(57)【要約】      （修正有）【課題】曲げ損失の低減が可能なマルチモード光ファイバを提供する。【解決手段】中心から周辺部に向かって屈折率が連続的に低下するコア１と、コア１を取り囲むクラッド層３とを有するマルチモード光ファイバであって、コア１の辺縁部の屈折率に対するコア１の中心部の比屈折率差をΔ１、コア１の辺縁部の屈折率に対するクラッド層３の比屈折率差をΔ２とした場合、比屈折率差Δ１よりも比屈折率差Δ２が大きいマルチモード光ファイバである。【選択図】図１
2016075792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心から周辺部に向かって屈折率が連続的に低下するコアと、前記コアを取り囲むクラッド層とを有するマルチモード光ファイバであって、
前記コアの辺縁部の屈折率に対する前記コアの中心部の比屈折率差をΔ１、
前記コアの辺縁部の屈折率に対する前記クラッド層の比屈折率差をΔ２とした場合、
前記比屈折率差Δ１よりも前記比屈折率差Δ２が大きいことを特徴とするマルチモード光ファイバ。
【請求項２】
前記クラッド層は、前記コアを取り囲む第１クラッド層と、前記第１クラッド層を取り囲むと共に前記第１クラッド層よりも材料損失が大きい第２クラッド層とからなり、
前記比屈折率差Δ１は、前記第１クラッド層に対する前記コアの中心部の比屈折率差であり、
前記比屈折率差Δ２は、前記第１クラッド層に対する前記第２クラッド層の比屈折率差であることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項３】
前記クラッド層は、前記コアを取り囲む第１クラッド層と、前記第１クラッド層を取り囲むと共に前記第１クラッド層よりも材料損失が大きい第２クラッド層と、前記第２クラッド層を取り囲む第３クラッド層とからなり、
前記比屈折率差Δ１は、前記第１クラッド層に対する前記コアの中心部の比屈折率差であり、
前記比屈折率差Δ２は、前記第１クラッド層に対する前記第２クラッド層の比屈折率差であることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項４】
前記コアの直径が５０〜８５μｍであり、前記比屈折率差Δ１が０．００６〜０．０１１であるとき、
前記比屈折率差Δ２が前記比屈折率差Δ１の１〜２倍であり、
当該マルチモード光ファイバの屈折率分布における、前記クラッド層又は前記第２クラッド層の厚さに対応する幅と前記比屈折率差Δ２との面積をＳ、前記コアの中心の屈折率をｎ１とした場合、
前記クラッド層又は前記第２クラッド層の幅は、面積Ｓ＝ｎ１×Δ１×６μｍ以上を満たす幅で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の内の何れかに記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項５】
前記コアの中心の屈折率ｎ１は１．４８≧ｎ１≧１．３５であり、かつ前記第２クラッド層の前記材料損失は２０ｄＢ／ｍ以上であることを特徴とする請求項２乃至４の内の何れかに記載のマルチモード光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチモード光ファイバに関し、特に、ＧＩ（Graded-Index）型マルチモード光ファイバにおいて曲げ損失の低減と広帯域の両立を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送特性の評価項目には主に損失と伝送帯域がある。マルチモード光ファイバの場合、伝送帯域は光ファイバのコアの屈折率分布をＧＩ型にすることでモード間の遅延を低減し、広帯域化を可能にしている。一方、損失には材料に起因する伝送損失と、光ファイバを曲げた時に発生する曲げ損失がある。曲げによる損失は光ファイバのコアとクラッド間の屈折率差を大きくする事で低減する事が可能であるが、ＧＩ型マルチモード光ファイバの高開口数（ＮＡ）化には製法、コストの面から限度があり、曲げによる損失の低減が困難である。
【０００３】
そこで、通常のＧＩ型マルチモード光ファイバに更にもう一層クラッド層を付与して曲げ不感層とするダブルクラッド構造とすることで、ファイバのコアとクラッド間の開口数（ＮＡ）を大きくし、曲げによる損失を低減する技術がある。
【０００４】
さらには、特許文献１の多モード光ファイバや特許文献２のマルチモード光ファイバに開示されるように、インナークラッドとアウタークラッドとからなる２つのクラッド層の間に、くぼみ溝となるトレンチ層を付与して曲げ不感層とした構造とすることにより、曲げによる損失をさらに低減する技術がある。この特許文献１，２の光ファイバでは、インナークラッド及びアウタークラッドの屈折率よりも低い屈折率のトレンチ層を形成することにより、マルチモード光ファイバの屈折率プロファイルにおいて、くぼみ溝を設けたような屈折率分布を形成する構成となっている。特に、特許文献１に記載の多モード光ファイバにおいては、トレンチ層の体積を規定することによって、漏洩モードの影響を低減させる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−４７７８５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２００５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、曲げ不感層を有するＧＩ型マルチモード光ファイバの曲げ損失は、曲げ不感層の屈折率の大きさと幅に依存し、それらは漏洩モードの次数と損失にも影響を及ぼす。漏洩モードは大きな分散を有し、側圧や曲げなどによって伝搬モードが低損失な漏洩モードと結合した場合、伝送帯域を狭めてしまうという問題があった。
【０００７】
また、曲げ不感層は高次の伝搬モードの群遅延にも影響を及ぼす。高次の伝搬モードに影響を与えないためには、コア外縁から曲げ不感層の内壁までの距離を最適にする必要があり、その最適位置からずれると高次モードグループの縮退が解け、低次モードとの群遅延差が大きくなってしまうという問題があった。
【０００８】
さらには、曲げ不感層の最適位置（Ｗ１ｏｐｔ）は、曲げ不感層の屈折率の大きさでも変化する。そのため、広帯域化と低曲げ損失を両立可能な屈折率分布は限定的であるという問題があった。
【０００９】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、曲げ損失の低減が可能なマルチモード光ファイバを提供することである。また、本発明の他の目的は、広帯域化が可能なマルチモード光ファイバを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、中心から周辺部に向かって屈折率が連続的に低下するコアと、前記コアを取り囲むクラッド層（曲げ不感層）とを有するマルチモード光ファイバであって、
前記コアの辺縁部の屈折率に対する前記コアの中心部の比屈折率差をΔ１、
前記コアの辺縁部の屈折率に対する前記クラッド層の比屈折率差をΔ２とした場合、
前記比屈折率差Δ１よりも前記比屈折率差Δ２が大きいことを特徴とするマルチモード光ファイバである。
【００１１】
前記課題を解決するための請求項２に記載の発明は、前記クラッド層は、前記コアを取り囲む第１クラッド層と、前記第１クラッド層を取り囲むと共に前記第１クラッド層よりも材料損失が大きい第２クラッド層とからなり、
前記比屈折率差Δ１は、前記第１クラッド層に対する前記コアの中心部の比屈折率差であり、
前記比屈折率差Δ２は、前記第１クラッド層に対する前記第２クラッド層の比屈折率差であることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード光ファイバである。
【００１２】
前記課題を解決するための請求項２に記載の発明は、前記クラッド層は、前記コアを取り囲む第１クラッド層と、前記第１クラッド層を取り囲むと共に前記第１クラッド層よりも材料損失が大きい第２クラッド層と、前記第２クラッド層を取り囲む第３クラッド層とからなり、
前記比屈折率差Δ１は、前記第１クラッド層に対する前記コアの中心部の比屈折率差であり、
前記比屈折率差Δ２は、前記第１クラッド層に対する前記第２クラッド層の比屈折率差であることを特徴とする請求項１に記載のマルチモード光ファイバである。
【００１３】
前記課題を解決するための請求項４に記載の発明は、前記コアの直径が５０〜８５μｍであり、前記比屈折率差Δ１が０．００６〜０．０１１であるとき、
前記比屈折率差Δ２が前記比屈折率差Δ１の１〜２倍であり、
当該マルチモード光ファイバの屈折率分布における、前記クラッド層又は前記第２クラッド層の厚さに対応する幅と前記比屈折率差Δ２との面積をＳ、前記コアの中心の屈折率をｎ１とした場合、
前記クラッド層又は前記第２クラッド層の幅は、面積Ｓ＝ｎ１×Δ１×６μｍ以上を満たす幅で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の内の何れかに記載のマルチモード光ファイバである。
【００１４】
前記課題を解決するための請求項５に記載の発明は、前記コアの中心の屈折率ｎ１は１．４８≧ｎ１≧１．３５であり、かつ前記第２クラッド層の前記材料損失は２０ｄＢ／ｍ以上であることを特徴とする請求項２乃至４の内の何れかに記載のマルチモード光ファイバである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように請求項１に記載の本発明によれば、中心から周辺部に向かって屈折率が連続的に低下するコアと、前記コアを取り囲むクラッド層とを有し、コアの辺縁部の屈折率に対するコアの中心部の比屈折率差をΔ１、該コアの辺縁部の屈折率に対するクラッド層の比屈折率差をΔ２とした場合に、比屈折率差Δ１よりも比屈折率差Δ２が大きい構成となっているので、マルチモード光ファイバの曲げ損失を低減させることができる。
【００１６】
請求項２に記載の本発明によれば、クラッド層は、コアを取り囲む第１クラッド層と、該第１クラッド層を取り囲むと共に第１クラッド層よりも材料損失が大きく、曲げ不感層として機能する第２クラッド層とから形成されている。従って、波形歪みの発生を抑えつつ、マルチモード光ファイバの広帯域化と曲げ損失の低減とを両立することができる。
【００１７】
請求項３に記載の本発明によれば、クラッド層は、コアを取り囲む第１クラッド層と、該第１クラッド層を取り囲むと共に第１クラッド層よりも材料損失が大きく、曲げ不感層として機能する第２クラッド層と、前記第２クラッド層を取り囲む第３クラッド層とから形成されている。従って、波形歪みの発生を抑えつつ、マルチモード光ファイバの広帯域化と曲げ損失の低減とを両立することができる。
【００１８】
請求項４に記載の本発明によれば、コアの直径が５０〜８５μｍであり、比屈折率差Δ１が０．００６〜０．０１１であるとき、比屈折率差Δ２が比屈折率差Δ１の１〜２倍で形成される。また、当該マルチモード光ファイバの屈折率分布における、クラッド層又は第２クラッド層の厚さに対応する幅と比屈折率差Δ２との面積をＳ、コアの中心の屈折率をｎ１とした場合、クラッド層又は第２クラッド層の幅が、面積Ｓ＝ｎ１×Δ１×６μｍ以上を満たす幅で形成されているので、マルチモード光ファイバの広帯域化と曲げ損失の低減とを両立することができる。
【００１９】
さらには、請求項５に記載の本発明によれば、コアの中心の屈折率ｎ１が１．４８≧ｎ１≧１．３５であり、かつ第２クラッド層の材料損失が２０ｄＢ／ｍ以上で形成されているので、樹脂製及びガラス製の光ファイバの何れにおいても、マルチモード光ファイバの広帯域化と曲げ損失の低減とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバを含む光ファイバの構成を説明するための図である。
【図２】ＧＩ型マルチモード光ファイバの屈折率分布に用いられる主なパラメータを説明するための図である。
【図３】従来のＧＩ型マルチモード光ファイバを含む光ファイバの構成を説明するための屈折率分布（屈折率プロファイル）を示す図である。
【図４】限定モード励振でファイバＡ〜Ｄに２ターンの曲げを加えた時のそれぞれの曲げ半径Ｒにおける曲げ損失発生量の一例を示す計測結果の図である。
【図５】ファイバＡ，ＢのＤＭＤ測定結果を示す図である。
【図６】ファイバＣ，ＤのＤＭＤ測定結果を示す図である。
【図７】ダブルクラッド型ＧＩマルチモード光ファイバにおいて第２クラッド層の比屈折率差Δ２がコアの１．５倍、幅Ｗ２が５．５μｍとした時に、第１クラッド層の幅Ｗ１を変化させた時のファイバ長Ｌ＝１００ｍでのＤＭＤ波形の計測結果を示す図である。
【図８】ダブルクラッド型ＧＩマルチモード光ファイバにおいて第２クラッド層の比屈折率差Δ２がΔ１の１．５倍、幅Ｗ２が５．５μｍとした時に、第１クラッド層の幅Ｗ１を変化させた時のファイバ長Ｌ＝１００ｍでのＤＭＤ波形の計測結果を示す図である。
【図９】ダブルクラッド型ＧＩマルチモード光ファイバにおいて第２クラッド層の幅４μｍで材料損失（光損失）の有無によるＤＭＤ波形の計測結果を示す図である。
【図１０】コア中心の屈折率ｎ１で規格化した曲げ不感層面積に対する曲げ損失の変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバを含む光ファイバの構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。
【００２２】
図１は本発明の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバの構成を説明するための図であり、以下、図１に基づいて、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバの概略構成を説明する。ただし、図１（ａ）は本発明の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバの構成を説明するための断面図であり、図１（ｂ）は本発明の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバの屈折率分布（屈折率プロファイル）を示す図である。また、図１（ｂ）に示す屈折率分布においては、縦軸は屈折率であり、横軸は図１（ａ）に示す断面図に対応する距離を示している。なお、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバは、第２クラッド層３の形状及び当該第２クラッド層３が２０ｄＢ／ｍ以上の光損失を有するように形成される構成及び第２クラッド層の比屈折率差Δ２と幅Ｗ２の構成を除く他の構成は、従来の従来のＧＩ型マルチモード光ファイバと同様となるので、その製造方法の詳細な説明は省略する。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバは、中心部の屈折率が最も高く（大きく）、その周縁部に向かって屈折率分布が小さくなるコア１を有し、このコア１を直接に取り囲むようにして第１クラッド層２が形成されている。また、第１クラッド層２の外側には曲げ不感層となる第２クラッド層３が形成され、該第２クラッド層（曲げ不感層）の外側に被覆４が形成される構成となっている。すなわち、コア１を中心として第１クラッド層２及び第２クラッド層３が同心円状にこの順番で形成される構成となっており、この構成により、本発明の実施形態１のＧＩ型マルチモード光ファイバは、ダブルクラッド構造のＧＩ型マルチモード光ファイバの構成となっている。なお、第２クラッド層の材料は比屈折率差Δ２がコアの比屈折率差Δ１と同等以上の大きさを有する事が可能な材料であれば何でも良いが、曲げによる破断を考慮した場合、樹脂材料などを用いるのが好ましい。
【００２４】
また、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいては、後に詳述するように、曲げ不感層となる第２クラッド層３が２０ｄＢ／ｍ以上の光の伝送損失（光損失，材料損失）を有する構成となっている。この構成により、後に詳述するように、波形歪みの発生を抑えることを可能とし、ＧＩ型マルチモード光ファイバの伝送帯域の広帯域化を可能な構成としている。ただし、第２クラッド層３にコア１や第１クラッド層２よりも損失が大きい２０ｄＢ／ｍ以上の損失を付与する方法としては、例えば、色素等の不純物があるが、これに限定されることはない。さらには、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいては、後に詳述するように、第２クラッド層の比屈折率差Δ２と幅Ｗ２は、伝送帯域と曲げ損失に大きな影響を与える。よって、比屈折率差Δ２と幅Ｗ２を、後に詳述する条件で規定することにより、曲げ損失の低減が可能な構成としている。
【００２５】
また、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバではダブルクラッド構造となるので、曲げ不感層となる第２クラッド層３の外側に他のクラッド層等を設けることなく、被覆４を設ける構成とできる。従って、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバでは、第１クラッド層２とは異なる材料を、第２クラッド層３に容易に用いることができるという効果を得ることができる。例えば、第１クラッド層２をガラス材料で形成した場合であっても、第２クラッド層３をガラス材料とは異なる材料である樹脂材料等で形成できるという効果を得ることができる。なお、後述する他の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバのように、曲げ不感層となる第２クラッド層３の外側に、第１クラッド層２ａと同じ屈折率の第３クラッド層２ｂを設ける構成では、製造上の制約等により、第１クラッド層２ａをガラス材料で形成した場合には、第２クラッド層３及び第３クラッド層２ｂもガラス材料で形成する必要があり、第２クラッド層３のみ樹脂材料等で形成することが困難である。よって、他の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいて、第２クラッド層３を樹脂材料等で形成する場合には、例えば、第１クラッド層２ａ及び第３クラッド層２ｂも樹脂材料で形成する必要がある。
【００２６】
次に、図２にＧＩ型マルチモード光ファイバの屈折率分布に用いられる主なパラメータを説明するための図を示し、以下、図２に基づいて、図１（ｂ）に示す本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバのコア１、第１クラッド層２及び第２クラッド層３の屈折率分布について説明する。ただし、図２において、縦軸は屈折率であり、横軸はコアの中心からの距離を示している。
【００２７】
本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいては、コア１の中心部の屈折率が最も高い（大きい）屈折率ｎ１を有する構成となっており、コア１の周縁部に近づくに従って屈折率が小さくなっている。従って、図２中に示すように、屈折率分布もコア１の半径ｒの位置において、第１クラッド層２の屈折率（図中の基準の屈折率）となる。ここで、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいては、コア１を直接に取り囲む第１クラッド層２はその屈折率が一定となるファイバ材料で形成されているので、当該第１クラッド層２の厚さをＷ１とした場合、ＧＩ型マルチモード光ファイバの径方向に幅Ｗ１で屈折率が一定の屈折率分布となる。このとき、本実施形態を含むＧＩ型マルチモード光ファイバにおいては、コア１の中心部と第１クラッド層２との比屈折率差はΔ１で示している。
【００２８】
また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいては、第１クラッド層２の外側に当該第１クラッド層２の屈折率よりも小さい一定の屈折率を有するファイバ材料により、曲げ不感層となる第２クラッド層３が形成されている。従って、第２クラッド層３の厚さをＷ２とした場合、ＧＩ型マルチモード光ファイバの径方向に幅Ｗ２で屈折率が一定の屈折率分布となる。このときの第１クラッド層２と第２クラッド層３との比屈折率差Δ２は、引用文献１の屈折率分布におけるトレンチ部と同様の屈折率分布となるが、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバでは、第２クラッド層３の外側には、当該第２クラッド層３を直接に取り囲むようにして被覆されている。すなわち、曲げ不感層となる第２クラッド層３の外側に被覆が形成される構成となっているので、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバは、比屈折率差Δ２となる第１クラッド層と第２クラッド層とを有するダブルクラッド構造のＧＩ型マルチモード光ファイバの構成となる。なお、被覆４の屈折率は、その内側に形成されるコア１、第１クラッド層２及び第２クラッド層３の何れの屈折率よりも高くなる。
【００２９】
図３は本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバと比較するための従来のＧＩ型マルチモード光ファイバであり、異なる３つの構成のＧＩ型マルチモード光ファイバである。ただし、図３において、図３（ａ）は１層のクラッド層を有する標準型のＧＩ型マルチモード光ファイバ（ファイバＡ）の屈折率分布であり、図３（ｂ）は前述する特許文献１に記載の構造を有するＧＩ型マルチモード光ファイバ（ファイバＢ）の屈折率分布である。図３（ｃ）は本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバと比較するための光ファイバ（ファイバＣ）の屈折率分布であり、図３（ｂ）に示すトレンチ部の屈折率をさらに小さく形成した場合の屈折率分布である。図３（ｄ）は本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバと同様に、コアを取り囲む第１クラッド層が形成され、該第１クラッド層の外側に曲げ不感層となる第２クラッド層が形成される構成である。ただし、図３（ｄ）に示す第２クラッド層の屈折率は図３（ｃ）に示すトレンチ部の屈折率と同等である。また、図３（ａ）〜（ｄ）の屈折率分布においても、クラッド層、トレンチ層、第２クラッド層の外側は、いずれも被覆を表しており、内側の層よりも屈折率は高い構成となる。
【００３０】
図３において、図３（ａ）の屈折率分布を有する光ファイバ（ファイバＡ）は、光ファイバのコアの比屈折率差Δ１が１％（０．０１）の標準型のＧＩ型マルチモード光ファイバである。すなわち、ファイバＡにおいては、コアを直接に取り囲むようにしてクラッド層が形成され、該クラッド層の外側に被覆が形成される構成となっている。
【００３１】
図３（ｂ）の屈折率分布を有する光ファイバ（ファイバＢ）は、前述の特許文献１に記載の構造を有するＧＩ型マルチモード光ファイバである。すなわち、コアを直接に取り囲む１層目のクラッド層の外周に図中に示すトレンチ部となるトレンチ層（不感層）が形成されている。また、トレンチ層の外周には１層目のクラッド層と同じ屈折率の２層目のクラッド層が形成され、該２層目のクラッド層の外周に被覆が形成される構成となっている。また、特許文献１の記載から明らかなように、ファイバＢにおいては、比屈折率差Δ１に比較して比屈折率差Δ２が小さい構成となっている。
【００３２】
図３（ｃ）の屈折率分布を有する光ファイバ（ファイバＣ）は、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバと比較のために設けた光ファイバであり、ファイバＢの比屈折率差Δ２よりもファイバＣの比屈折率差Δ２が大きく形成される以外の構成は、ファイバＢと同じである。
【００３３】
図３（ｄ）の屈折率分布を有する光ファイバ（ファイバＤ）も、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバと比較のために設けた光ファイバであり、第２クラッド層に不純物等の混入（添加）がされていない構成、及び第２クラッド層の屈折率が図３（ｃ）に示すトレンチ部の屈折率と同等に形成される以外の構成は、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバと同様である。
【００３４】
次に、図３（ａ）〜（ｄ）に示す光ファイバＡ〜Ｄにおける曲げ損失について検討する。
図４は限定モード励振でファイバＡ〜Ｄに２ターンの曲げを加えた時のそれぞれの曲げ半径Ｒにおける曲げ損失発生量の一例を示す計測結果の図、図５，６はファイバＡ〜ＤのＤＭＤ測定結果を示す図である。図７はダブルクラッド型ＧＩマルチモード光ファイバにおいて第２クラッド層の比屈折率差Δ２がコアの１．５倍、幅Ｗ２が５．５μｍとした時に、第１クラッド層の幅Ｗ１を変化させた時のファイバ長Ｌ＝１００ｍでのＤＭＤ波形の計測結果を示す図である。図８はダブルクラッド型ＧＩマルチモード光ファイバにおいて第２クラッド層の比屈折率差Δ２がΔ１の１．５倍、幅Ｗ２が５．５μｍとした時に、第１クラッド層の幅Ｗ１を変化させた時のファイバ長Ｌ＝１００ｍでのＤＭＤ波形の計測結果を示す図である。さらには、図９はダブルクラッド型ＧＩマルチモード光ファイバにおいて第２クラッド層の幅４μｍで材料損失（光損失）の有無によるＤＭＤ波形の計測結果を示す図である。ただし、図４〜６に示す各ファイバＡ〜Ｄの各パラメータは、下記の表１の通りである。また、図９は第２クラッド層の比屈折率差Δ２がΔ１の１．５倍、幅Ｗ２が４μｍであり、特に、図９（ａ）は第２クラッド層の材料損失がない場合、図９（ｂ）は第２クラッド層の材料損失が２５ｄＢ／ｍの場合のＤＭＤ波形の計測結果である。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
図４（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、ファイバＡでは曲げＲ＝５ｍｍで２ｄＢの曲げ損失が発生し、ファイバＢでは２ｄＢの曲げ損失が発生している。一方、ファイバＣ，ＤではＲ＝５ｍｍで曲げ損失が０．１ｄＢであり、曲げ不感構造である第２クラッド層の形成により曲げ損失の低減化の効果が確認出来る。
【００３７】
また、図５（ａ），（ｂ）から明らかなように、ファイバＡ，Ｂではコア内のどの部分を励振しても大きなモードディレイが見られない。しかしながら、図６（ａ）から明らかなように、ファイバＣではコア半径の７割程度からディレイが発生し、コアとクラッド界面では非常に大きな波形の歪が見られる。これは、トレンチの位置と大きさによる影響であり、トレンチの位置と大きさを最適化することで波形の歪を抑制することが可能であるが、トレンチの大きさは曲げ損失に影響を与えてしまうこととなる。また、図６（ｂ）から明らかなように、ファイバＤのダブルクラッド型ＧＩファイバもトレンチ型と同様に第２クラッド層の幅が波形歪に大きな影響を与えることが明らかである。
【００３８】
また、図７（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、曲げ不感層である第２クラッド層に２５ｄＢ／ｍ（本願発明の２０ｄＢ／ｍ以上に対応）の材料損失（光損失）を与えることで、クラッド幅がそれぞれ１μｍ，２．５μｍ，４μｍにおいて、いずれの波形にも非常に大きな歪が見られる。
【００３９】
これに対して、図８から明らかなように、曲げ不感層である第２クラッド層に２５ｄＢ／ｍ（本願発明の２０ｄＢ／ｍ以上の一例）の材料損失（光損失）を与えることで、コアとクラッド界面での波形の歪が改善される。この改善効果は、図９（ａ），（ｂ）に示す材料損失の有無によるＤＭＤ波形の計測結果も明らかであり、第２クラッド層に材料損失を与えた図９（ｂ）の波形の歪は、第２クラッド層での材料損失がない図９（ａ）の波形の歪から大きくが改善される。
【００４０】
以上の図４〜図９に示す結果から第２クラッド層を形成すると共に、該第２クラッド層に材料損失を付与することにより、マルチモード光ファイバの広帯域化と曲げ損失の低減とを両立することができる。
【００４１】
図１０はコア中心の屈折率ｎ１で規格化した曲げ不感層面積に対する曲げ損失の変化のシミュレーション結果を示す図であり、以下、図１０に基づいて、実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバの詳細構成について説明する。ただし、以下に示す条件は、発明者らによる光ファイバの曲げ不感層に対して材料損失に伴う光損失に付与した場合における光ファイバの曲げ損失のシミュレーション手法の開発と、この開発したシミュレーション手法によるものである。特に、本願発明者らは、屋内（宅内）用や車載用に好適な１００ｍ以下のファイバ長に好適な条件を見出した。
【００４２】
図１０から明らかなように、比屈折率差Δ１で規格化した曲げ不感層の面積（Ｓ／ｎ１）が０．０３６以上の領域において、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバの曲げ半径Ｒ＝５ｍｍにおける曲げ損失が０．１ｄＢ以下になることが分かる。
【００４３】
この結果から、コア径は５０〜８５μｍ、Δ１＝０．００６〜０．０１１を有するＧＩ型マルチモード光ファイバに対し、第２クラッド層３の部分における屈折率分布の深さに対応する比屈折率差Δ２が比屈折率差Δ１の１〜２倍であり、また屈折率分布の幅Ｗ２に対応する第２クラッド層３の厚さは、屈折率分布における第２クラッド層３部分の面積ＳがＳ＝ｎ１×Δ１（Δ２の範囲内が最小の場合の値）×６μｍ以上を満たす幅Ｗ２となる厚さの第２クラッド層３を付与することで、０．１ｄＢ＠Ｒ＝５ｍｍ  ２ターン（曲げ半径が５ｍｍ、２ターンにおける曲げ損失が０．１ｄＢ以下）を実現できる。また、さらなるシミュレーションの結果、第２クラッド層３の材料損失（光損失）を２０ｄＢ／ｍ以上とすることで、第２クラッド層３の位置がＷ１ｏｐｔ±Ｗ１ｏｐｔに対して高次モードの群遅延を抑制可能であることが判明した。ただし、ファイバコア１の中心の屈折率ｎ１は１．３５〜１．４８の範囲が好適である。また、Ｗ１ｏｐｔは第２クラッド層３の最適位置を示す。なお、屈折率ｎ１が１．３５側は樹脂製の光ファイバを想定するものであり、１．４８側はガラス製の光ファイバを想定するものである。
【００４４】
すなわち、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいては、コア１の中心部の屈折率ｎ１が１．３５〜１．４８であり、コア１の直径（２×Ｒ）が５０〜８５μｍ、コア１と第１クラッド層２の比屈折率差Δ１が０．００６〜０．１１、第１クラッド層２と第２クラッド層３の比屈折率差Δ２がΔ１≦Δ２≦２×Δ１の範囲、第２クラッド層３の幅Ｗ２がＳ＝ｎ１×Δ１×６μｍ以上となる第２クラッド層３を形成する。なお、この式では、幅Ｗ２を細くすると曲げ損失に弱くなる傾向があり、さらにシミュレーションで深さが一番浅い条件（Δ１＝Δ２）で一番曲げ損失が小さくなる幅が６をかけた大きさであったからである。
【００４５】
このとき、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバでは、面積Ｓ（幅Ｗ２と深さΔ２）で最小限の溝部の大きさが規定され、第２クラッド層３の材料損失（光損失）が大きくなる（２０ｄＢ以上）ように形成されているので、この面積Ｓと幅Ｗ２との条件を満たす範囲においては、溝部の深さΔ２を深くしてもよく、さらには幅Ｗ２を大きくしてもよい。これによって、従来では０．５ｄＢ程度であった曲げ損失が、その検出限界となる程度である０．１ｄＢ以下（ほとんど曲げ損失が発生しないと見なせる値）に低減できる。すなわち、曲げ損失の発生を抑制することができる。なお、車両用の光ファイバでの要求は、この０．１ｄＢを目安としている。
【００４６】
なお、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバはガラスファイバに限定されることはなく、樹脂製ファイバにも適用可能であり、さらにはコアをガラスで形成し、曲げ不感層となる第２クラッド層には樹脂を用いたハイブリッド構造とすることにより、所望の材料損失（光損失）を曲げ不感層に与えることが容易にできるという効果を得ることもできる。
【００４７】
このように、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバでは、曲げ不感層の面積を規定すると共に、該曲げ不感層に材料損失（光損失）を付与する構成としている。この構成により、数１０ｍのファイバ長の車両用や１００ｍ程度のファイバ長となるホームネットワーク用の光ファイバにおいて、広帯域化と共にさらなる曲げ損失の低減を可能としている。
【００４８】
また、本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいては、図１（ｂ）から明らかなように、コア１の周縁部の屈折率と第１クラッド層２の屈折率が同じ屈折率となるように形成される場合について説明したが、これに限定されることなく、例えば、コア１の周縁部の屈折率と第１クラッド層２の屈折率が異なる屈折率となる構成であってもよい。さらには、コア１の外側に、前述する本実施形態の第２クラッド層３が直接に形成される構成であっても、この構成であっても前述する広帯域化と共にさらなる曲げ損失の低減を可能とする効果を得ることができる。ただし、この構成の場合には、第１クラッド層２が形成されない構成となるので、比屈折率差Δ１，Δ２の基準の屈折率はコア１の周縁部の屈折率とする。
【００４９】
さらには、本願発明は前述するダブルクラッド構造のＧＩ型マルチモード光ファイバに限定されることはなく、例えば、図１１に示す本願発明の他の実施形態であるトレンチ構造のＧＩ型マルチモード光ファイバにも適用可能である。
【００５０】
図１１に示す他の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバは、第２クラッド層３の外側に第３クラッド層２ｂが形成され、該第３クラッド層２ｂの外側に被覆４が形成される構成を除く他の構成は、前述する本実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバと同じ構成である。すなわち、図１１に示す本発明の他の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいても、コア１は中心部の屈折率が最も高く、その周縁部に向かって屈折率分布が小さくなる構成となっており、コア１を直接に取り囲むようにして第１クラッド層２ａが形成されている。また、第１クラッド層２の外側には曲げ不感層（トレンチ層）となる第２クラッド層３が形成され、第２クラッド層（曲げ不感層）の外側に第１クラッド層２ａと同じファイバ材料からなる第３クラッド層２ｂが形成され、その外側に被覆４が形成される構成となっている。
【００５１】
このとき、他の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいても、第２クラッド層３は、比屈折率差Δ２が比屈折率差Δ１の１〜２倍であり、その厚さ（幅Ｗ２に対応する）は、屈折率分布における第２クラッド層３部分の面積ＳがＳ＝ｎ１×Δ１（Δ２の範囲内が最小の場合の値）×６μｍ以上を満たす幅Ｗ２となる厚さとなっている。さらには、第２クラッド層３の材料損失（光損失）が２０ｄＢ／ｍ以上の構成となっている。従って、他の実施形態のＧＩ型マルチモード光ファイバであるトレンチ構造のＧＩ型マルチモード光ファイバにおいても、前述するダブルクラッド構造のＧＩ型マルチモード光ファイバと同様の効果を得ることができる。
【００５２】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  コア
２，２ａ  第１クラッド層
２ｂ  第３クラッド層
３  第２クラッド層
４  被覆
ｎ１  コアの中心の屈折率
ｒ  コア半径
Ｗ１  クラッド層の幅
Ｗ２  曲げ不感層の幅
Δ１  コアの比屈折率差
Δ２  曲げ不感層の比屈折率差
【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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