(57)【要約】相対的に大なる有効断面積と低い分散を有するシングルモード光導波路ファイバは、それぞれ半径、相対屈折率分布及び相対屈折率パーセントを有する少なくとも２つのセグメントを有するセグメントコアを含む。この導波路ファイバは、相対屈折率を有し、前記コアに接し且つこれを包囲するクラッド層を含む。前記屈折率分布は、約１５５０ｎｍの波長で約１１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散、約１５５０ｎｍの波長で約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内の全分散スロープを与える。屈折率分布は、更に、約６０μｍ２以上の有効断面積、及び、約１５５０ｎｍの波長で０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を与える。
2004520607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモード光導波路ファイバであって、
半径、屈折率分布及び相対屈折率パーセントを画定する中央セグメントを有するセグメントコアと、
前記コアに接し且つこれを包囲して半径を画定するとともに屈折率分布及び相対屈折率パーセントを有するクラッド層と、を含み、
前記屈折率分布は、
約１５５０ｎｍの波長で約１１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散、
約１５５０ｎｍの波長で約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内の全分散スロープ、
約６０μｍ２以上の有効断面積、及び、
約１５５０ｎｍの波長で０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を与える、ことを特徴とするシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項２】
前記屈折率分布は、約０．０１ｐｓ／（ｋｍ）１／２から約０．２５ｐｓ／（ｋｍ）１／２の範囲内の偏光モード分散を更に与える屈折率分布であることを特徴とする請求項１記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項３】
前記屈折率分布は、約１２８０ｎｍのケーブルカットオフを更に与える屈折率分布であることを特徴とする請求項２記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項４】
前記屈折率分布は、約９．０μｍから約１０．２μｍの範囲内のモードフィールド径を更に与える屈折率分布であることを特徴とする請求項３記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項５】
前記コアは、前記中央セグメントと接する第１環状セグメントを含むことを特徴とする請求項４記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項６】
前記コアは、前記第１環状セグメントと接する第２環状セグメントを含むことを特徴とする請求項５記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項７】
前記コアの前記セグメントのうちの少なくとも１つは、α−分布を有することを特徴とする請求項６記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項８】
前記中央セグメントはα−分布を有し、前記第１環状セグメントはステップ分布を有し、第２環状セグメントはステップ分布を有することを特徴とする請求項７記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項９】
前記コアは、前記第２環状セグメントと接する第３環状セグメントを含むことを特徴とする請求項８記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１０】
前記中央セグメント、前記第１環状セグメント、第２環状セグメント及び第３環状セグメントの各々は、ステップ分布を有することを特徴とする請求項９記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１１】
前記コアのすべてのセグメントの前記相対屈折率は、正であることを特徴とする請求項１０記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１２】
前記コアの前記セグメントのうちの少なくとも１つは、α−分布であることを特徴とする請求項１１記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１３】
前記コアセグメントはα−分布を有し、前記第１環状セグメントはステップ分布を有し、前記第２環状セグメントはステップ分布を有し、前記第３環状セグメントはステップ分布を有することを特徴とする請求項１２記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１４】
前記コアのすべてのセグメントの前記相対屈折率は、正であることを特徴とする請求項１３記載のシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１５】
シングルモード光導波路ファイバであって、
半径、屈折率分布及び相対屈折率パーセントを画定する中央セグメントを有するセグメントコアと、
前記コアに接し且つこれを包囲して半径を画定するとともに屈折率分布及び相対屈折率パーセントを有するクラッド層と、を含み、
前記中央セグメントの前記半径及び前記相対屈折率パーセントについては、
前記相対屈折率が約０．３５％から約５５％の範囲内、及び、
前記外側半径が約３．５μｍから約４．５μｍの範囲内であり、
前記屈折率分布は、
約１５５０ｎｍの波長で約１１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散、
約１５５０ｎｍの波長で約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内の全分散スロープ、
約６０μｍ２以上の有効断面積、及び、
約１５５０ｎｍの波長で０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を与える、ことを特徴とするシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１６】
シングルモード光導波路ファイバであって、
半径、屈折率分布及び相対屈折率パーセントを画定する中央セグメントを有するセグメントコアと、
前記コアに接し且つこれを包囲して半径を画定するとともに屈折率分布及び相対屈折率パーセントを有するクラッド層と、を含み、
前記コアは、前記中央セグメントを包囲する第１環状セグメントを含むとともに相対屈折率パーセント、内側半径及び外側半径を有し、
前記第１環状セグメントの前記半径及び前記相対屈折率パーセントについては、前記相対屈折率が約０％から約０．１％の範囲内、前記外側半径が約６．０μｍから約１２．０μｍの範囲内であって、
前記屈折率分布は、
約１５５０ｎｍの波長で約１１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散、
約１５５０ｎｍの波長で約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内の全分散スロープ、
約６０μｍ２以上の有効断面積、及び、
約１５５０ｎｍの波長で０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を与える、ことを特徴とするシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１７】
シングルモード光導波路ファイバであって、
半径、屈折率分布及び相対屈折率パーセントを画定する中央セグメントを有するセグメントコアと、
前記コアに接し且つこれを包囲して半径を画定するとともに屈折率分布及び相対屈折率パーセントを有するクラッド層と、を含み、
前記コアは、前記第１環状セグメントを包囲する第２環状セグメントを含むとともに相対屈折率パーセント、内側半径及び外側半径を有し、
前記第２環状セグメントの前記半径及び前記相対屈折率パーセントについては、前記相対屈折率が約０．１％から約０．２％の範囲内、中心半径が約８．０μｍから約１０．０μｍの範囲内、幅が約０．５μｍから約４．０μｍの範囲内であり、
前記屈折率分布は、
約１５５０ｎｍの波長で約１１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散、
約１５５０ｎｍの波長で約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内の全分散スロープ、
約６０μｍ２以上の有効断面積、及び、
約１５５０ｎｍの波長で０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を与える、ことを特徴とするシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１８】
シングルモード光導波路ファイバであって、
半径、屈折率分布及び相対屈折率パーセントを画定する中央セグメントを有するセグメントコアと、
前記コアに接し且つこれを包囲して半径を画定するとともに屈折率分布及び相対屈折率パーセントを有するクラッド層と、を含み、
前記コアは、前記第２環状セグメントを包囲する第３環状セグメントを含むとともに相対屈折率パーセント、内側半径及び外側半径を有し、
前記第３環状セグメントの前記半径及び前記相対屈折率パーセントについては、前記相対屈折率が約０％から約０．０３％の範囲内、中心半径が約１０μｍから約１５μｍの範囲内、幅が約３．０μｍから約１２．０μｍの範囲内であり、
前記屈折率分布は、
約１５５０ｎｍの波長で約１１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散、
約１５５０ｎｍの波長で約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内の全分散スロープ、
約６０μｍ２以上の有効断面積、及び、
約１５５０ｎｍの波長で０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を与える、ことを特徴とするシングルモード光導波路ファイバ。
【請求項１９】
半径、屈折率分布及び相対屈折率パーセントを有する中央セグメントを有するセグメントコアと、半径、屈折率分布及び相対屈折率パーセントを有し前記コアに接し且つこれを包囲するクラッド層とを有する光導波路ファイバと、送信機と、受信機と、を含む光ファイバ通信システムであって、
前記屈折率分布は、
約１５５０ｎｍの波長で約１１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散、
約１５５０ｎｍの波長で約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内の全分散スロープ、
約６０μｍ２以上の有効断面積、及び、
約１５５０ｎｍの波長で０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を与える屈折率分布であることを特徴とする光ファイバ通信システム。
【請求項２０】
前記光導波路ファイバの前記中央セグメントの前記半径及び前記相対屈折率パーセントについては、相対屈折率が約０．３５％から約０．５５％の範囲内、及び、外側半径が約３．５μｍから約４．５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１９記載の光ファイバ通信システム。
【請求項２１】
前記光導波路ファイバの前記コアは、前記中央セグメントを包囲する第１環状セグメントを含むとともに相対屈折率パーセント、内側半径及び外側半径を有し、前記第１環状セグメントの前記半径及び前記相対屈折率パーセントについては、前記相対屈折率が約０％から約０．１％の範囲内、及び、前記外側半径が約６．０μｍから約１２．０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１９記載の光ファイバ通信システム。
【請求項２２】
前記光導波路ファイバの前記コアは、前記第１環状セグメントを包囲する第２環状セグメントを含むとともに相対屈折率パーセント、内側半径及び外側半径を有し、前記第２環状セグメントの前記半径及び前記相対屈折率パーセントについては、前記相対屈折率が約０．１％から約０．２％の範囲内、中心半径が約８．０μｍから約１０．０μｍの範囲内、及び、幅が約０．５μｍから約４．０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１９記載の光ファイバ通信システム。
【請求項２３】
前記光導波路ファイバの前記コアは、前記第２環状セグメントを包囲する第３環状セグメントを含むとともに相対屈折率パーセント、内側半径及び外側半径を有し、前記第３環状セグメントの前記半径及び前記相対屈折率パーセントについては、前記相対屈折率が約０％から約０．０３％の範囲内、中心半径が約１０．０μｍから約１５．０μｍの範囲内、及び、幅が約３．０μｍから約１２．０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１９記載の光ファイバ通信システム。
【発明の詳細な説明】
本出願は、２０００年１０月１１日に出願された米国仮特許出願第６０／２３９，５６３号についての利益及び優先権を請求する。
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムに使用されるシングルモード光導波路ファイバに関し、詳細には、非線形分散の影響を減じて、大なる有効断面積と低減衰とを具備した導波路ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重化技術がメトロポリタンエリアネットワークで使用される通信システムにおいて一般的に必要とされている。この種のシステムのデータレートは高く、バンド幅の需要が大容量伝送能力を提供するために大である。メトロポリタンエリアネットワーク内で使用される基本ファイバであったシングルモード光導波路ファイバでは、安価で製造容易な直接変調型ＤＦＢレーザ（分散帰還型レーザ）を使用することができず、重大な障害を生じている。直接変調ＤＦＢレーザを使用することにより、その大きな線形分散故に非線形分散効果と同程度の信号品質の劣化が生じてしまう。故に、より高価な外部調整された送信機又は電界吸収型ＤＦＢレーザを使用しなければならないのである。
【０００３】
多重伝送のために適切な導波路ファイバを与えるためには、全分散がゼロではないが、小さくなされる必要があって、且つ、動作波長窓に亘って低い傾斜（スロープ）を有していなければならない。動作波長バンドに亘って全分散をゼロではなく維持することで、四光波混合による非線形分散効果を制限できる。
分散を減じることを目的に導波路ファイバを設計するときに、他のいくつかの非線形光学効果を考慮しなければならないが、更に、多重化技術を利用する際の直接変調型ＤＦＢレーザとの使用互換性についても考慮しなければならない。これら非線形光学効果は、四光波混合、自己位相変調、相互位相変調及び非線形散乱を含む。
【０００４】
通常、大なる有効断面積（Ａｅｆｆ）を有する光導波路ファイバは、多重化技術を利用したシステムの信号の劣化を生じさせる自己位相変調、四光波混合、相互位相変調及び非線形散乱プロセスを含む非線形光学効果を減じる。非線形光学効果を制限すると共に、セグメントコアを有する導波路ファイバは一般に大なる有効断面積を提供することができる。
【０００５】
これらの非線形効果の数学的な記述は、Ｐ／Ａｅｆｆの比を含む。ここで、Ｐは光パワーである。例えば、非線形光学効果は、式ｅｘｐ ［Ｐ×Ｌｅｆｆ／Ａｅｆｆ］を含んで記載され得る。ここで、Ｌｅｆｆは実効長である。故に、Ａｅｆｆの増加は、光信号の劣化に対する非線形性の寄与の減少を生じさせる。
情報容量をより大きく且つ光源（例えば直接的に調整されたＤＦＢレーザ）のコストを減少させるための業界の要求がシングルモード光導波路ファイバ屈折率分布デザインの再評価をもたらせた。この再評価の焦点は、以下のような光導波路を提供することである。すなわち、
−上記した如き非線形効果を減じること、
−規格のシングルモード光ファイバよりも低い分散を有すること、
−低ピーク減衰（ＬＷＰ）であって全バンド波長分割多重アプリケーションに使用され得ること、
−１３１０ｎｍシステムにも互換性を有すること、
−例えば、高強度、優れた疲労抵抗性及び曲げ抵抗性などの所望の導波路特性を有すること、である。
【０００６】
低コストであることに加え、柔軟性の観点から製造が比較的容易でありながら分散の管理が可能な導波路デザインが好ましい。本願明細書において記載されているデザインは、導波路分散が全分散を正と負の値の間で交互に導波路ファイバ長に沿って変化する分散マネージメント手法において非常に適している。
本願明細書に完全に記載されているかの如く、引用することで本願中に取り入れられるバガバチュラ（Ｂｈａｇａｖａｔｕｌａ）氏の米国特許第４，７１５，６７９号は、導波路ファイバデザインの柔軟性を提供するための明確な分布を有するコアセグメントによって導波路ファイバコアに構成を付加する概念を開示している。セグメントコア概念は、例えば本願明細書において記載されている如き導波路ファイバ特性の非凡な組合せを達成するために使用され得る。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、相対的に大なる有効断面積を有する相対的に低い全分散（導波路分散及び材料分散の合計）の利益を提供するシングルモード光導波路ファイバに対する要求を満たす。
本発明は、セグメントコアを含むシングルモード光導波路ファイバに関する。セグメントの各々は、屈折率分布、相対屈折率パーセント及び内部半径及び外部半径によって記載される。光導波路ファイバは、コアを包囲するとともにこれに接するとともに屈折率分布を有するクラッド層を更に含む。
【０００８】
好適な実施例において、屈折率分布は、約１５５０ｎｍの波長で約１１ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内の全分散、約１５５０ｎｍの波長で約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内の全分散スロープ、６０μｍ２以上の有効断面積、約１５５０ｎｍの波長で０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰を与えるように選択されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、当業者であれば詳細な説明から明らかになるであろう。また、特許請求の範囲及び添付の図面とともに、以下の詳細な説明に記載される本発明を実践することによって認識されるであろう。
【００１０】
前述の説明は、本発明の典型例にすぎず、特許請求の範囲によって定義される本発明の性質及び特徴の理解のための概要を与えることを意図していると理解されるであろう。添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために含まれて、取り入れられて本願明細書の一部を構成する。図面は、本発明のさまざまな特徴及び実施例を示し、発明の詳細な説明と共に本発明の原理及び動作の説明を与える。
（定義）
以下の定義は、従来技術においても共通して使用される。
−コアのセグメントの半径は、セグメントを構成する材料の屈折率の区間で定義される。特定のセグメントは、起点及び終点屈折率ポイントを有する。中央セグメントの起点は、中心線にあるので中央セグメントはゼロの内側半径を有する。中央セグメントの外側半径は、導波路中心線から中央セグメントの屈折率の終点まで線引きされる半径である。中心線から離れた位置に起点を有するセグメントでは、導波路中心線からその起点屈折率ポイント位置までの半径を当該セグメントの内側半径とする。同様に、導波路中心線からセグメントの終点屈折率ポイント位置までの半径がセグメントの外側半径である。セグメントの半径は、いくつかの方法で便宜的に定義され得る。本願において、半径は、図及び以下の記載に従って定義される。
−屈折率分布を記載するために使用されるセグメント半径及び屈折率の定義は、本発明を制限するものではない。モデル計算を実行する際には一貫した用語が使用される必要があるので、本願明細書において定義を与える。以下の表に記載されたモデル計算は、図において参照符を付されるとともに詳細な説明において記載された幾何学図形の定義を使用して行われる。
−有効断面積は一般的に以下の如く定義される。
【００１１】
【数１】
2004520607.tif 000003
ここで、積分範囲は０から∞、Ｅは伝播光と関連する電界である。
−モードフィールド直径Ｄｍｆは、ＰｅｔｅｒｍａｎＩＩ法を用いて計測された。ここで、
２ｗ＝Ｄｍｆ
【００１２】
【数２】
2004520607.tif 000004
積分範囲は０から∞である。
−本願明細書において使用されるセグメントΔ％の屈折率は、以下の式で定義される。
【００１３】
【数３】
2004520607.tif 000005
ここで、ｎｉはｉで示される屈折率分布セグメントの最大屈折率、相対屈折率ｎｃはクラッド層の最小屈折率であるとする。セグメントのすべての位置は、関連した相対屈折率を有する。最大相対屈折率は、概形が公知のセグメントを便宜的に特徴づけるために使用される。
−屈折率分布又は分布の術語は、コアの選択されたセグメントに亘るΔ％若しくは屈折率と半径との間の関係である。
−α分布の術語は、以下の式によって表され得る屈折率分布を参照する。
【００１４】
ｎ（ｒ）＝ｎｏ（１−Δ［ｒ／ａ］α）
ここで、ｒはコア半径、Δは上記した定義、ａは分布セグメントの終点位置である。α分布の始点位置でのｒの値は分布セグメントの起点位置と一致するように選択される。αは分布形状を定義する指数である。他の屈折率分布はステップ屈折率、台形屈折率及び丸めステップ屈折率を含む。ここで、「丸め」は、通常、急激に屈折率が変化する領域にドーパントを拡散させることによる。
−全分散は、導波路分散及び材料分散の代数和として定義される。全分散は、従来技術ではクロマチック分散とも称する。全分散の単位は、ｐｓ／ｎｍ−ｋｍである。
−屈折率分布は、形状の異なる関連した実効屈折率分布を一般的に有する。導波路特性を変えることなく、その関連した屈折率分布のために、実効屈折率分布は置換され得る。
−導波路ファイバの曲げ抵抗性は、定められたテスト条件の下で誘発された減衰として表される。本願明細書において参照される曲げ試験は、曲げに対する導波路ファイバの相対的な抵抗性を比較するために使用されるピン配列曲げ試験である。まず、この試験を実行するために、減衰損失は実質的に曲げ損失を誘起されていない導波路ファイバで測定される。続いて、この導波路ファイバは、ピン配列の間を蛇行して織り込まれて再び減衰が測定される。曲げによって誘起される損失は、２回測定された減衰値における差である。ピン配列は、一列に配置された一組１０本の円筒ピンであって、平面上に固定された位置を維持している。ピン間隔は、中心と中心との間で５ｍｍである。ピン直径は、０．６７ｍｍである。この試験の間、蛇行して織り込まれた導波路ファイバを、ピンとファイバとの間の接触するピン表面の部分に適合させるために充分な張力が印加される。
【００１５】
本願中に記載され、開示されるセグメントコア光導波路は、一般にセグメント化されたコアを有する。セグメントの各々は、屈折率分布、相対屈折率パーセントΔｉ％及び外側半径ｒｉ（図５）によって記載される。（セグメントの内側半径は、中央セグメントの場合には中心線であって、その他の場合はその前のセグメントの外側半径である。ここで、セグメントの数え方は、導波路の中心線から外側へ向かって数える。）ｒ及びΔの添え字ｉは、特定のセグメントを参照する。セグメントは、導波路長軸中心線を含む最も奥のセグメントから初めて、１からｎの番号が付される。ｎｃの屈折率を有するクラッド層がコアを包囲している。
【００１６】
コアの各々のセグメントの半径、相対屈折率パーセント及び屈折率分布は、１５５０ｎｍで０．２２ｄＢ／ｋｍ以下の減衰、約１２７０ｎｍから約１３５０ｎｍの範囲内にあるゼロ分散波長、１５５０ｎｍで約１１．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍから約１４．０ｐｓ／ｎｍ−ｋｍの範囲内にある全分散、１５５０ｎｍで約０．０４５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍから約０．０５５ｐｓ／ｎｍ２−ｋｍの範囲内にある全分散スロープ、１５５０ｎｍで６０μｍ２よりも大なる有効断面積、ケーブル化された状態で約１２８０ｎｍ未満のファイバのカットオフ波長、及び、約０．１ｐｓ／（ｋｍ）１／２から約０．２５ｐｓ／（ｋｍ）１／２の範囲内の偏光モード分散、を与えるように選択される。本願の新規なセグメントコアデザインは、上記した要求される特性カタログを呈する。
【００１７】
コア屈折率分布の一般的な表現は、導波路半径に対する相対屈折率パーセントを示す図１において示される。図１は単一のセグメントコアのみを図示しているが、機能的な要求は単一のセグメントよりも数多くのセグメントを有するコアを形成することによって達成されてもよいと理解される。しかしながら、より少ないセグメントを有する実施例の方が一般的には製造がより容易であるが故に好まれる。
【００１８】
この新規な導波路ファイバの屈折率分布の構成上の特徴は、正のΔ％を有するコアセグメント１０によって示される。図示した導波路ファイバコアの中央セグメント１０は、α形状分布を有する。この屈折率分布は、要求される導波路ファイバ特性を与えるコアデザインとなるように調整され得る。
図２は、新規な導波路ファイバコアデザインの他のシングルセグメントバリエーションを示している。このデザインにおいて、当該新規な導波路ファイバはα形状分布を有する中央コアセグメント２０を含む。
【００１９】
図３は、新規な導波路ファイバコアデザインの３セグメントコアバリエーションを示している。このデザインにおいて、新規な導波路ファイバのコアは、中央セグメント３０と、中央セグメント３０と隣接してこれを包囲する第１環状セグメント３２と、第１環状セグメント３２と隣接してこれを包囲する第２環状セグメント３４と、を含む。中央セグメント３０は、α形状分布を有する。また、第１環状セグメント３２及び第２環状セグメント３４は、それぞれステップ形状分布を有する。
【００２０】
図４は、新規な導波路ファイバコアデザインの他の３セグメントコアバリエーションを示す。この場合、コアは中央セグメント４０、第１環状セグメント４２及び第２環状セグメント４４を有する。中央セグメント４０は、α形状分布を有する。また、第１環状セグメント４２及び第２環状セグメント４４は、それぞれステップ形状分布を有する。以下の実施例において議論される如く、各々の上記実施例と関連する特性は互いに変化する。
【００２１】
図１、２、３及び４のそれぞれの線１２、２２、３６及び４６は、セグメントのΔ％の特性を算出するために使用されるクラッドの屈折率を表していることに注意すべきである。更に、中心線屈折率低下領域１４、２４、３８及び４８と同様に、図１、２、３及び４の分布の角の丸めは、導波路ファイバの製造工程の中でドーパントを拡散させることで達成し得る。例えば、ドーピングステップでこの種の拡散を補償し得るが、必ずしも必要条件ではない。コンピュータモデルは、分布の「丸め」を考慮して調整され得る。このような補償は、「丸め」が計算されたファイバ特性において大きな変化を生じさせる場合になされる。
（実施例１）
図１は、単一の中央セグメント１０と内側クラッド１２とを有する新規な導波路コアの実施例である。中央コア又は第１セグメント１０は、約０．６６％の相対屈折率Δ１、及び、約４．７μｍの外側半径（ｒ１）５０（図５）を有する。中央セグメント１０の外側半径（ｒ１）は、内側クラッド１２の内側半径でもある。故に、半径ｒ１は、中央セグメント１０及び内側クラッド１２の交差位置である。この場合、交差位置は、中央セグメント１０の屈折率分布から外挿して垂下した線１６と、屈折率分布の最も負の位置を通る軸について定義された水平軸１８（図示された実施例では、０％である）との交点として定義される。
【００２２】
コンピュータモデルを使用して算出された図１の導波路ファイバの特性が表１に与えられる。
【００２３】
【表１】
2004520607.tif 000006
この例では、有効断面積は約６７．８μｍ２、ピン配列曲げ損失が約６．６ｄＢ、及び、結果として生じる導波路の減衰は約０．２０１ｄＢ／ｋｍである。
（実施例２）
中央セグメント２０を有する新規な導波路の他の実施例が図２に示される。この実施例において、中央セグメント２０は、約０．５７の正の相対屈折率Δ１％を有する。第２の実施例の半径は、実施例１に記載される表記法を使用して算出される。中央セグメント２０の半径（ｒ１）６０は、約４．２μｍである。
【００２４】
表２は、図２の屈折率分布の算出された特性を記載する。
【００２５】
【表２】
2004520607.tif 000007
この実施例では、有効断面積は約７１．８μｍ２、ピン配列曲げ損失は約７．６４ｄＢ、及び、結果として生じる導波路の減衰は約０．２０６ｄＢ／ｋｍである。
（実施例３）
以下の表は、所望とする導波路特性の目標値を生じる単一のセグメントコア導波路の屈折率分布の他の実施例を含む。
【００２６】
【表３】
2004520607.tif 000008
（実施例４）
図３は、３つのセグメント３０、３２及び３４及び内側クラッド３６を有する新規な導波路コアの実施例である。中央コア、すなわち第１セグメント３０は、約０．６６％の相対屈折率Δ１及び約４．４３μｍの外側半径（ｒ１）７０を有する。１番目の環状セグメント、すなわち第２セグメント３２は、約０．０２５％の相対屈折率Δ２％を有する。中央セグメント３０の外側半径（ｒ１）７０は、第１環状セグメント３２の内側半径でもある。この表記法が、他の実施例及び対応する図の全てにおいて絶えず使用される。すなわち、外側半径（ｒ１）７０は、中央セグメント及び第１環状セグメントの交差位置である。この場合、交差位置は、中央セグメント３０の屈折率分布から外挿して垂下した線３１と、屈折率分布の最も負の位置を通る軸について定義された水平軸３３（図示された実施例では、０％である）との交点として定義される。
【００２７】
第１環状セグメント３２の外側半径（ｒ２）７２は約９．６３５μｍであって、ファイバ中心線から第２環状セグメント３４の上昇部分の半値最大相対屈折率位置から垂下した縦線までを測定する。半値最大点は、クラッド層、すなわち参照としてΔ％＝０を使用して決定される。例えば、図３において、第２環状セグメントは約０．１２８％の相対屈折率Δ３ ％を有する。すなわち、クラッド層のΔ％＝０と比較すると、その絶対値は約０．１２８％である。破線の縦線３５は、０．０６４％位置から伸長しており、Δ３％の絶対値の半分である。第２環状セグメントの中心半径７４は約１０．４μｍである。その一方で、第２環状セグメントの外側半径（ｒ３）７６は約１１．１６５μｍである。本願明細書において開示され且つ記載されている分布の最後のセグメントは、中心半径（中心線からセグメント分布の幾何学的中心までの半径）及び幅（相対屈折率分布の半値絶対値の間の距離として定義される）に関して定義された位置を有する。本出願の全体に亘って、セグメント幅のこの定義が維持される。第２環状セグメント３４の幅３７は、約１．５３μｍである。内側クラッドの相対屈折率は、０％である。
【００２８】
コンピュータモデルを使用して算出された図３の導波路ファイバの特性が表４に与えられる。
【００２９】
【表４】
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この例では、有効断面積が約７０μｍ２、ピン配列曲げ損失が約２．０ｄＢ、及び、結果として生じる導波路の減衰が約０．２０９ｄＢ／ｋｍである。
（実施例５）
中央セグメント４０、２番目のセグメントすなわち第１環状セグメント４２、及び、３番目のセグメントすなわち第２環状セグメントを含む３セグメントを有する新規な導波路の他の実施例が図４に図示される。この例では、中央セグメント４０は約０．６６％の相対屈折率を有し、第１環状セグメント４２は約０．０２５％の相対屈折率を有し、及び、第２環状セグメント４４は約０．２１２％の相対屈折率を有する。内側クラッド４６は、０％の相対屈折率を有する。
第２実施例の半径は、実施例４に記載される表記法を使用して算出される。
【００３０】
中央セグメント４０の半径（ｒ１）８０は、約４．２１μｍである。第１環状セグメント４２の外側半径（ｒ２）８２は、約８．８７μｍである。第２環状セグメントの中心半径８４は、約９．６９μｍである。一方、第２環状セグメント４４の外側半径（ｒ３）８６は、約１０．５１μｍである。
表５は、図４の屈折率分布の算出された特性を表す。
【００３１】
【表５】
2004520607.tif 000010
この例では、有効断面積は約６７μｍ２、ピン配列曲げ損失は約０．５ｄＢ、及び、結果として生じる導波路の減衰は約０．２１０ｄＢ／ｋｍである。
以下の表６は、所望の導波路特性ターゲットを生じるセグメントコア導波路の屈折率分布のファミリーを効果的に定義する実施例６乃至１６を含む。本出願の全体に亘って使用される半径を定義するための表記法は、表６においても維持される。例えば、最後の環状セグメントの半径は中心半径であると理解される。また、セグメント幅はセグメント相対屈折率分布の半値大きさ位置の間の距離として定義される。
【００３２】
【表６】
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【表６（続き）】
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図１乃至４の分布は、表１乃至６に記載された類似した特性を呈する分布グループのメンバーである。図１乃至４による屈折率分布及び実質的に類似した関数パラメータを有するグループは、中央セグメント（Δ１％）において約０．３５％から約０．５５％、第１環状セグメント（Δ２％）において約０％から約０．１％、第２環状セグメント（Δ３％）において約０．１％から約０．２％、及び、第３環状セグメントにおいて約０から約０．３％の範囲内の屈折率を有する。グループの対応する半径は、ｒ１が約３．５μｍから約４．５μｍの範囲内、第２環状セグメントの中心半径が約８．０μｍから約１０．０μｍの範囲内、第３環状セグメントの中心半径が約１１．０μｍから約１６．０μｍの範囲内にそれぞれなされる。
【００３３】
図６に示す如く、本発明によると、光ファイバ９０が本発明によって製造されて光ファイバ通信システム９２において使用される。システム９２は受信機９４及び送信機９６を含む。ここで、光ファイバ９０は、送信機９６及び受信機９４の間で光信号の伝送を許容する。ほとんどのシステムにおいて、ファイバ９０の各端部では二方向通信が可能であるが、送信機９６及び受信機９４のみが図示されている。
【００３４】
本発明によって製造されるファイバの屈折率及び断面分布は、当業者であれば公知の製造方法、例えばこれに制限されるものではないが、ＯＶＤ及びＯＣＭＶ法を用いて達成され得る。
本願明細書に記載された本発明の好適な実施例の多様な変更態様は、特許請求の範囲によって定義された本発明の精神及び観点から逸脱することなくなされ得ることを当業者であれば明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】１つのセグメントコアを有する光導波路のファイバ屈折率分布の図である。
【図２】１つのセグメントコアを有する他の光導波路のファイバ屈折率分布の図である。
【図３】３つのセグメントコアを有する光導波路のファイバ屈折率分布の図である。
【図４】３つのセグメントコアを有する他の光導波路のファイバ屈折率分布の図である。
【図５】本発明の新規な光導波路ファイバの断面図である。
【図６】本発明の光ファイバを使用した光ファイバ通信システムの図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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