コア領域中心から所定距離離れた部位で屈折率が最大となる形状、図１８（ｂ）に示されたように、コア領域とクラッド領域との境界において屈折率が高くなった形状、図１８（ｃ）に示されたように、コア領域とクラッド領域との境界において屈折率が徐々に低下している形状、図１８（ｄ）に示されたように、コア領域の中心部近傍において屈折率が低下している形状、図１８（ｅ）に示されたように、コア領域の中心部近傍で屈折率が高くなっている形状などが適用可能である。一方、クラッド領域の屈折率プロファイル形状としては、図１９（ａ）に示されたように、内側クラッドの屈折率が当該光ファイバの中心から周辺に向かって低下している形状、図１９（ｂ）に示されたように、内側クラッドの屈折率が当該光ファイバの中心から周辺に向かって増加している形状、図１９（ｃ）に示されたように、外側クラッドの屈折率が、内側クラッドとの界面近傍において当該光ファイバの半径方向に沿って低下している形状、図１９（ｄ）に示されたように、外側クラッドの屈折率が、当該光ファイバの中心から周辺に向かって増加している形状などが適用可能である。
【０１０２】
次に、この発明に係る光ファイバ、特にコア領域が純シリカガラスで構成され、クラッド領域に添加されるフッ素量を調節することによりコア領域とクラッド領域との間に所望の屈折率の差を生じさせた構造を備えた光ファイバは、波長帯域１．３５〜１．５２μｍの光信号を利用した短波長光通信に適している。以下、その理由について説明する。
【０１０３】
光ファイバの伝送損失は、一般的にレーリー散乱、紫外吸収、赤外吸収、添加物に起因した吸収・散乱などが原因である。また、波長帯域１．０〜１．６μｍにおいては、
【数２】
2005202440.tif 000004
Ａ：レーリー散乱係数、λ：波長
で表されるレーリー散乱とＯＨ基に起因した損失が支配的となる。
【０１０４】
レーリー散乱係数は、シリカガラスに添加された物質とその濃度によって変化する。特に、ＧｅＯ２がΔ％だけ添加された場合、レーリー散乱係数Ａは、
Ａ＝ＡＳｉＯ２・（１＋ａＧｅＯ２・｜Δ｜）    …（６）
で表され、フッ素がΔ％だけ添加された場合、レーリー散乱係数Ａは、
Ａ＝ＡＳｉＯ２・（１＋ａＦ・｜Δ｜）    …（７）
で表されることが経験的に知られている。ここで、ＡＳｉＯ２は純シリカガラス（ＳｉＯ２）のレーリー散乱係数であり、ａＧｅＯ２やａＦは定数である。これら式（６）、（７）からＧｅＯ２やフッ素の濃度が増加するほどレーリー散乱係数が大きくなることが分かる。
【０１０５】
光ファイバにおけるレーリー散乱係数は、中心から半径方向に距離ｒだけ離れた部位のレーリー散乱係数Ａ（ｒ）及び光パワー分布Ｐ（ｒ）との重ね合わせにより以下のように実験的に表される。
【数３】
2005202440.tif 000005
【０１０６】
コア領域に光パワーの多くが閉じ込められている場合、該コア領域が純シリカガラス（ＳｉＯ２）からなる光ファイバの方が、コア領域にＧｅＯ２が添加された光ファイバと比較して、伝送損失が低減されることは、上記式（８）から説明される。
【０１０７】
また、コア領域が純シリカガラスからなる光ファイバの場合、クラッド領域にフッ素を添加することにより所望の屈折率の差を得るのが一般的である。ところが、フッ素の添加量が増加すると、レーリー散乱係数も大きくなるので、フッ素の添加量は少ない程良い。逆に、光がクラッド領域にしみ出す割合が小さいほど（コア領域とクラッド領域との屈折率の差が大きいほど）、レーリー散乱係数も小さくなり伝送損失が小さくなる。この発明に係る光ファイバは、ＩＴＵ−ＴのＧ６５４規格のような光ファイバと比較してコア領域への光の閉じ込めが強く、したがってレーリー散乱を小さくすることができる。
【０１０８】
上述のように、レーリー散乱に起因した伝送損失は波長λの４乗に比例するので、波長が短いほどレーリー散乱係数の差が顕著になってくる。このことからも波長帯域１．３５〜１．５２μｍの光信号を利用した短波長光通信に、この発明に係る光ファイバが適していることが分かる。
【０１０９】
また、ＯＨ基による伝送損失は、図２０に示されたように波長１．３８μｍに損失ピークを有するため、上述のような１．３５〜１．５２μｍの短波長帯域の光通信を制限する要因となる。しかしながら光ファイバの製造工程などで脱水処理などを行うことにより、波長１．３８μｍにおける伝送損失を０．３ｄＢ／ｋｍ以下に抑えることにより、さらに短波長帯域の光通信に適した光通信システムの構築が可能になる。
【０１１０】
一方、なお、光ファイバ中の非線形光学現象の発生のし易さは、＜Ｎ２＞／Ａｅｆｆで表され、この値が小さいほど非線形光学現象が発生しずらいことが知られている。つまり、非線形光学現象は光ファイバに入射される光の光パワーが大きいほど発生しやすいが、上記関係式から非線形屈折率＜Ｎ２＞が小さくかつ実効断面積Ａｅｆｆが大きいほど非線形光学現象の発生を抑制する上で好ましい。
【０１１１】
なお、強い光の下における媒質の屈折率＜Ｎ＞は、上述のように光強度によって変わる。したがって、この屈折率＜Ｎ＞に対する最低次の効果は、
＜Ｎ＞＝＜Ｎ０＞＋＜Ｎ２＞・｜Ｅ｜２
ここで、＜Ｎ０＞：線形分極に対する屈折率
＜Ｎ２＞：３次の非線形分極に対する２次の非線形屈折率
｜Ｅ｜２：光強度
で表される。すなわち、強い光の下では、媒質の屈折率＜Ｎ＞は通常の値＜Ｎ０＞と光電場振幅Ｅの２乗に比例する増加分との和で与えられる。特に、第２項の比例定数＜Ｎ２＞（単位：ｍ２／Ｗ）は２次の非線形屈折率と呼ばれる。また、信号光パルスの歪は、非線形屈折率のうち主に２次の非線形屈折率の影響を受けるので、この明細書において、非線形屈折率とは、主にこの２次の非線形屈折率を意味する。
【０１１２】
このように、この発明に係る光ファイバは、非線形光学現象が発生しにくい構造を備えるので、海底ケーブル等のように長距離光通信の光伝送路に適している。
【０１１３】
次に、図１（ｂ）に示されたように、この発明に係る光ファイバと分散補償光ファイバ（以下、ＤＣＦという）とで光ファイバ３０が構成された光通信システムについて説明する。
【０１１４】
この発明に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて１１０μｍ２以上の実効断面積を有するため、非線形光学現象が発生しにくい。また、非線形屈折率＜Ｎ２＞は、ＧｅＯ２濃度が上昇すると大きくなってしまうが、この発明のように、コア領域が純シリカガラス（ＳｉＯ２）のみ、あるいは塩素が添加されたシリカガラスで構成された場合、非線形屈折率＜Ｎ２＞は小さい。このことから、この発明に係る光ファイバは、＜Ｎ２＞／Ａｅｆｆが小さく、光信号用の光源や光増幅器の出射端近傍のような比較的光パワーが強い領域に利用しても非線形光学現象が発生しにくいという特徴がある。
【０１１５】
これに対し、ＤＳＦは実効断面積Ａｅｆｆが１０〜３０μｍ２と小さい上に、分散を補償するために大量のＧｅＯ２がコア領域に添加されているため、非線形屈折率＜Ｎ２＞が大きい。このため、該ＤＣＦは、光パワーの大きな領域で利用されると非線形光学現象が発生し易いという特徴がある。
【０１１６】
以上のことから、光信号用の光源近傍や光増幅器の出射端近傍のように光パワーの強い領域にはこの発明に係る光ファイバを配置する一方、光パワーが小さくなった当該光ファイバの下流側にＤＣＦを配置して光通信システムを構築することにより、非線形光学現象の発生が効果的に抑制されるとともに良好な伝送品質が保証され得る。
【０１１７】
さらに、図１（ｂ）に示されたように、この発明に係る光ファイバと分散シフト光ファイバ（波長１．５５μｍにおける分散が０〜−６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである光ファイバであって、以下、ＮＺ−ＤＳＰという）とで光ファイバ３０が構成された光通信システムについて説明する。
【０１１８】
長距離光通信用の光伝送路として、変調不安定性に起因した光信号の品質劣化を防止するため、絶対値が小さくかつ負の分散を有するＮＺ−ＤＳＦが利用される場合がある。このような光ファイバが適用された光通信システムでは、光信号が長距離伝搬することで蓄積される分散を、１．５５μｍ波長帯において正の分散を有する光ファイバにより補償する必要がある。このような光通信システムでも、光信号パワーの強い光増幅器の出力端近傍等にこの発明に係る光ファイバを配置する構成が有効である。
【０１１９】
なお、ＮＺ−ＤＳＦは実効断面積Ａｅｆｆが５０〜８０μｍ２と小さい。また、四光波混合（four-wavemixing）の発生効率ηは、下式で近似される。
【数４】
2005202440.tif 000006
【０１２０】
ここで、αは伝送損失、Ｄｉｓｐは波長分散である。このように、分散の絶対値が小さいと分散が０〜−６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと小さなＮＺ−ＤＳＦでは四光波混合の発生効率が大きくなり、光パワーの大きな領域に配置されると、光信号の品質が劣化する可能性がある。
【０１２１】
次に、この発明に係る光ファイバのマイクロベンドロスについて説明する。一般に、実効断面積Ａｅｆｆが大きくなると、これに伴ってマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）が大きくなることが知られている。そこで、本実施形態に係る光ファイバでは、実効断面積を大きくする一方で、マイクロベンドロスの増加を許容範囲内に抑えることが重要となる。例えば、図２１に示されたような断面構造を有する光ファイバユニットや該光ファイバユニットを含む光ファイバケーブルに光ファイバを適用する場合、ケーブル化に起因した伝送特性の劣化を防止するためには、適用される光ファイバのマイクロベンドロスを約１ｄＢ／ｋｍ以下に抑えることが好ましい。
【０１２２】
なお、図２１（ａ）に示された光ファイバユニット６００は、抗張力線６１０の周りに、紫外線硬化樹脂６２０で被覆された光ファイバ１００（２００）が配置され、これら光ファイバ１００（２００）を紫外線硬化樹脂層６３０及び紫外線硬化樹脂層６４０で順に覆われた構造を備える。また、以上のような構造を備えた光ファイバユニット６００が適用される光ファイバケーブル７００は、図２１（ｂ）に示されたように、複数の光ファイバユニット６００が防水コンパウンド７１０で被覆されており、該防水コンパウンド７１０の周りには鉄３分割パイプ７２０を介して抗張力線７３０が配置されている。このように抗張力線７３０で覆われた光ファイバユニット６００は銅チューブ７４０内に収納された状態で、これら抗張力線７３０の隙間にも防水コンパウンド７１０が充填されている。さらに銅チューブ７４０は低密度ポリエチレン層７５０及び高密度ポリエチレン層７６０で順に覆われている。
【０１２３】
マイクロベンドロスは、上述のように、ＪＩＳ＃１０００のサンドペーパを表面に敷いた胴径２８０ｍｍのボビンに張力１００ｇで光ファイバを巻き付け、これに起因した波長１．５５μｍでの損失増加量である。このマイクロベンドロスは、光ファイバの周囲を被覆する樹脂層や、光ファイバのファイバ径により異なる。以下では、光ファイバの周囲を被覆する樹脂層とマイクロベンドロスとの関係、及び光ファイバのファイバ径とマイクロベンドロスとの関係について説明する。
【０１２４】
図２２は、樹脂層で被覆された光ファイバの断面図である。この図に示されたように、ファイバ径１２５μｍの光ファイバ１００（２００）は、その周囲がヤング率Ｅ１及び外径ｄ１を有する第１の樹脂層３００、さらにヤング率Ｅ２及び外径ｄ２を有する第２の樹脂層４００で順に被覆されている。なお、ヤング率Ｅ１、Ｅ２は、弾性体である第１及び第２の樹脂層３００、４００それぞれの軸方向に応力Ｔと、該応力Ｔが加えられたときの歪み量εとの比Ｔ／εで与えられる。そして、第１及び第２の樹脂層３００、４００それぞれの外径及びヤング率を種々変更しながらマイクロベンドロスの測定が行われた。その結果が図２３〜２７に示されている。
【０１２５】
図２３は、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）等を示す表である。測定のために用意されたサンプルは、第１の樹脂層３００の外径ｄ１が約２００μｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約７０ｋｇ／ｍｍ2、第２の樹脂層４００の外径ｄ２が約２５０μｍに設定されている。これら測定サンプルにおいて、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１が０．０６ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは０．５０ｄＢ／ｋｍ、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１が０．１２ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは１．０ｄＢ／ｋｍ、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１が０．２０ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは１．５ｄＢ／ｋｍであった。
【０１２６】
図２４は、第１の樹脂層３００の外径ｄ１を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）等を示す表である。測定のために用意されたサンプルは、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１が約０．１２ｋｇ／ｍｍ2、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約７０ｋｇ／ｍｍ2、第２の樹脂層４００の外径ｄ２が約２５０μｍに設定されている。これら測定用サンプルにおいて、第１の樹脂層３００の外径ｄ１が約１８０μｍのときマイクロベンドロスは１．８ｄＢ／ｋｍ、第１の樹脂層３００の外径ｄ１が約２００μｍのときマイクロベンドロスは０．８５ｄＢ／ｋｍ、第１の樹脂層３００の外径ｄ１が約２０９μｍのときマイクロベンドロスは０．３８ｄＢ／ｋｍであった。
【０１２７】
図２５は、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）等を示す表である。測定のために用意されたサンプルは、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１が約０．１２ｋｇ／ｍｍ2、第１の樹脂層３００の外径ｄ１が約２００μｍ、第２の樹脂層４００の外径ｄ２が約２５０μｍに設定されている。これら測定用サンプルにおいて、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約０．２ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは０．１２ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約１ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは０．３１ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約１０ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは０．７２ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約７０ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは１．２ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約１００ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは１．４ｄＢ／ｋｍであった。
【０１２８】
図２６は、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）等を示す表である。測定のために用意されたサンプルは、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１が約０．１２ｋｇ／ｍｍ2、第１の樹脂層３００の外径ｄ１が約２９０μｍ、第２の樹脂層４００の外径ｄ２が約４００μｍに設定されている。これら測定用サンプルにおいて、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約０．２ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは０．４５ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約１ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは０．９６ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約１０ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは２．３ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約７０ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは４．１ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約１００ｋｇ／ｍｍ2のときマイクロベンドロスは４．５ｄＢ／ｋｍであった。
【０１２９】
図２７は、第２の樹脂層４００の外径ｄ２を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）等を示す表である。測定のために用意されたサンプルは、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１が約０．１２ｋｇ／ｍｍ2、第１の樹脂層３００の外径ｄ１が約２００μｍ、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が約７０ｋｇ／ｍｍ2に設定されている。これら測定用サンプルにおいて、第２の樹脂層４００の外径ｄ２が約２５０μｍのときマイクロベンドロスは８．２ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００の外径ｄ２が約３５０μｍのときマイクロベンドロスは１．５ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００の外径ｄ２が約４００μｍのときマイクロベンドロスは０．９５ｄＢ／ｋｍ、第２の樹脂層４００の外径ｄ２が約４５０μｍのときマイクロベンドロスは０．６５ｄＢ／ｋｍであった。
【０１３０】
以上の図２３〜図２７に示された結果から分かるように、第１の樹脂層３００のヤング率Ｅ１が小さいほど、第１の樹脂層３００の外径ｄ１が大きいほど、第２の樹脂層４００のヤング率Ｅ２が小さいほど、あるいは第２の樹脂層４００の外径ｄ２が大きいほど、マイクロベンドロスは小さくなり、光ファイバの伝送特性が向上する。したがって、上述の第１及び第２実施例に係る光ファイバ１００、２００を、ヤング率の小さくかつ外径の大きな樹脂層で被覆することにより、実効断面積が大きくてもマイクロベンドロスの小さいケーブルが得られる。
【０１３１】
なお、図２８は、光ファイバのファイバ径を変更して得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）等を示す表であり、図２９は、ファイバ径とマイクロベンドロスとの関係を示すグラフである。図２８の表を得るために用意された測定用サンプルは、実効断面積が約１５０μｍ2、２ｍでのカットオフ波長が約１．３４μｍ、波長１．５５μｍにおける分散が約２１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、分散スロープが約０．０６０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍに設定されている。これら測定用サンプルにおいて、ファイバ径が１２５μｍのときマイクロベンドロスは１．５ｄＢ／ｋｍ、ファイバ径が１３５μｍのときマイクロベンドロスは０．７０ｄＢ／ｋｍ、ファイバ径が１５０μｍのときマイクロベンドロスは０．２８ｄＢ／ｋｍ、ファイバ径が１８０μｍのときマイクロベンドロスは０．０５ｄＢ／ｋｍであった。
【０１３２】
図２８及び図２９から、光ファイバのファイバ径が大きいほど、マイクロベンドロスは小さくなることが分かる。また、１５０μｍ2程度の実効断面積を有する光ファイバの場合、マイクロベンドロスが１ｄＢ／ｋｍ以下となるためには、ファイバ径が１３０μｍ以上である必要がある。一方、光ファイバのファイバ径が大きいほど曲げによってクラッド表面に大きな歪みが発生し破断確率が増大するが、ファイバ径が２００μｍ以下であれば破断確率は１０−５以下となり、実用上問題とならない。したがって、一般に光ファイバのファイバ径は１２５μｍであるが、上述の第１及び第２実施例に係る光ファイバのように、ファイバ径（外層クラッド領域の外径）を１３０μｍ〜２００μｍとすることにより、実効断面積が大きくてもマイクロベンドロスを小さくすることができるとともに、破断確率を小さくすることができる。
【０１３３】
なお、この発明は、上述の実施例の構造に限定されるものではなく種々の変形が可能である。また、この発明に係る光ファイバに相当する具体的なサンプルは、上述されたサンプルの構造に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
以上のように、この発明に係る光ファイバは、波長１．５５μｍにおいて大きな実効断面積を有するため、大きなパワーの光信号（１．５５μｍ波長帯）を伝送しても非線型光学現象の発生が効果的に抑制され、海底ケーブルなどの長距離光通信における光伝送路に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】この発明に係る光通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】この発明に係る光ファイバの第１実施例の断面構造及び屈折率プロファイルを示す図である。
【図３】図２に示された第１実施例に係る光ファイバとして用意された複数サンプルの構造パラメータ及び光学特性を示す表である。
【図４】この発明に係る光ファイバの第２実施例の断面構造及び屈折率プロファイルを示す図である。
【図５】ファイバ長（ｍ）と実効的なカットオフ波長（μｍ）との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施例に係る光ファイバにおける各パラメータの好適範囲を説明するためのグラフである。
【図７】ディプレストクラッド型屈折率プロファイルを有する光ファイバのカットオフ波長とマッチド型屈折率プロファイルを有する光ファイバのカットオフ波長との差（μｍ）を、比２ｂ／２ａに対して示したグラフである。
【図８】図４に示された第２実施例に係る光ファイバとして用意された複数サンプルの構造パラメータ及び光学特性を示す表である。
【図９】第２実施例に係る光ファイバの第１応用例の屈折率プロファイルを示す図である。
【図１０】図９に示された屈折率プロファイルを有する第１応用例に係る光ファイバとして用意された複数サンプルの構造パラメータ及び光学特性を示す表である。
【図１１】実効断面積Ａｅｆｆ（μｍ２）とマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【図１２】第２実施例に係る光ファイバの第２応用例の屈折率プロファイルを示す図である。
【図１３】図１２に示された屈折率プロファイルを有する第２応用例に係る光ファイバとして用意された複数サンプルの構造パラメータ及び光学特性を示す表である。
【図１４】第２応用例に係る光ファイバのコア領域の屈折率プロファイルを近似する式中のパラメータαと該第２応用例に係る光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【図１５】第２実施例に係る光ファイバの第３応用例の屈折率プロファイルを示す図である。
【図１６】図１５に示された屈折率プロファイルを有する第３応用例に係る光ファイバとして用意された複数サンプルの構造パラメータ及び光学特性を示す表である。
【図１７】第３応用例に係る光ファイバのコア領域の屈折率プロファイルを近似する式中のパラメータβと該第３応用例に係る光ファイバの波長１．５５μｍにおける分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【図１８】コア領域の屈折率プロファイルとして、適用可能な形状パターンを概略的に示した図である。
【図１９】クラッド領域の屈折率プロファイルとして、適用可能な形状パターンを概略的に示した図である。
【図２０】波長（ｎｍ）と伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【図２１】この発明に係る光ファイバが適用可能な光ファイバユニット及びそれを含むケーブルの断面構造を示す図である。
【図２２】樹脂層で被覆された光ファイバの断面構造を示す図である。
【図２３】図２２に示されたように樹脂被覆された光ファイバの３種類のサンプルについて、第１の樹脂のヤング率（ｋｇ／ｍｍ２）を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）を示す表である。
【図２４】図２２に示されたように樹脂被覆された光ファイバの３種類のサンプルについて、第１の樹脂層の外径（μｍ）を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）を示す表である。
【図２５】図２２に示されたように樹脂被覆された光ファイバの５種類のサンプルについて、第２の樹脂のヤング率（ｋｇ／ｍｍ２）を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）を示す表である。
【図２６】図２２に示されたように樹脂被覆された光ファイバの５種類のサンプルについて、第２の樹脂のヤング率（ｋｇ／ｍｍ２）を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）を示す表である。
【図２７】図２２に示されたように樹脂被覆された光ファイバの４種類のサンプルについて、第２の樹脂層の外径（μｍ）を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）を示す表である。
【図２８】４種類の光ファイバサンプルについて、ファイバ径（μｍ）を変更したときに得られたマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）を示す表である。
【図２９】ファイバ径（μｍ）とマイクロベンドロス（ｄＢ／ｋｍ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１３６】
１００、２００…光ファイバ、１１０、２１０…コア領域、１２０、２２０…クラッド領域、２２１…内側クラッド、２２２外側クラッド。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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