(57)【要約】中心コア領域、モート領域及び環状領域を有することが好ましい分散管理ファイバの提供に関する。中心コア領域は、好ましくは略２．３未満のアルファ値を伴うアルファプロファイルを有することが好ましい。モート領域は、４つの副領域（すなわち、屈折率が減少する第１副領域（１１）と、ほぼ直線的に屈折率が増加する第２副領域（１２）と、ほぼ直線的に屈折率が更に増加する第４副領域（１４）と、ほぼ直線的な第４副領域と第３領域とを滑らかに結合する移行領域として提供された第３副領域（１３）と、）を含むことが好ましい。分散管理ファイバは、（ａ）製造工程における変動に対して感度が低く、（ｂ）正分散を有するファイバ部分と負分散を有するファイバ部分との間の接合部分においてモードフィールド径の変化が相対的に小さく、且つ（又は）（ｃ）タブレット法を用いて容易に製造できる、という特性を有する。
2004510175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎｃｌを有する透明材料からなるクラッディングによって囲繞されている透明材料からなるコアを含む分散管理された光通信システムに使用される光ファイバであって、
前記コアが、半径の増加に従って３つの半径方向に隣接する領域を含み、
（ａ）（ｉ）Δｃ％＝１００・（ｎｃ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｃ％がゼロよりも大であり且つ略１．２未満にあるような最大屈折率値ｎｃと、
（ｉｉ）略２．３未満のアルファ値を有するアルファプロファイルと、を有する中心コア領域と、
（ｂ）Δｍ％＝１００・（ｎｍ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｍ％が−０．３以下となるような最小屈折率ｎｍを有し、且つ半径の増加に従って、第１、第２、第３、第４の半径方向に隣接する領域を含む、モート領域と、
（ｃ）Δｒ％＝１００・（ｎｒ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｒ％がゼロよりも大であり且つ＋０．５未満となるような最大屈折率ｎｒを有する、環状領域と、からなり、
前記モート領域は、
（ｉ）前記第１領域に亘って屈折率が減少し、
（ｉｉ）前記第２領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｉｉ）前記第４領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｖ）前記第３領域がほぼ直線的な前記第４領域と前記第３領域とを滑らかに結合する移行領域である、ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記アルファ値が略１．５よりも大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３】
前記モート領域が、第１、第２、第３及び第４領域からなることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記第２領域の傾斜は、前記第１領域の傾斜よりも小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５】
前記ファイバは前記ファイバの長さ方向に沿って大きさが変化する分散を有し、前記長さ方向に亘る前記大きさの最大値と最小値の間の差分が０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記ファイバは正味で正分散を有し、前記長さ方向に亘る前記大きさの最大値と最小値の間の差分が０．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とする請求項５記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記ファイバが、正味で負の分散と０．０４ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満の分散傾斜と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８】
屈折率ｎｃｌを有する透明材料からなるクラッディングによって囲繞されている透明材料からなるコアを含む分散管理された光通信システムに使用される光ファイバであって、
前記コアが、半径の増加に従って３つの半径方向に隣接する領域を含み、
（ａ）（ｉ）Δｃ％＝１００・（ｎｃ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｃ％がゼロよりも大であり且つ略１．２未満にあるような最大屈折率値ｎｃと、
（ｉｉ）略２．３未満のアルファ値を有するアルファプロファイルと、
（ｉｉｉ）外側の半径Ｒｃと、を有する中心コア領域と、
（ｂ）外側の半径Ｒｍを有し、Δｍ％＝１００・（ｎｍ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｍ％が、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．６に対してΔｍ％≦−０．５５、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．４５に対してΔｍ％≦−０．５０、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．４に対してΔｍ％≦−０．４５、若しくは
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．３に対してΔｍ％≦−０．３０となるような最小屈折率ｎｍを有し、且つ半径の増加に従って、第１、第２、第３、第４の半径方向に隣接する領域を含む、モート領域と、
（ｃ）Δｒ％＝１００・（ｎｒ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｒ％がゼロよりも大であり且つ＋０．５未満となるような最大屈折率ｎｒを有する、環状領域と、からなり、
前記モート領域は、
（ｉ）前記第１領域に亘って屈折率が減少し、
（ｉｉ）前記第２領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｉｉ）前記第４領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｖ）前記第３領域がほぼ直線的な前記第４領域と前記第３領域とを滑らかに結合する移行領域である、ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項９】
前記アルファ値が略１．５よりも大であることを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
【請求項１０】
前記モート領域が第１、第２、第３及び第４領域からなることを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記第２領域の傾斜は、前記第１領域の傾斜よりも小であることを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記ファイバは前記ファイバの長さ方向に沿って大きさが変化する分散を有し、前記長さ方向に亘る前記大きさの最大値と最小値の間の差分が０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記ファイバは正味で正分散を有し、前記長さ方向における前記大きさの最大値と最小値の間の差分が０．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とする請求項１２記載の光ファイバ。
【請求項１４】
前記ファイバが、正味で負の分散と０．０４ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満の分散傾斜とを有することを特徴とする請求項８記載の光ファイバ。
【請求項１５】
一般的なプロセスステップの組合わせによって製造された分散管理光ファイバの集合体であって、前記集合体は、少なくとも１０本のファイバからなり、前記ファイバの各々が分散シフトファイバであり且つ少なくとも２つの部分を含み、前記部分の各々は分散値Ｄｉと分散傾斜値Ｓｉとを有し、前記ファイバの各々の全分散が１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満となる大きさを有するように少なくとも一方のＤｉが前記ファイバの各々において正であり且つ少なくとももう一方のＤｉが前記ファイバの各々において負であり、全てのＳｉ値が０．０４ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満の大きさを有し且つ負のＤｉを有する前記ファイバ部分における分散値の標準偏差が０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とするファイバの集合体。
【請求項１６】
正のＤｉを有する前記ファイバ部分における分散値の標準偏差が０．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であることを特徴とする請求項１５記載の集合体。
【請求項１７】
正のＤｉを有する前記ファイバ部分のモードフィールド径の平均値が、負のＤｉを有する前記ファイバ部分のモードフィールド径の平均値から１０μｍ未満だけ異なることを特徴とする請求項１５記載の集合体。
【請求項１８】
正のＤｉを有する前記ファイバ部分のモードフィールド径の平均値が、負のＤｉを有する前記ファイバ部分のモードフィールド径の平均値から６μｍ未満だけ異なることを特徴とする請求項１５記載の集合体。
【請求項１９】
（ｉ）正のＤｉを有する前記ファイバ部分の少なくとも一部は、プロファイルＰ＋（ｒ）を有し、ｒがファイバの中心からの半径距離であり、（ｉｉ）負のＤｉを有する前記ファイバ部分の少なくとも一部は、プロファイルＰ−（ｒ’）を有し、ｒ’がファイバの中心からの半径距離であり、
（ｉｉｉ）Ｐ＋とＰ−がほぼ同一であり、且つｒ’＝ξｒであり、ξが定数である、ことを特徴とする請求項１５記載の集合体。
【請求項２０】
正のＤｉを有する前記ファイバ部分のモードフィールド径の平均値が、負のＤｉを有する前記ファイバ部分のモードフィールド径の平均値から１０μｍ未満だけ異なることを特徴とする請求項１９記載の集合体。
【請求項２１】
正のＤｉを有する前記ファイバ部分のモードフィールド径の平均値が、負のＤｉを有する前記ファイバ部分のモードフィールド径の平均値から６μｍ未満だけ異なることを特徴とする請求項１９記載の集合体。
【請求項２２】
コア及びクラッディングからなる分散管理光ファイバの部分であって、前記部分は正味で負の分散と０．０４ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満の分散傾斜とを有し、前記分散の大きさが前記部分の長さ方向に沿って変化し且つ前記長さ方向に亘る前記大きさの最大値と最小値との間の差分が０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とするファイバの部分。
【請求項２３】
請求項２２にて規定された部分の複数を含む分散管理光ファイバ。
【請求項２４】
コア及びクラッディングからなる分散管理光ファイバの部分であって、前記部分は正味で負の分散と０．０４ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満の分散傾斜とを有し、前記分散の大きさが前記部分の長さ方向に沿って変化し且つ前記長さ方向に亘る前記大きさの最大値と最小値との間の差分が０．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とするファイバの部分。
【請求項２５】
請求項２４にて規定された部分の複数を含む分散管理光ファイバ。
【請求項２６】
製造における変動に起因する光ファイバの分散の変化を少なくする方法であって、
（ａ）中心コア領域、モート領域及び環状領域からなるファイバのプロファイルを選択するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて選択されたプロファイルをほぼ有するファイバを製造するステップと、を含み、
前記中心コア領域が略２．３未満のアルファ値を伴うアルファプロファイルを有し、
ステップ（ｂ）にて製造されたファイバは
（ｉ）分散傾斜の大きさが０．０４ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満であり、
（ｉｉ）分散の大きさが前記ファイバの長さ方向に沿って変化し、前記長さ方向に亘る前記大きさの最大値と最小値の間の差分が０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記ファイバは正味で正分散を有し、且つ前記長さ方向に亘って前記大きさの最大値と最小値との間の差分が０．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍであることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記ファイバは正味で負の分散を有することを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
前記アルファ値は略１．５より大であることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
前記ファイバが、屈折率ｎｃｌを有するクラッディングと、Δｃ％＝１００・（ｎｃ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｃ％が略１．２未満となるような最大屈折率ｎｃを有する前記中心コア領域と、を含むことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３１】
前記モート領域は、半径の増加に従って、第１、第２、第３、第４の半径方向に隣接する領域を含み、
（ｉ）前記第１領域に亘って屈折率が減少し、
（ｉｉ）前記第２領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｉｉ）前記第４領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｖ）前記第３領域がほぼ直線的な前記第４領域と前記第３領域とを滑らかに結合する移行領域である、ことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３２】
前記第２領域の傾斜が前記第４領域の傾斜よりも小であることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記ファイバが、屈折率ｎｃｌを有するクラッディングと、Δｍ％＝１００・（ｎｍ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｍ％がゼロ未満となるような最小屈折率値ｎｍを有するモート領域と、からなることを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３４】
Δｍ％≦−０．３であることを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記中心コア領域は外側の半径Ｒｃを有し、前記モート領域は外側の半径Ｒｍを有し、Δｍ％及びＲｃ対Ｒｍ比が、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．６に対してΔｍ％≦−０．５５、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．４５に対してΔｍ％≦−０．５０、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．４に対してΔｍ％≦−０．４５、若しくは
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．３に対してΔｍ％≦−０．３０となる関係のうちの１つを満たすことを特徴とする請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
シリカコアケーネからタブレットを製造する方法であって、
（ａ）屈折率ｎｃｌを有するクラッディングを含むシリカコアケーネを提供するステップと、
（ｂ）前記コアケーネから複数のタブレットを切断するステップと、を含み、
前記シリカコアケーネが、中心コア領域、モート領域及び環状領域からなる屈折率プロファイルを有し、
（ｉ）前記中心コア領域と前記環状領域の両方は、実質的にゲルマニウムのみがドープされ、
（ｉｉ）前記モート領域は、実質的にフッ素のみがドープされ且つΔｍ％＝１００・（ｎｍ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｍ％がΔｍ％＜０となるような最小屈折率値ｎｍを有し、
（ｉｉｉ）前記中心コア領域は、略２．３未満のアルファ値を伴うアルファプロファイルを有する、ことを特徴とする方法。
【請求項３７】
ステップ（ｂ）のタブレットは、アルファ値が４より大である中心コア領域を有するものに匹敵するコアケーネから切断したタブレットよりも小さい破裂性を呈していることを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記アルファ値が略１．５よりも大であることを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
前記中心コア領域は、Δｃ％＝１００・（ｎｃ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｃ％がゼロよりも大であり且つ略１．２未満にあるような最大屈折率値ｎｃを有することを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項４０】
前記モート領域は、半径の増加に従って、第１、第２、第３、第４の半径方向に隣接する領域を含み、
（ｉ）前記第１領域に亘って屈折率が減少し、
（ｉｉ）前記第２領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｉｉ）前記第４領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｖ）前記第３領域がほぼ直線的な前記第４領域と前記第３領域とを滑らかに結合する移行領域である、ことを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項４１】
前記第２領域の傾斜は、前記第４領域の傾斜よりも小であることを特徴とする請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
Δｍ％≦−０．３であることを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項４３】
前記中心コア領域は外側の半径Ｒｃを有し、前記モート領域は外側の半径Ｒｍを有し、Δｍ％及びＲｃ対Ｒｍ比が、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．６に対してΔｍ％≦−０．５５、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．４５に対してΔｍ％≦−０．５０、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．４に対してΔｍ％≦−０．４５、若しくは
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．３に対してΔｍ％≦−０．３０となる関係のうちの１つを満たすことを特徴とする請求項３６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本出願は、２０００年５月３１日に出願された米国仮特許出願第６０／２０８，２５６号の優先権とその利益を主張する。
本発明は、分散管理ファイバ（Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｄ　Ｆｉｂｅｒｓ）に関し、製造工程の変動に対して感度が低い分散管理ファイバに関する。該ファイバは、正分散を有するファイバ部分と負分散を有するファイバ部分の間の接合部分におけるモードフィールド半径（ＭＦＤ）の変化が相対的に小であり、且つ（又は）“タブレット（ｔａｂｌｅｔ）”法を用いて難なく製造される。
【０００２】
【技術背景】
Ａ．分散管理ファイバ
分散管理ファイバは、ファイバの軸方向に沿って正分散を有する部分と負分散を有する部分とを故意に組み込んで、低い若しくはゼロの正味の分散を有する光ファイバである。
【０００３】
分散管理ファイバの発見は、いずれにしても一部において、線形的な減損の取扱いだけでなく非線形的な減損についても望まれる高ビットレート（＞４０Ｇｂｓ）で光伝送を実現したことから生まれている。最初の研究は、分散管理がＮＲＺ伝送をどのように補助するのかを理解することについて行われていた。しかしながら、上記概念が、データ伝送（ソリトン、ＲＺ等）の他の形式に等しく適用されることが直に判った。
【０００４】
分散管理が、数１００ｍ範囲及び数１０ｋｍ範囲の様々な長さのスケールで提案されている。数１００ｍ範囲の分散管理ファイバは、「分散管理ファイバ」と呼ばれ、数１０ｋｍ範囲の分散管理ファイバは「分散管理ケーブル」と呼ばれている。説明を容易にするために、本明細書において、「分散管理ファイバ」という用語は、双方の範囲に対して用いられる。
【０００５】
最も大きな特徴として、分散管理が、限定された局所的な分散を依然として有する一方で、全体的に正味がゼロ分散に近いものを達成することである。換言すれば、個々のファイバ部分の長さ（Ｌｉ）と分散（Ｄｉ）の積を管理することによって、全ファイバに対する上記積の合計（ΣＬｉ・Ｄｉ）を、小とすることができる。その結果、上記ファイバが所望の低い若しくはゼロの正味の分散を有することとなる。分散管理ファイバに対するＬｉ・Ｄｉ積の合計は、ファイバの「全」分散と呼ばれ、本明細書に使用されている。
【０００６】
実質的に局所分散（実質的にＤｉ値）を有するファイバ部分を用いることの重要な利点は、四波混合を含む様々な非線形効果の有害な結果を回避することである。上記問題を回避することによって、従来の低分散ファイバの場合に比べて、より高パワー密度で、分散管理ファイバを伝達することが出来る。上記のことは、伝送ビットレート、中継器間隔及び全システム長が増加するということに対して重要な利点である。ファイバ性能における上記の改善が伝送形式にかかわりなく達成され得ることを記載しておく。例えば、性能における上記改善が、ＮＲＺ，ＲＺ及びソリトン伝送に対して達成され得る。
【０００７】
Ｌｉ・Ｄｉ積の合計が小となることに加えて、複数の波長で信号を搬送するファイバ（すなわちＷＤＭファイバ）に対しては、該ファイバにおける波長による分散（ｄＤ／ｄλ）の変化（以下「分散傾斜」又は「Ｓ」と称する）を制御することも重要である。より詳細には、ＷＤＭ設置に使用される分散管理ファイバは、個々に傾斜（Ｓｉ）が制御された部分を有する必要があり、その結果、ΣＬｉ・Ｓｉが、ファイバ全体に亘ってほぼゼロに等しいかまたは近くなる。
【０００８】
ΣＬｉ・Ｄｉがほぼゼロに等しいという要求とΣＬｉ・Ｓｉがほぼゼロに等しいという要求との組合わせは、Ｄｉ／Ｓｉ比が各部分においてほぼ同じである必要があるということを意味している。
上記のことに加えて、非常に高いビットレートに対しては、部分内のＤｉの変化（すなわちＤｉ（ｌ）であり、ここでｌは部分内でのファイバ軸に沿った長さである。）も重要になってくる。すなわち、もしＤｉ（ｌ）の変化が大である場合、非線形効果を解決するように設計された分散管理ファイバが、個々のビットに対して有害な影響を依然として有し得る。つまり、たとえ平均特性が全システム長に亘って充分に制御されたとしても、システムの「Ｑ」値が著しく低下され得る。
【０００９】
分散の局所的な変化の効果を含む分散管理ファイバの記載は、１９９９年のイーシーオーシー９９会報の第１巻、第２３０−２３２頁のアニス氏らによる「超高速ソリトンシステムに対する連続的な分散管理ファイバ」（Ａｎｉｓ　ｅｔ　ａｌ．，　“Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｍａｎａｇｅｄ　Ｆｉｂｅｒ　Ｆｏｒ　Ｖｅｒｙ　Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｓｏｌｉｔｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ”，ＥＣＯＣ‘９９　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，　Ｖｏｌ．１，ｐａｇｅｓ２３０−２３２，１９９９）及びその中で引用している文献に記載され、これら全てが本明細書に組込まれたものとする。
Ｂ．分散管理ファイバの製造におけるプロセス変動の問題
分散管理ファイバは、公知の様々な方法で製造され得る。何れの製造プロセスを用いたとしても、分散管理ファイバを形成するのに使用されるプロセスが、プロセスの変動に起因して、製品に少なくとも幾らかの変化を発生させる。上記の如く、分散管理の概念の全てが、分散傾斜と同様に、全体的な分散及び局所的な分散の双方を厳密に制御することを基礎としている。故に、プロセス変動の問題の取扱いは、分散管理ファイバの分野において特に重要である。
【００１０】
以下に詳細に記載するように、本発明によれば、所定のファイバプロファイルは、分散管理ファイバに対して必要となる光学特性を充足し、且つプロセス変動に対して十分に低感度であることが判った。上記のプロファイルによって、公知の分散管理ファイバと比較して全体のプロファイルが改善された分散管理ファイバの製造が許容される。
Ｃ．分散管理ファイバの製造の「タブレット」法に関する更なる問題
分散管理ファイバを製造するためのある効果的な方法として、ファイバ全体を形成するように集められた所望の分散特性を有する個々の「タブレット」を使用する方法が含まれる。このプロセスに関する記載は、１９９７年４月２３日に出願された米国特許出願第０８／８４４，９９７号（本願と同一の譲受人であって継続中）であり、表題が「光ファイバの形成方法（Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｍａｋｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒｓ）」に見受けられ、その内容は、本明細書に組込まれたものとする。上記出願は、１９９７年１１月６日にＰＣＴ特許公開番号第ＷＯ９７／４１０７６号として公開された。
【００１１】
上記プロセスで使用されるタブレットは、製造の中に破裂するという問題を欠点として有する。これらのタブレットは、様々な切断技術（スコーリング（ｓｃｏｒｉｎｇ）／スナッピング（ｓｎａｐｐｉｎｇ）、レーザ切断、ウォータジェット切断、鋸切断（ｓａｗ　ｃｕｔｔｉｎｇ）等を含む）によってコアケーネ（ｃｏｒｅ　ｃａｎｅ）（すなわち、ファイバのコア及び幾らかのクラッディングを含むケーネ）から形成される。切断後、場合によっては、該タブレットの横方向の表面が研磨され得る。
【００１２】
本発明の更なる実施例によれば、タブレットの切断の間に見られる破裂が、前工程段階においてコアケーネに誘導された半径方向の応力に起因することが判った。意外なことに、プロセスの変動に対して感度が低いプロファイルと同じ種類のものが、破裂問題をも解決することが判った。
プロセスの変動に対して感度が低い本発明のプロファイルが、タブレットの切断に関係しないで且つ破裂問題を有さない製造技術に使用され得ることを明記しておく。
【００１３】
【発明の概要】
上記の如く、本発明の目的は、製造工程の変動に対して感度が低い分散管理ファイバに使用されるファイバのプロファイルを提供することである。より詳細に記載すると、本発明の目的は、複数の部分を有するファイバの提供であって、上記部分に対する分散値の標準偏差が従来の分散管理ファイバと比較して減少しているファイバの提供である。本発明の更なる目的は、部分の長さ方向に沿って分散値の変化が少ない部分を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、分散管理ファイバの正分散部分と負分散部分との間の接合部分におけるモードフィールド径（ＭＦＤ）の変化が相対的に小となるように導かれたファイバプロファイルを提供することである。モードフィールド半径が上記接合部分においてずれていることに関する問題が、以下に記載されている。
本発明の更なる目的は、タブレットに切断した時に、従来のプロファイルに比べて破裂が少ないコアケーネのプロファイルを提供することである。
【００１５】
上記の目的及びその他の目的を達成するように、本発明の第１実施例は、屈折率ｎｃｌを有する透明材料からなるクラッディングによって囲繞されている透明材料からなるコアを含む分散管理された光通信システムに使用される光ファイバの提供であって、
該コアが、半径の増加に従って３つの半径方向に隣接する領域を含み、
（ａ）（ｉ）Δｃ％＝１００・（ｎｃ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｃ％がゼロよりも大であり且つ略１．２未満にあるような最大屈折率値ｎｃと、
（ｉｉ）略２．３未満のアルファ値を有するアルファプロファイルと、を有する中心コア領域と、
（ｂ）Δｍ％＝１００・（ｎｍ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｍ％が−０．３以下となるような最小屈折率ｎｍを有し、且つ半径の増加に従って、第１、第２、第３、第４の半径方向に隣接する領域（以下「副領域」と称する）を含む、モート（ｍｏａｔ）領域と、
（ｃ）Δｒ％＝１００・（ｎｒ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｒ％がゼロよりも大であり且つ＋０．５未満となるような最大屈折率ｎｒを有する、環状領域と、からなり、
該モート領域は、
（ｉ）該第１副領域に亘って屈折率が減少し、
（ｉｉ）該第２副領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｉｉ）該第４副領域において屈折率がほぼ直線的に増加し、
（ｉｖ）該第３副領域がほぼ直線的な該第４領域と該第３領域とを滑らかに結合する移行領域である、ことを特徴とする。
【００１６】
ｎｃｌは、ファイバのクラッディングの屈折率の最小値であり、本明細書にて使用される。
本発明の第２実施例によれば、Δｍ％は、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．６に対してΔｍ％≦−０．５５、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．４５に対してΔｍ％≦−０．５０、
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．４に対してΔｍ％≦−０．４５、若しくは
Ｒｃ／Ｒｍ＜０．３に対してΔｍ％≦−０．３０という関係を充足し、
Ｒｃは、中心コア領域の外側の半径であり、Ｒｍはモート領域の外側の半径である、ことを特徴とする。
【００１７】
第３実施例によれば、本発明は、正分散を有する少なくとも１つの部分と負分散を有する少なくとも１つの部分とを有する分散管理された光ファイバの提供であって、
該ファイバ及び（又は）部分が、
（１）ファイバの全分散（すなわちＬｉ・Ｄｉ積の合計）が１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であり、
（２）ファイバの各部分に対する分散傾斜の大きさが０．０４ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満であり、
（３）負分散を有するファイバの各部分に対する分散値の標準偏差が０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であり、
（４）負分散を有するファイバの上記部分の長さ方向に亘る分散の大きさの最大値と最小値の間の差が０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であり、
（５）正分散を有するファイバ部分に対する分散値の標準偏差が０．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であり、
（６）正分散を有するファイバの上記部分の長さ方向に亘る分散の大きさの最大値と最小値の間の差が０．３ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満であり、及び（又は）
（７）正分散を有するファイバ部分のモードフィールド径の平均値が、負分散を有する部分のモードフィールド径の平均値から１０ミクロン未満だけ異なり、好ましくは６ミクロン未満だけ異なる、
という上記の特性の幾つか（好ましくはその全て）を有していることを特徴とする。
【００１８】
特性（３）及び（５）にて記載されている標準偏差は、ファイバの集合体（例えば少なくとも１０本のファイバ）のファイバ部分に対して分散値を得ることによって、且つその後に下記の式から標準偏差を計算して決定される。下記の式において、ｘｉは分散値であり、
【００１９】
【外１】
2004510175.tif 000003
は分散値の平均値であり、Ｎは数値の個数である。
【００２０】
【式１】
2004510175.tif 000004
上記式は、データ点の分布にかかわりなく（例えば、データが正常に分布していない場合においても）使用される。
分散値が、公知の様々な方法で測定されたグループ遅延から計算され得る。例えば、イーアイエー／ティーアイエー−４５５−１６９エー（エフオーティーピー−１６９）の「相シフト法による単一モード光ファイバの色分散測定」（ＥＩＡ／ＴＩＡ−４５５−１６９Ａ（ＦＯＴＰ−１６９）“Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ　ｍｏｄｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒｓ　ｂｙ　ｐｈａｓｅ　ｓｈｉｆｔ　ｍｅｔｈｏｄ”）に詳細に記載されている干渉計技術、若しくは１９９６年１１月１５日のオプチクスレター第２１巻第２１号のエル．エフ．モーレンナウア氏、ピー．ブイ．マニシェフ氏及びエム．ジェイ．ニューベルト氏による「光ファイバの分散マップの簡便且つ正確な測定方法」（Ｌ．Ｆ．Ｍｏｌｌｅｎａｕｅｒ，　Ｐ．Ｖ．Ｍａｍｙｓｈｅｖ　ａｎｄ　Ｍ．Ｊ．Ｎｅｕｂｅｌｔ，“Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｆａｃｉｌｅ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｍａｐｓ”，　Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ２１，　Ｎｏ．２１，　Ｎｏｖ．１５，　１９９６）に詳細に記載されている四波混合技術が使用できる。何れの技術においても、正分散及び負分散の両方を計算することに使用できる。干渉計技術は一般的に良好な空間分解能を有し、一方四波混合技術は良好な分散分解能を有する。特に、多数の測定値を平均化することによって、干渉計技術は１００ｍ未満のファイバ長に亘って分散値を計算することに使用できる。一方、四波混合技術を使用することによって、５００ｍよりも長いファイバ長に対して０．１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満の分解能を有する分散値を得ることが出来る。従って、上記の２つの技術の組合わせを使用することによって、５００ｍ未満の長さのファイバに対する分散値を容易に得ることが出来る。
【００２１】
様々な波長におけるグループ遅延の測定によって、波長に関するグループ遅延測定値の微分係数を得て分散を計算することが許容される。従って、波長に関して計算された分散の微分係数を得ることによって、分散傾斜を得ることができる。通常、絶対値の微分係数を得る代わりに、フィッティングルーチンが、測定されたグループ遅延に適合する様に使用され、その後に、波長に関するグループ遅延データに適合する微分係数を得ることによって、分散と分散傾斜が分析的に計算される。好ましくは、グループ遅延データが、先のパラグラフに記載された測定技術を使用することによって得られる。
【００２２】
モードフィールド径は、ニアフィールドにおけるモードフィールド径のペーターマンの第２定義を用いて決定される。１９８３年のエレクトロニックレター第１９巻、第７１２−７１４頁におけるケー．ペーターマン氏の記載（Ｋ．Ｐｅｔｅｒｍａｎｎ，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　１９８３，　Ｖｏｌ．１９，　ｐｐ．７１２−７１４）を参照すると良い。モードフィールド径に対する基準測定方法は、ファーフィールドにおける可変開口法（ＶＡＭＦＦ）である。モードフィールド径のペーターマンの第２定義は、分布に対して空間的な形状を呈しない数学的なモデルである。上記のニアフィールド定義は、ハンケル変換によってファーフィールドに関連している。モードフィールド径のペーターマンの定義に対するパスクの変換は、数値積分ルーチンを介して２次元のファーフィールドデータに直接的に適用される。１９８４年のエレクトロニックレター第２０巻、第１４４−１４５頁におけるシー．パスク氏の記載（Ｃ．Ｐａｓｋ，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　１９８４，　Ｖｏｌ．２０，　ｐｐ．１４４−１４５）を参照すると良い。ニアフィールドにおけるペーターマンのモードフィールド径は、ファーフィールドのｒｍｓ幅から計算される。
【００２３】
既に列挙された特性を有するファイバ及び（又は）ファイバ部分の屈折率プロファイルは、本発明の第１及び第２実施例によれば、上述されたものが好ましい。しかしながら、もし所望するのであれば、他のプロファイルが使用できる。一般的に、全プロファイルを形成する幾つかの領域つまり副領域における屈折率プロファイルの形状は、α−プロファイル、ステップ、曲線的なステップ、台形、及び曲線的な台形からなるグループから選択され得る。
【００２４】
本発明の第４実施例によれば、製造における変動に起因する光ファイバの分散の変化を減少させる方法の提供であって、
（ａ）中心コア領域、モート領域及び環状領域からなるファイバのプロファイルを選択するステップと、
（ｂ）ステップ（ａ）にて選択されたプロファイルをほぼ有するファイバを製造するステップと、を含み、
該中心コア領域が略２．３未満のアルファ値を伴うアルファプロファイルを有し、
ステップ（ｂ）にて製造されたファイバは、
（ｉ）分散傾斜の大きさが０．０４ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満であり、
（ｉｉ）分散の大きさが該ファイバの長さ方向に沿って変化し、前記長さ方向に亘る前記大きさの最大値と最小値の間の差分が０．５ｐｓ／ｎｍ−ｋｍ未満である、ことを特徴とする。
【００２５】
本発明の第５実施例によれば、シリカコアケーネからタブレットを製造する方法の提供であって、
（ａ）屈折率ｎｃｌを有するクラッディングを含むシリカコアケーネを提供するステップと、
（ｂ）該コアケーネから複数のタブレットを切断するステップと、を含み、
該シリカコアケーネが、中心コア領域、モート領域及び環状領域からなる屈折率プロファイルを有し、
（ｉ）該中心コア領域と該環状領域の両方は、実質的にゲルマニウムのみがドープされ、
（ｉｉ）該モート領域は、実質的にフッ素のみがドープされ且つΔｍ％＝１００・（ｎｍ２−ｎｃｌ２）／２ｎｃｌで表されるΔｍ％がΔｍ％＜０となるような最小屈折率値ｎｍを有し、
（ｉｉｉ）該中心コア領域は、略２．３未満のアルファ値を伴うアルファプロファイルを有する、ことを特徴とする。
【００２６】
上記方法で形成されたタブレットは、アルファ値が４より大である中心コア領域を有するものに匹敵するコアケーネから切断されたタブレットよりも小さい破裂性を呈する。
本発明のある好ましい実施例によれば、正分散を有する該ファイバ部分の少なくとも一部は、プロファイルＰ＋（ｒ）を有し、ここでｒがファイバの中心からの半径距離であり、負分散を有する該ファイバ部分の少なくとも一部は、プロファイルＰ−（ｒ’）を有し、ここでｒ’がファイバの中心からの半径距離であり、Ｐ＋とＰ−がほぼ同一であり、且つｒ’＝ξｒであり、ξは、１．０より大若しくは小となり得る定数である。他の方法を示すと、上記実施例によれば、ほぼ同一のプロファイル形状が、そのプロファイルのスケールを調整することによって（例えば、該部分を提供するように使用されたプリフォームのオーバクラッド直径を調整することによって）決定された部分によって呈される分散のタイプを用いて、負分散部分及び正分散部分に対して使用されている。
【００２７】
図１は、本発明の光ファイバ及びファイバ部分に対する特に好ましい屈折率プロファイルを示している。この図において使用されている符号は、以下のように対応している。
１０：ファイバの対称線に対してほぼ中心が合わせられた中心コア領域
１１，１２，１３，１４：モート領域における第１，第２，第３，第４副領域
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ：環状領域における適切な代替的なプロファイルの典型例
パラメータＲｃ，Ｒｍ，Ｒｒ，Δｃ％，及びΔｒ％に対する好ましい値が表１に記載されている。中心コア領域１０は、アルファプロファイルを有することが好ましい。公知の如く、アルファプロファイルは、次式で定義され得る。
【００２８】
【式２】
2004510175.tif 000005
上記式において、ｒ０は、プロファイルが最大となる位置、ｒ１はΔ（ｒ）％がゼロとなる位置であり、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲にあり、ｒｉはα−プロファイルの始点であり、ｒｆはα−プロファイルの終点であり、αは実数となっているべき指数である。本発明の好ましい実施例によれば、αは略２．３未満であり、好ましくは略２．０である。最も好ましくは、αは略１．５よりも大である。
【００２９】
図１に示される如く、コアは、中心コア領域、モート領域及び環状領域から成る。図１に更に示される如く、モート領域は、第１，第２，第３，第４副領域からなる。図１に示される如き組合わせで使用されても別々に使用されても、上記の配置は、コア領域及びモート領域に対して好ましい形態を示す。
図１に示される屈折率プロファイルは、導波路ファイバを伝播する信号光の特定のパワー分布を提供するように設計されている。上記パワー分布によって、予め選択された範囲の波長に亘って所望の分散および分散傾斜を有する導波路ファイバが得られる。同時に、導波路を進行する光信号のパワー分布は、（本発明の様々な実施例が単一モード導波路に限定されないものの、）予め選択された波長を越える単一モード操作、低減衰（減衰が例えば１５５０ｎｍにおいて略０．３４ｄＢ／ｋｍよりも大きくなく、好ましくは０．２５ｄＢ／ｋｍ未満である。）、及び適切に決定されたゼロ分散波長等の特徴を提供するように制御される。好ましい予め選択された波長範囲は、略１５００ｎｍから略１７００ｎｍ（最も好ましくは１５２０ｎｍから１６５０ｎｍ）であり、好ましいゼロ分散波長は、略１４００ｎｍ未満である。もし所望であれば、本発明の原理が他の波長範囲及び他のゼロ分散波長に適用することもできる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
添付された図面は、本明細書に組込まれ且つ１部を構成しており、且つ本発明の好ましい実施例を図示して詳細な説明の記載と共に本発明の原理の説明を示している。当然ながら、図面及び詳細な説明の記載は、本発明の説明のためのものであって、本発明を限定するものではない。
【００３１】
なお図３及び図４は、以下に記載するＣＰ及びＩＰプロファイルの概略的な線図である。上記プロファイルに対するパラメータは、表２及び表４に各々記載されている。これらの図中の横軸は、ファイバの中心線からの距離を示しており、縦軸はファイバのクラッディングの屈折率最小値に関するΔ％として表現された屈折率を示している。
【００３２】
領域半径と領域のデルタとの間の比を同一に保ちながら図３のプロファイルを拡大することによって、正分散／正分散傾斜ファイバ及び負分散／負分散傾斜ファイバの両方が得られる。図４のプロファイルは、上記の特性をも有し、且つプロファイルのデルタ及び（又は）領域半径の変化による分散特性の変化が少ないことも更に示している。
【００３３】
分散管理の最初の研究は、ファイバの長さ方向に沿って正分散及び負分散を有するファイバ部分を交互に設けることが目的であった。最新の研究において、ＷＤＭシステムの場合は分散傾斜の制御も重要であることが示された。アニス氏らによる上述した論文及び図２を参照すると良い。
換言すれば、１つの波長で正確に分散を管理するだけでなく、透過される光の全ての波長において正確に分散管理することも重要である。上記事項の実現によって、次に、分散管理ファイバの全体特性、すなわち、ファイバの正味の全分散傾斜がゼロに近いこと、が更に要求される。
【００３４】
上記の要求を達成する２つの可能性のある方法がある。１つの方法は、限定された分散（正部分に対する正と負部分に対する負）とゼロに近い分散傾斜を導くプロファイルを形成することである。第２の方法は、正部分と負部分において大きさが等しくて且つ反対の符号である分散傾斜を有することである。第２の方法そのものには、２つの表現を含むことが出来る。一方は正分散部分が正分散傾斜を有し且つ負分散部分が負分散傾斜を有するということであり、他方は正分散部分が負分散傾斜を有し且つ負分散部分が正分散傾斜を有するということである。特に、第１の表現は、第２の表現に比べて容易に達成される。
【００３５】
分散と分散傾斜の両方が同時に管理される分散管理ファイバを形成する最初の試みは、例えば単一モードファイバプロファイル（例えばコーニング社のＳＭＦ−２８ファイバのプロファイル）、非ゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ）等の標準プロファイルの第１部分を固定するように、該第１部分に対して同じ大きさで且つ反対の符号である分散特性を有する他の部分を合わせていた。上記標準プロファイルの全てが、正であり且つ＋０．０５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍよりも大なる分散傾斜値を有する故に、他の部分のプロファイルが−０．０５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満の負分散傾斜を有しなければならない。
【００３６】
上記レベルの負分散傾斜を有するプロファイルを設計することは可能である。しかしかしながら、上記プロファイルは、小なる有効領域（通常４０μ２未満）有する傾向があり、該傾向によって、負分散に対して小なる有効領域と大なる負分散傾斜とを有することが通常である。一方、標準プロファイルは、大なる有効面積（例えば５５μ２より大であり、更に８０μ２よりも大である）を有する傾向がある。
【００３７】
有効領域における上記の不適当な組合わせが、問題となり得る。上記問題は、２つの異なるプロファイルを有する２つのファイバ部分の間で発生するモードフィールド径（ＭＦＤ）ミスマッチと呼ばれる。モードフィールド径は、基本モードのフィールドがファイバのコア及びクラッディングでどの様に分布されるかを測定したものである。モードフィールド径がファイバ長に沿って任意の場所で突然変化した場合に、大なるモードフィールド径部分から小なるモードフィールド径部分に進行する光が、後方反射を受け、その後に過剰な損失並びに前方進行パルスと第２及び第４オーダの反射光との間の潜在的な干渉を受けることを、光学理論は予想している。
【００３８】
それ故に、損失を最小にするためには、分散管理ファイバの隣接する部分のモードフィールド径の間でミスマッチを小にするように維持することが重要である。上記のことは、２つの方法で達成され得る。一つの方法は、２つの部分のモードフィールド径がほぼ同一になるように形成することであり、他の方法はプロセスの間に又は２つのファイバを物理的に接続する（スプライシングとも呼ばれる）間の何れかにおいて断熱的なタッパー（ｔａｐｐｅｒ）を用いることである。本発明によれば、上記問題は、同一の有効領域を有するものの所望の分散特性をも依然として有する２つの部分を形成することによって解決されている。上述の如く、負分散傾斜を有する部分の有効領域が小である故、有効領域のミスマッチを減少させる唯一の方法は、正分散傾斜を有する部分の有効領域を削減することである。しかしながら、可能な限り最大の有効領域を有することによって、多くの利点（非線形効果を克服する利点を含む）が提供されることは、重要である。
【００３９】
本発明によれば、最良の折衷案は、負分散傾斜を有する部分の有効領域を最大にする一方で、モードフィールド径ミスマッチ問題を回避するように正分散傾斜を有する部分の有効領域が負部分の有効領域に充分に近似することを同時に達成することである。この折衷案を達成する好ましい方法は、該部分がゼロに非常に近い分散傾斜を有するか又は僅かに正及び僅かに負である傾斜を有するように２つの部分のプロファイルを設計することである。上記方法の１つによって、（以下に詳細に記載するが、）要求された様式の分散特性（例えば、正分散及び低い正又は負の傾斜を有し且つ負分散及び正又は負の分散傾斜を有するか、若しくはゼロに近い傾斜を有する正及び負分散）の両方に近づくプロファイルが設計される。
【００４０】
様々な光学特性要求を考慮に入れると、本発明によるプロファイルは、低い正分散傾斜及び負分散傾斜（及びゼロ分散傾斜である）を組合わせて正分散と負分散を達成し、且つこの２つの部分に実質的に整合する有効領域を有するように、設計されている。一方の上記のプロファイルは、（本明細書において、制御されたＤｉ／Ｓｉ／ＭＦＤｉプロファイル又は端に「ＣＰ」プロファイルと呼ばれており、）図３に示されている。プロファイルの様々な状況（つまりデルタ、幅及び中心コアアルファ（αｃ））は、表２に記載されている。
【００４１】
図３のＣＰプロファイルの重要な面は、コア半径を変化させることによって、正の分散及び分散傾斜値と負の分散及び分散傾斜値とを得ることが出来ることである。上記のことは表３に見られ、この表における分散及び分散傾斜値は、図３のプロファイルを有するファイバであり、且つ異なるオーバークラッド直径を有しその結果一定のファイバ直径に対して異なるコア／クラッド比となったファイバによって決定されている。
【００４２】
図３のプロファイルが分散管理ファイバに対する光学要求を解決するとしても、本発明の更に重要な形態、すなわちプロセス変動に対してプロファイルが反応しなくなるということは含まれていない。アニス氏らによる上述の文献に記載されている如く、設計された分散特性を有するファイバの部分の間で分散の制御を行うことに加えて、個々のファイバ部分をファイバの長さ方向に沿って分散変化を制御することも非常に重要である。実際、アニス氏らは、「誤りがない距離をより大にするための主な制限は、全長が形成されたファイバの局所的な分散変動である」と述べている。
【００４３】
スパン（ｓｐａｎ）の端部又はリンクにおける全ての残留分散が、所望の長さの分散補償ファイバを加えることによって効果的に管理することが出来るものとは異なり、プロセス変動に起因して局所的に発生する分散変化がランダムであり且つスパンの端部又はリンクにおいて効果的に管理することができない。故に、分散の局所的な変化の影響を減少させる唯一の方法は、第１部分が上記変化を有さないことである。
【００４４】
分散の局所的な変化を減少させる２つの方法がある。１つの方法は、製造プロセスを良好に制御することであり、他の方法は、製造プロセス変動に対して感度が低いプロファイルを設計することである。本発明は、後者の解決策を用いる。つまり、本発明は、プロセス変動に対して感度を低下させた分散管理ファイバの正部分と負部分に対するプロファイルを提供するように取り組んでいる。上記プロファイルを提供する設計規定は、以下のようにして開発された。
【００４５】
プロファイルの分散特性は、基本的に２つの種類に分けることが出来る。一方の種類は材料分散から発生し、他方は導波路分散から発生する。材料分散は、ファイバの製造に使用される材料にのみ依存し、あらゆる光ファイバのほとんどの部分が純シリカで形成されているように、材料分散特性は、シリカの分散特性によってほぼ支配され、操作することが困難である。
【００４６】
他方、導波路分散は、プロファイル設計によって多いに操作できる。実際に、導波路分散を使用することによって、分散シフトファイバがまず製造された。多数の部分に対して製造工程の変動のみが、導波路分散に影響を及ぼす。材料分散の上記影響が、小であり且つ全ての実際的な目的に対して無視できる。従って、プロセス変動に対して感度を低下させることは、導波路分散の適切な制御によって達成することができる。
【００４７】
上述の事項を念頭において、（１）プロファイル特性が、低い正分散及び負分散傾斜を達成する必要があるということ、及び（２）プロファイル特性が、プロセス変動に対する感度を減らすように導くこと、について記載する。その後に、所望の光学特性とプロセス変動に対して所望の低い感度の双方を有するプロファイルの設計について述べる。
【００４８】
図３に示されたタイプの区分分けされたコアプロファイルの４つの異なる特徴が、低い正及び負分散傾斜を達成するように使用することができる。これらは、（１）中心コア領域とモート領域の間で急に変化すること（数学的な用語では、これは、中心コア領域に対するアルファが大なる値を有することを意味する）、
（２）可能な限り低い値となるようにモート領域の深さを増加させていること、
（３）コア／モート比を減少（つまり、モート領域に対してコア領域の大きさを削減）させていること、
（４）モート領域の端部の点から小なる距離だけ離れた位置に配置された環状領域のピークを有すること、である。
【００４９】
上記の４つの技術のうち、最初の３つは４番目のものに比べて分散傾斜値に強く影響する。
一方、プロセス変動に対して最小の感度を有するプロファイルは、プロファイルの様々な領域の間に非常に漸進的に変化している。より漸進的な変化は、プロセス変動に抗するという観点から好ましい。漸進的な変化は、ファイバを進行する信号の強度が高い場合により重要であることを記載しておく。これは、次のことを意味している。中心コア領域とモート領域の間の変化を管理することが、モート領域と環状領域との間の移行を管理することよりもより重要であり、次に、モート領域と環状領域との間の移行を管理することが、環状領域とこれを超える次の領域との間の移行よりも重要である、ということを意味している。数学的な表現では、上記のことは、次式を最小にすることと解釈される。
【００５０】
【式３】
2004510175.tif 000006
上記式において、ｎ（ｒ）は屈折率プロファイルであり、Ｉ（ｒ）は光強度プロファイルであり且つｒはファイバの中心からの半径距離である。
プロセス変動に対して感度が低いプロファイルへの要求を、低い負分散傾斜に対して低い正分散傾斜を達成するプロファイルへの要求と比較すると、一方の要因が他方と争うことになる。つまり、中心コア領域とモート領域の間の移行において、低い分散傾斜値が鋭い変化を要求することで達成される一方で、感度を低下させることが漸進的な変換を要求することで達成される。
【００５１】
しかしながら、低い正及び負の分散傾斜を達成する１つより多くの方法がある。これらの他の方法を用いることによって、本発明は、所望の分散傾斜値を得るだけでなくプロセス変動に対して感度を所望となるように低下させることもできる。
図４は、所望の分散特性を有し且つプロセス変動に対して感度を低下させるという上記２つの目標を達成するように設計されたプロファイル（本明細書において「プロセス変動に対して感度が低いプロファイル」又は単純に「ＩＰ」プロファイルと呼ばれる）を示している。プロファイルの様々な面（つまりデルタ、幅及び中心コアアルファ（αｃ））は、表４に記載されている。表４に示されたタイプのプロファイルを有するファイバは、＋１２から−３０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲の分散値と０．０３ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍ未満の分散傾斜値を得ることができる。
【００５２】
図５において、上記プロファイルから製造されたファイバの分散及び分散傾斜特性は、図３に示されたプロファイルを有するように製造されたファイバの分散及び分散傾斜特性と比較される。当該図から明確になるように、２つのプロファイルは類似の分散及び分散傾斜特性を呈する。
しかしながら、重大なことに、プロセス変動に対する２種類のプロファイルの感度を分析することによって、図４のプロファイルが図３のプロファイルに比べて非常に優れているということを示している。比較の詳細が、表５に記載されている。この表中のデータは、２種類のプロファイルの分散及び分散傾斜を説明するために数値シミュレーションを用いて得られた。その後に、プロファイルの異なる面が個々に（中心コアデルタ及び幅、モートデルタ及び幅、環状デルタ及び幅）変化したものとして、分散の変化が計算された。摂動理論を用いることによって、屈折率プロファイルの様々なデルタ及び幅の小なる変化に対して示すことができ、上記の各々に起因する導波路の分散の変化が、個々に相互に独立し、故に直交位相（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）に加えられ得る。分散の全体の変化に対して表５に記載されている値は、上記の方法で得られた様々な幅及びデルタの変量の与えられた組合わせに対して期待されたものである。
【００５３】
表５から明かな如く、図４のＩＰプロファイルは、図３のＣＰプロファイルよりも４倍近く感度が低い。ファイバが遭遇するあらゆるランダムな変化（例えば工程中又は被覆等の後工程中の摂動に起因する変動）に対して、図４のプロファイルを用いて製造されたファイバは、図３のプロファイルを用いて製造されたファイバに比べて感度が低いことが、上記分析によって示されている。
【００５４】
図４のプロファイルの更なる特徴は、分散管理ファイバの個々の部分を形成するように使用されたガラスロッド（コアケーネ）を方形切断／鋸切断する間に破裂することに対して強く抵抗するということである。ＣＰプロファイルと比較してＩＰプロファイルが改善された性質を示す理由は、ＩＰプロファイルのコアの様々な領域におけるドーパントの濃度プロファイルがＣＰプロファイルの濃度プロファイルよりも変化が緩慢であるという事実による。亀裂が入っているケーネの分析によって、亀裂が、再線引きステージの間にケーネに誘導された熱残留応力に起因するものであることが示された。ゲルマニウム及びフッ素がドープされたシリカの熱特性が大きく異なることに起因して、上述の残留応力が、特に切断に寄与するようになる。
【００５５】
緩く変化する濃度プロファイルの使用によって、ケーネの異なる領域の間の面において大なる応力が排除され、その結果破裂に対してより抵抗するケーネが提供される。上記のことは、ゲルマニウムがドープされた中心コア領域とフッ素がドープされたモート領域の間の移行領域において特に重要である。図６は、ケーネ２１の一般的な破裂面２０を示しており、該ケーネは中心コア領域とモート領域の間に上記の様な変化が緩い濃度プロファイルを有さない図３に示されたタイプのプロファイルを有している。
【００５６】
表６は、精選品の百分率という表現で、図３及び４のＣＰ及びＩＰプロファイルに対する統計を記載している。精選品の割合は、一般的に、亀裂が発生することなく方形切断及びスライスプロセスを生き残るケーネの百分率に対応する。この表から非常に明白である如く、図４のＩＰプロファイルを用いて製造されたケーネは、図３のＣＰプロファイルによって製造されたケーネよりも、破裂に対して非常に強固である。図３及び４を比較すると、Δ％が、図３において略０．２μｍ未満において略０．６から−０．３に落込んでいるいることを注記しておく。つまり、図３のプロファイルの傾斜は略４．５である。一方、図４のプロファイルの傾斜は、中心コア領域からモート変換領域まで非常に小さい。
【００５７】
本発明の分散管理ファイバ及びファイバ部分は、公知の様々な材料及び方法を用いて製造することが出来る。例えば、上述した米国特許出願第０８／８４４，９９７号に記載されている方法は、本発明の実施に使用することができる。同じ譲受人に譲り受けられ且つ同時継続中の米国特許出願第０９／２３９，５０９号（１９９９年１月２８日に出願され、且つ表題が「低い傾斜の分散管理導波路」）において、他の方法が記載されている。もちろん、上記出願に開示されているものとは異なる他の方法が、本発明の実施に使用され得る。
【００５８】
本発明の好ましい実施例及び他の実施例が本明細書に記載されているものの、更なる実施例が、特許請求の範囲によって規定される発明の範囲から離れることなく当業者によって理解され得る。
【００５９】
【表１】
2004510175.tif 000007
【００６０】
【表２】
2004510175.tif 000008
【００６１】
【表３】
2004510175.tif 000009
【００６２】
【表４】
2004510175.tif 000010
【００６３】
【表５】
2004510175.tif 000011
【００６４】
【表６】
2004510175.tif 000012
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により設計された光ファイバ又はファイバ部分の屈折率プロファイルの概略的な線図である。
【図２】部分毎を基本に分散と分散傾斜の両方が管理された分散管理ファイバの概略的な線図である。
【図３】ＣＰプロファイルの概略的な線図である。
【図４】ＩＰプロファイルの概略的な線図である。
【図５】図３のプロファイル（ＣＰデータ点）若しくは図４のプロファイル（ＩＰデータ点）の何れかを有するファイバに対する分散傾斜対分散のプロットである。
【図６】図３のプロファイルを有するケーネのゲルマニウムがドープされた中心コア領域とフッ素がドープされたモート領域の間の中間面に発生した亀裂を示した図である。図４のプロファイルを有するケーネに対して、亀裂は発見されなかった。
【図１】
2004510175.tif 000013
【図２】
2004510175.tif 000014
【図３】
2004510175.tif 000015
【図４】
2004510175.tif 000016
【図５】
2004510175.tif 000017
【図６】
2004510175.tif 000018
【国際公開パンフレット】
2004510175.tif 000019
2004510175.tif 000020
2004510175.tif 000021
2004510175.tif 000022
2004510175.tif 000023
2004510175.tif 000024
2004510175.tif 000025
2004510175.tif 000026
2004510175.tif 000027
2004510175.tif 000028
2004510175.tif 000029
2004510175.tif 000030
2004510175.tif 000031
2004510175.tif 000032
2004510175.tif 000033
2004510175.tif 000034
2004510175.tif 000035
2004510175.tif 000036
2004510175.tif 000037
2004510175.tif 000038
2004510175.tif 000039
2004510175.tif 000040
2004510175.tif 000041
2004510175.tif 000042
2004510175.tif 000043
2004510175.tif 000044
2004510175.tif 000045
2004510175.tif 000046
2004510175.tif 000047
2004510175.tif 000048
2004510175.tif 000049
2004510175.tif 000050
2004510175.tif 000051
2004510175.tif 000052
2004510175.tif 000053
2004510175.tif 000054
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004510175.tif 000055
【国際調査報告】
2004510175.tif 000056
2004510175.tif 000057
2004510175.tif 000058
2004510175.tif 000059
2004510175.tif 000060