(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光コア（１１）と、前記光コア（１１）を囲む光クラッドとを備えるマルチモード光ファイバ（１０）であって、前記光コア（１１）は、α≧１のαグレーデッドインデックスプロファイルを有し、αは、前記光コア（１１）のインデックスプロファイル形状を定義する無次元パラメータであり、前記光コア（１１）は、その中心における最大屈折率ｎｃｏｒｅと、外半径Ｒｃｏｒｅとを有し、
前記光クラッドは、その外縁に屈折率ｎＣｌを有する外側光クラッド（１４）を含み、
前記光クラッドはまた、前記外側光クラッド（１４）に対して負の屈折率差Ｄｎｔ＝ｎｔｒｅｎｃｈ−ｎＣｌを有する押し下げられた屈折率ｎｔｒｅｎｃｈの領域であるトレンチ（１３）を含み、前記トレンチ（１３）は幅ｗ３を有し、
前記光クラッドはまた、前記外側光クラッド（１４）に対して屈折率差Ｄｎ２を有する、中間クラッド（１２）の領域を含み、前記中間クラッド（１２）は幅ｗ２を有し、前記光コア（１１）と前記トレンチ（１３）の間に、接触して配置され、
当該マルチモード光ファイバ（１０）は、１０５０ｎｍと１０７０ｎｍの間に含まれる動作波長λｏｐで、少なくとも５４で最大６８のＬＰモードの伝搬をサポートするモード伝送容量を有し、前記モード伝送容量は、前記光コア（１１）の動作波長λｏｐでの開口数
【数１】
0006918983.tif 000018
と前記光コア（１１）の外半径Ｒｃｏｒｅの間の特定の関係によって定義され、
前記光コア（１１）、前記中間クラッド（１２）および前記トレンチ（１３）は、基準Ｃｇｉｎｔ＜０．２５を満たし、
【数２】
0006918983.tif 000019
であり、
ここで、
Ｒｃｏｒｅ、ｗ２およびｗ３（ミクロンで表される）、
Ｖｔ＝π｛（Ｒｃｏｒｅ＋ｗ２＋ｗ３）２−（Ｒｃｏｒｅ＋ｗ２）２｝＊Ｄｎｔ、（μｍ２で表される前記トレンチ（１３）のボリューム）、
Ｄｎｔ≧−５．５×１０−３、
【数３】
0006918983.tif 000020
（％で表される）、
Ｄｎ２，Ｄｎｔ，およびΔｃｏｒｅ、（波長λ＝６３３ｎｍで測定される）、
前記光コア（１１）は、外半径２４μｍ≦Ｒｃｏｒｅ≦２６μｍ、前記動作波長λｏｐで０．１９０と０．２２５の間の開口数ＮＡ、および２．０１と２．０５の間のαの値を有する、
マルチモード光ファイバ。
【請求項２】
前記トレンチ（１３）のボリュームＶｔは、−５．４０μｍ２と−３．３０μｍ２の間に含まれる、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項３】
前記トレンチ（１３）のボリュームＶｔは、−５．４０μｍ２と−３．６０μｍ２の間に含まれる、請求項２に記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項４】
前記光コア（１１）の動作波長λｏｐでの開口数
【数４】
0006918983.tif 000021
と前記光コア（１１）の外半径Ｒｃｏｒｅの間の前記特定の関係は、
【数５】
0006918983.tif 000022
である、請求項１から３のいずれかに記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項５】
当該マルチモード光ファイバ（１０）は、１０５０ｎｍと１０７０ｎｍとの間に含まれる動作波長λｏｐで少なくとも５６および最大６４のＬＰモードの伝搬をサポートするモード伝送容量を有し、前記モード伝送容量は以下の関係：
【数６】
0006918983.tif 000023
によって定義される、請求項１から４のいずれかに記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項６】
前記トレンチ（１３）の前記屈折率差は、Ｄｎｔ＜−２×１０−３である、請求項１から５のいずれかに記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項７】
前記動作波長λｏｐで、当該マルチモード光ファイバ（１０）は、５０００ＭＨｚ．ｋｍより大きい全モード励振帯域（ＯＦＬ−ＢＷ）を有する、請求項１から６のいずれかに記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項８】
波長λ＝１３００ｎｍで、当該マルチモード光ファイバ（１０）は、８５０ＭＨｚ．ｋｍより大きい全モード励振帯域（ＯＦＬ−ＢＷ）を有する、請求項１から７のいずれかに記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項９】
前記動作波長λｏｐで、当該マルチモード光ファイバ（１０）は、７．５ｍｍの曲げ半径で２巻きに対してマクロベンディング損失Ｍａｘ｜ＢＬ｜＜０．２ｄＢを有し、ここで、ＢＬは、前記マルチモード光ファイバの異なる導波モードの曲げ損失であり、Ｍａｘ｜ＢＬ｜は、全ての導波モードに対するＢＬの絶対最大値である、請求項１から８のいずれかに記載のマルチモード光ファイバ。
【請求項１０】
少なくとも請求項１から９のいずれかに記載のマルチモード光ファイバを備える、マルチモード光学システム。
【請求項１１】
１００ｍにわたって１０Ｇｂ／ｓ以上のデータビットレートを提示する、請求項１０に記載のマルチモード光学システム。
【請求項１２】
１００ｍにわたって２５Ｇｂ／ｓ以上のデータビットレートを提示する、請求項１１に記載のマルチモード光学システム。
【請求項１３】
５０ｍにわたって５０Ｇｂ／ｓ以上のデータビットレートを提示する、請求項１２に記載のマルチモード光学システム。
【請求項１４】
少なくとも請求項１から９のいずれかに記載の別のマルチモード光ファイバ（１０）も備え、前記マルチモード光ファイバと前記別のマルチモード光ファイバが２ミクロン以下の光軸間の半径方向オフセットで互いに接続されるとき、前記マルチモード光ファイバと前記別のマルチモード光ファイバとの間の接続損失は、前記動作波長λｏｐで０．２５ｄＢより小さい、請求項１０から１３のいずれかに記載のマルチモード光学システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ伝送の分野に関し、より詳細には、広い帯域幅を必要とする短距離伝送システムに使用されるマルチモードファイバに関する。より具体的には、本発明は、次世代の４００ＧｂＥシステムの高ビットレート要件を満たすように設計されたマルチモード光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチモードファイバは、横方向マルチモード面発光レーザ、より簡単には「ＶＣＳＥＬ」と称される、を一般的に用いる高速光源とともに、高速データネットワークで好適に使用される。８５０ｎｍおよび１３００ｎｍで動作するマルチモードファイバはよく知られている。
【０００３】
マルチモードファイバは、多モード分散の影響を受ける。多モード分散は、マルチモードファイバにおいては、特定の波長に対して、いくつかの光モードがファイバに沿って同時に伝搬し、これらの光モードは同じ情報を運ぶが、異なる伝播速度で進行するという事実に起因する。モード分散は、これは、ファイバを進行する最速モードと最遅モード間のパルス遅延（ｐｓ／ｍ）の差を測定したものであるディファレンシャル・モード遅延（ＤＭＤ）で表される。
【０００４】
通常、光ファイバは、広帯域アプリケーションで使用するために、最も広い帯域を持つ必要がある。特定の波長に対して、帯域はいくつかの異なる方法で特徴付けられる。通常、いわゆる全モード励振状態（ＯＦＬ：overfilled launch condition）帯域と、いわゆる実効モード帯域条件（ＥＭＢ：effective modal bandwidth）が区別される。ＯＦＬ帯域の取得により、光ファイバの全径方向面に均一な励起を示す光源の使用が調整される（レーザダイオードまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用）。ＤＭＤ測定から導出された計算された実効モード帯域幅（ＥＭＢ）は、８５０ｎｍで動作する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）光源を使用する場合のように、径方向面にわたる不均一な励起下で５０μｍコア直径ファイバの最小実効モード帯域を推定するために生成されている。
【０００５】
ＤＭＤを測定し、実効モード帯域を計算する方法の実施形態は、ＦＯＴＰ２２０規格（ＴＩＡ−４５５−２２０−Ａ、２００３年１月）で見つけることができ、一方、全モード励振状態で測定された帯域は、ＩＥＣ６６７９３−１−４１（ＦＯＴＰ−２０４，ＴＩＡ−４５５−２０４−Ａ，２０１３年１０月）に記載されており、両方とも参照により本明細書に組み込まれる。
【０００６】
モード分散を最小限にするために、データ通信で用いられるマルチモード光ファイバは、一般的に、通常はゲルマニウムがドープされ、ファイバの中心からクラッドとの接合部分まで徐々に減少する屈折率を示すコアを備える。一般的に、屈折率プロファイルは、以下のような「アルファプロファイル」として知られる関係により与えられる。
【数１】
0006918983.tif 000002
ここで、
ｎｃｏｒｅはファイバの光軸上の屈折率、
ｒは光軸からの距離、
Ｒｃｏｒｅはファイバのコアの半径、
Δｃｏｒｅはファイバのコアとクラッドの屈折率差を示す無次元パラメータ、
αは屈折率プロファイルの形状を示す無次元パラメータ、
である。
【０００７】
光信号がグレーデッドインデックスを有するようなコア中を伝搬するとき、異なるモードは、異なる伝播媒質を通過し、これがそれらの伝播速度に異なる影響を及ぼす。パラメータαの値を調整することにより、理論的に群速度を得ることができる。群速度は、全てのモードに対して実質的に等しく、従って、特定の波長に対して低減された多モード分散である。
【０００８】
ただし、実際には、マルチモードファイバは、屈折率が一定の外側クラッドで囲まれたグレーデッドインデックス型中心コアを使用して製造される。したがって、マルチモードファイバのコアが理論的に完全なアルファプロファイルに一致することはない。コア（アルファプロファイルを持つ）と外側クラッド（一定の屈折率を持つ）の界面がアルファプロファイルを遮断するためである。外側のクラッドは、低次モードと比較して高次モードを加速し、最高次モード群内でいくらかの時間遅延の差が現れる。この現象は、クラッド効果として知られている。ＤＩＤ測定では、最も高い半径位置（つまり、外側クラッドに最も近い位置）で取得された応答は複数のパルスを示し、応答信号の時間的な広がりをもたらす。したがって、このクラッド効果により帯域幅が減少する。
【０００９】
マルチモードファイバのグレーデッドインデックス・アルファ型プロファイルおよびコア−クラッド界面は、８５０ｎｍで１０Ｇｂｐｓおよび２５Ｇｂｐｓシステムをサポートするよう直接に電流変調することが可能なＧａＡｓのＶＣＳＥＬとともに動作するよう最適化される。ＬＥＤ光源とともに１３００ｎｍで使用するための下位互換性も、現在使用中の５０μｍおよび６２．５μｍのマルチモードファイバの大部分に対して保証されている。このようなレーザ最適化された、ＯＭ４ファイバとも称される、高帯域幅５０μｍマルチモードファイバの性能は、国際標準化機構により、ＴＩＡ／ＥＩＡ４９２ＡＡＡＤ標準規格と同様に、ＩＳＯ／ＩＥＣ１１８０１に標準化されている（２００９年１０月）。
【００１０】
しかしながら、企業ネットワークにおける回線容量に対する需要の激増により、より高いイーサネット（登録商標）ネットワーク速度が緊急に必要とされている。次世代の４００ＧｂＥシステム用のデータビットレートをさらに増大するために、１０６０ｎｍ付近で４０〜５６Ｇｂ／ｓで動作するＩｎＧａＡｓ  ＶＣＳＥＬの使用が、ＶＣＳＥＬの高い信頼性での高速度、低い動作温度、低コストを達成することを可能とするために、前途有望な解決策として現れている。さらに、この波長では、グレーデッドインデックス・アルファ形状プロファイルがこの特定の波長で動作するように最適化されている場合、モード群が少ないため、ファイバは、低い減衰、低い色分散および高い潜在的なモード帯域を示す。
【００１１】
このようなＶＣＳＥＬは現在、高速アプリケーション用に提案できるが、９５０ｎｍよりも長い波長で動作するこれらのＶＣＳＥＬ用に最適化されたファイバは見当たらない。
【００１２】
さらに、８５０ｎｍよりも長い波長で動作すると、光ファイバのマクロベンド性能が低下するという欠点がある。
【００１３】
当業者は、クラッドにトレンチと呼ばれる屈折率の低下した領域を追加することにより、コア内の光モードの閉じ込めを改善して、曲げ損失を低減できることを知っている。さらに、トレンチのボリュームが大きいほど、曲げ損失が低くなる。しかしながら、トレンチのボリュームが大きすぎる場合、およびコアとトレンチの間の界面が適切に設計されていない場合、トレンチは帯域幅性能に悪影響を及ぼし、長波長においてはますますそうである。これは、１３００ｎｍでの光ファイバの下位互換性を損なう可能性がある。
【００１４】
当業者はまた、アルファ形状プロファイルおよびコア−クラッド界面を動作波長に適合させることにより、多モード分散を低減できることをよく知っている。しかしながら、８５０ｎｍで動作する曲げに鈍感な５０μｍマルチモードファイバ用に各メーカが開発した設計ルールは、１０６０ｎｍまたはその周辺での動作に最適化されたマルチモードファイバを設計するために、グレーデッドインデックスコアのアルファ値を変更するだけでは適応できない。
【００１５】
８５０ｎｍよりも長い、特に１０６０ｎｍ周辺の波長では、モード群が少ないため、コア−クラッドのジオメトリとトレンチによって直接影響を受けるモード群の割合が大きくなる。したがって、その最適化はより繊細であり、全帯域幅への影響が増加する。
【００１６】
１０６０ｎｍでの曲げ損失を改善する解決法は、通常４８μｍより小さいコア径のファイバを設計することにある。しかしながら、同様の方法で、コア半径が小さい場合、モード群が少ないため、コア−クラッドのジオメトリが全帯域幅に与える影響も大きくなる。さらに、コア半径が小さい光ファイバの欠点は、標準の５０μｍマルチモードファイバパッチコードを使用する場合、またはそれらを標準の５０μｍマルチモードファイバで接続する必要がある場合に、挿入損失が大きいことにある。
【００１７】
特許文献ＷＯ２０１５／１２６８９５号は、拡張された波長範囲で動作するマルチモード光ファイバについて記載している。これは、屈折率Δ１、最大屈折率デルタΔ１ＭＡＸ、１１〜２３．７５ミクロンのコア半径、および屈折率Δ４を含むコアを囲むクラッド領域を備えたグレーデッドインデックスガラスコアを備える。マルチモード光ファイバは、８５０ｎｍの波長で少なくとも３ＧＨｚ．ｋｍの全モード励振帯域と、９８０〜１０６０ｎｍの間の１つ以上の波長で少なくとも１．２ＧＨｚ．ｋｍの全モード励振帯域を示す。
【００１８】
この先行技術文献で提供される例示的な実施形態は、開口数およびコア直径の低い値により、マルチモード光ファイバが十分に高い帯域幅を達成できることを示している。しかしながら、前述のように、コアの半径が小さいと、２つのファイバを接続する必要がある場合に挿入損失が増加する傾向がある。このようなファイバを接続する必要がある場合、コアの半径が小さいため、半径方向のオフセットに対してより敏感になる。
【００１９】
したがって、この従来技術の文献と比較して、接続損失に関して改善された性能を示すマルチモード光ファイバを提供することが望ましい。
【００２０】
特許文献ＷＯ２０１３／１８１１８２号は、１３１０ｎｍおよび／または１５５０ｎｍウィンドウでの波長分割多重化に使用するための１つの例示的なマルチモード光ファイバの特徴を記載している。それは、４１ミクロンから８０ミクロンの範囲の直径を有するグレーデッドインデックスガラスコア、２．０４未満のアルファを有するグレーデッドインデックス、および０．６％から１．８％の範囲の最大相対屈折率を含む。クラッドは、屈折率の低下した環状部分を含む。ファイバは、１２００ｎｍ〜１７００ｎｍの間の少なくとも１つの波長において２．５ＧＨｚ．ｋｍを超える全モード励振帯域を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来技術に対する改善を示し、特に、約１０６０ｎｍで動作するＩｎＧａＡｓ  ＶＣＳＥＬによって生成される高ビットレート（４０〜５６Ｇｂ／ｓ）の転送に最適化されたマルチモード光ファイバを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
いくつかの実施形態によれば、マルチモード光ファイバは、光コアと、光コアを囲む外側光クラッドとを備える。光コアは、α≧１のαグレーデッドインデックスプロファイルを有し、αは、光コアのインデックスプロファイル形状を定義する無次元パラメータであり、光コアは、その中心における最大屈折率ｎｃｏｒｅと、外半径Ｒｃｏｒｅとを有する。光クラッドは、その外縁に屈折率ｎＣｌを有し、前記光クラッドに対して負の屈折率差Ｄｎｔ＝ｎｔｒｅｎｃｈ−ｎＣｌを有する、トレンチと呼ばれる押し下げられた屈折率ｎｔｒｅｎｃｈの領域を含む。トレンチは幅ｗ３を有する。光クラッドはまた、光クラッドに対して屈折率差Ｄｎ２を有する、中間クラッドの領域を含む。中間クラッドは幅ｗ２を有し、光コアとトレンチの間に、接触して配置される。
【００２３】
そのようなマルチモード光ファイバは、１０５０ｎｍと１０７０ｎｍの間に含まれる動作波長λｏｐで、少なくとも５４で最大６８のＬＰモードの伝搬をサポートするモード伝送容量を有し、そのようなモード伝送容量は、コアの開口数
【数２】
0006918983.tif 000003
とコアの外半径Ｒｃｏｒｅの間の特定の関係によって定義される。
【００２４】
さらに、光コア、中間クラッドおよびトレンチは、基準Ｃｇｉｎｔ＜０．２５を満たす。ここで、
【数３】
0006918983.tif 000004
Ｒｃｏｒｅ、ｗ２およびｗ３、（ミクロンで表される）、
Ｖｔ＝π｛（Ｒｃｏｒｅ＋ｗ２＋ｗ３）２−（Ｒｃｏｒｅ＋ｗ２）２｝＊Ｄｎｔ、（μｍ２で表される前記トレンチのボリューム）
Ｄｎｔ＞−５．５×１０−３、
【数４】
0006918983.tif 000005
（％で表される）
Ｄｎ２，Ｄｎｔ，およびΔｃｏｒｅ、（波長λ＝６３３ｎｍで測定される）。
【００２５】
光コアは、外半径２４μｍ≦Ｒｃｏｒｅ≦２６μｍ、１０５０ｎｍと１０７０ｎｍの間に含まれる前記動作波長λｏｐで０．１９０と０．２２５の間の開口数ＮＡ、および２．０１と２．０５の間のαの値を有する。
【００２６】
したがって、本発明は、マルチモード光ファイバの新規且つ独創的なアプローチに依存している。実際には、それは、最適化されたコア−クラッドジオメトリで、１０６０ｎｍで光を放出するＶＣＳＥＬを使用して、高速アプリケーションに適応したマルチモード光ファイバを提供する。そしてそれは、１０６０ｎｍ周辺と１３００ｎｍの両方で、低い挿入損失、低い曲げ損失、および大きな全モード励振帯域を実現する。
【００２７】
より正確には、そのようなマルチモード光ファイバは、１０６０ｎｍ付近の動作波長λｏｐで５４から６８のＬＰモード間の重要なモード伝送容量を有する。それは、コアの開口数とコアの外半径との間の特定の関係によって定義され、式１により与えられる。
【数５】
0006918983.tif 000006
ここで、
【数６】
0006918983.tif 000007
は、前記動作波長λｏｐでの前記光コアの開口数である。ここで、表記｜ｘ｜は、床関数、すなわち、ｘ以下の最大の整数を表す。サポートされるＬＰモードの数は、動作波長λｏｐで０．００１（Ｄｎｅｆｆ＞０．００１）を超える実効屈折率差Ｄｎｅｆｆ（クラッドの屈折率に関して）を持つファイバで導波されるＬＰモードの数として定義される。
【００２８】
このようなマルチモード光ファイバは、特定の基準Ｃｇｉｎｔ＜０．２５も満たす。ここで、Ｃｇｉｎｔは、トレンチ、コア、および中間クラッドパラメータ間の定義された関係を提供し、１０６０ｎｍ付近で高い帯域幅と低い曲げ損失を実現する。実際、マルチモード光ファイバは、押し下げられたトレンチを備えており、これにより、コア内の光モードの閉じ込めを改善することで、マクロベンディング損失を低減することが可能となる。
【００２９】
最後に、このようなマルチモードファイバには、コア半径、コアの開口数、およびグレーデッドインデックスプロファイルのアルファパラメータの値があり、これらにより、このファイバはレガシーファイバとの互換性を維持することができる。
【００３０】
いくつかの実施形態によれば、トレンチのボリュームＶｔは、−５．４０μｍ２と−３．３０μｍ２の間、好ましくは−５．４０μｍ２と−３．６０μｍ２の間に含まれる。絶対値で３．６０μｍ２を超えるトレンチのボリュームは、７．５ｍｍの曲げ半径の２巻きの後、０．２ｄＢより小さい曲げ損失を保証する。絶対値で５．４０μｍ２に制限されたトレンチのボリュームは、漏洩モードを制限する。
【００３１】
いくつかの実施形態によれば、マルチモード光ファイバは、１０５０ｎｍと１０７０ｎｍとの間に含まれる動作波長λｏｐで少なくとも５６および最大６４のＬＰモードの伝搬をサポートするモード伝送容量を有し、前記モード伝送容量は以下の関係によって定義される。
【数７】
0006918983.tif 000008
【００３２】
いくつかの実施形態によれば、トレンチの屈折率差は、Ｄｎｔ＜−２×１０−３である。
【００３３】
いくつかの実施形態によれば、１０５０ｎｍと１０７０ｎｍとの間に含まれる前記動作波長λｏｐで、前記マルチモード光ファイバは、５０００ＭＨｚ．ｋｍより大きい全モード励振帯域（ＯＦＬ−ＢＷ）を有する。
【００３４】
いくつかの実施形態によれば、波長λ＝１３００ｎｍで、前記マルチモード光ファイバは、８５０ＭＨｚ．ｋｍより大きい全モード励振帯域（ＯＦＬ−ＢＷ）を有する。
【００３５】
いくつかの実施形態によれば、約１０６０ｎｍの前記動作波長λｏｐで、前記マルチモード光ファイバは、７．５ｍｍの曲げ半径で２巻きに対してマクロベンディング損失Ｍａｘ｜ＢＬ｜＜０．２ｄＢを有する。ここで、ＢＬは、前記光ファイバの異なる導波モードの曲げ損失である。ここで、Ｍａｘ｜ＢＬ｜は、全ての導波モードに対するＢＬの絶対最大値である。
【００３６】
本開示の実施形態はまた、前述のマルチモード光ファイバの少なくとも一部を備えるマルチモード光学システムに関する。
【００３７】
いくつかの実施形態によれば、そのような光学システムは、１００ｍにわたって１０Ｇｂ／ｓ以上、好ましくは３００ｍにわたって１０Ｇｂ／ｓ以上のデータビットレートを提示する。
【００３８】
いくつかの実施形態によれば、そのような光学システムは、１００ｍにわたって２５Ｇｂ／ｓ以上のデータビットレートを提示する。いくつかの実施形態によれば、そのような光学システムは、５０ｍにわたって５０Ｇｂ／ｓ以上のデータビットレートを提示する。
【００３９】
いくつかの実施形態によれば、そのような光学システムはまた、前述の別のマルチモード光ファイバの少なくとも一部を備え、前記少なくとも２つの部分が２ミクロン以下の光軸間の半径方向オフセットで互いに接続されるとき、前記少なくとも２つの部分間の接続損失は、約１０６０ｎｍの前記動作波長λｏｐで０．２５ｄＢより小さい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
本発明は、以下の説明および図面を参照してより良く理解することができる。これらは、実施例として与えられ、保護の範囲を限定するものではない。
【図１】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による例示的なマルチモード光ファイバの等角図を概略的に示す図である。
【図２】本開示の実施形態によるマルチモード光ファイバの例示的な屈折率プロファイルをグラフで提供する図である。
【図３】さまざまな５０μｍマルチモード光ファイバに関し、トレンチボリュームＶｔの関数として、７．５ｍｍの曲げ半径の２巻きの曲げ損失を示す図である。
【図４Ａ】さまざまなトレンチボリュームに関し、ファイバ長の関数としてＭＭＦ光ファイバのコアサイズのモデリング結果を示す図である。
【図４Ｂ】２ｍの光ファイバ長の後の導波モードと漏洩モードの存在に起因するニアフィールドパターンから得られたコアサイズと、導波モードのみで計算されたコアサイズとの差をトレンチボリュームの関数として表す図である。
【図５】４つの例示的なファイバに関し、２つの同一のＭＭＦ光ファイバ間の動作波長λｏｐ＝１０６０ｎｍでの挿入損失を、両方のファイバの光軸間の接続での半径方向オフセットの関数として示す図である。
【図６】異なるマルチモード光ファイバのＯＦＬ帯域幅を、トレンチの深さの関数として、１０６０ｎｍと１３００ｎｍの両方でＭＨｚ．ｋｍで表す図である。
【図７】本開示の一実施形態によるファイバの少なくとも一部を含むマルチモード光学システムの概要図である。
【００４１】
図の構成要素は、必ずしも縮尺通りではなく、それよりむしろ、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本開示の一般的な原理は、レガシーファイバとの互換性を維持しながら、１０６０ｎｍで動作するＩｎＧａＡｓ  ＶＣＳＥＬによって生成される高ビットレートの伝送に最適化され、５４〜６８ＬＰモードをサポートし、１０６０ｎｍ周辺での高帯域幅と低曲げ損失の両方を達成する、注意深く設計されたトレンチアシスト・グレーデッドインデックス・マルチモード光ファイバを提供することである。より正確には、このような設計の目的は、ＬＰ導波モードの曲げ損失を低く、好ましくは７．５ｍｍの曲げ半径で２巻きに対して０．２ｄＢ未満に維持しながら、サポートされるＬＰモードの数を最大５４以上に増やすために、グレーデッドインデックスコアとトレンチの間の界面を最適化することである。
【００４３】
光ファイバを伝わる光は、実際にハイブリッド型モードを形成することが思い出され、これは通常、ＬＰ（線形偏光）モードと呼ばれる。ＬＰ０ｐモードは２つの偏光自由度を有し、２重縮退（two-fold degenerate）である。ｍ≧１のＬＰｍｐモードは４重縮退である。ファイバ内を伝播するＬＰモードの数を指定する場合、これらの縮退はカウントされない。
【００４４】
ここで、マルチモード光ファイバの実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、図面全体を通して同じ参照番号を使用して、同じまたは同様の部品を指す。
【００４５】
本開示によるマルチモード光ファイバの一実施形態は、図１の等角図に概略的に示されている。光ファイバ１０は、一般に、ガラスクラッドにより囲まれたガラスコア１１を有する。より正確には、光ファイバ１０は、４つの隣接する同心領域、すなわち以下を含む。
・外半径Ｒｃｏｒｅのグレーデッドインデックスコア１１
・内半径Ｒｃｏｒｅ、幅ｗ２、したがって外径Ｒｃｏｒｅ＋幅ｗ２の中間クラッド１２
・幅ｗ３、したがって外半径Ｒｃｏｒｅ＋ｗ２＋ｗ３を有するトレンチ１３
・屈折率ｎＣｌの外側クラッド１４
【００４６】
本開示の実施形態では、ガラスコア１１は、一般に、約２４μｍから約２６μｍまでのゼロ屈折率差（すなわち、ｎ（Ｒｃｏｒｅ）＝ｎＣｌ）で半径Ｒｃｏｒｅを有する。本明細書に図示および説明する実施形態では、コア１１およびクラッドは一般にシリカ、特にシリカガラスから成る。光ファイバ１０の断面は、コア１１の中心に対して概ね円対称であってもよい。本明細書に記載のいくつかの実施形態では、光ファイバ１０のガラス部分の半径は約６２．５μｍである。しかしながら、クラッドの外半径が６２．５μｍより大きくても小さくてもよいように、クラッドの寸法は調整されてよいことを理解すべきである。光ファイバ１０はまた、クラッドを取り囲むコーティングを含む。そのようなコーティングはいくつかの層を含んでもよく、特に二重層コーティングであってもよいが、これらの異なる層は図１には示されていない。
【００４７】
クラッドの異なる部分は、純粋なシリカガラス（ＳｉＯ２）、クラッドの一部が「アップドープ」される場合などに（例えば中間クラッド１２に対して）、屈折率を増加させる１つまたは複数のドーパント（例えばＧｅＯ２またはその他の既知のドーパント）、またはクラッドの一部が「ダウンドープ」される場合などに（例えばトレンチ１３に対して）、屈折率を低下させるドーパントを含むシリカガラスから成ってよい。
【００４８】
図１には示されていないが、外側クラッド１４は、より低いまたはより高い屈折率の他の部分または層を備えてもよい。
【００４９】
図２は、本開示の一実施形態による光ファイバ１０の屈折率プロファイルｎ（ｒ）を示す。それは、屈折率値ｎと光ファイバの中心からの距離ｒの関係を示します。ｘ軸は半径方向の位置を表し、ｘ＝０はコア領域の中心を表す。ｙ軸は屈折率を表し、特に明記しない限り屈折率差Ｄｎとして表される。この文献全体を通して、屈折率差はλ＝６３３ｎｍで測定される。これは、ファイバプリフォームの特性を評価するために使用される機器の較正波長に対応する。
【００５０】
この実施形態では、光ファイバ１０は、以下のように定義される屈折率プロファイルｎ（ｒ）を有する光コア１１を有する。
【数８】
0006918983.tif 000009
ここで、
・ｒは、光ファイバの半径を表す変数、
・Ｒｃｏｒｅは、光コアの外半径、
・Δｃｏｒｅは、光コアの正規化された屈折率差であり、
【数９】
0006918983.tif 000010
・ｎＣｌは、光クラッドの屈折率に対応する光コアの最小屈折率、
・ｎｃｏｒｅは、光コアの最大屈折率、
・αは、光コアの屈折率プロファイルの形状を定義する無次元パラメーターである。
光コア１１のアルファ屈折率プロファイルは、光ファイバ１０の多モード分散を低減することを可能にする。光コア１１は、クラッドに対するコアの屈折率差がゼロに等しい半径Ｒｃｏｒｅを有し、ｎ（Ｒｃｏｒｅ）＝ｎＣｌであり、ｎＣｌは外側クラッドの屈折率である。光コア１１は、外側クラッド１４との最大屈折率差Ｄｎｃｏｒｅ＝ｎｃｏｒｅ−ｎＣｌも有する。
【００５１】
光コア１１は、幅ｗ２の中間クラッド１２、幅ｗ３のトレンチとも呼ばれる屈折率の低下したリング１３、および外側クラッド層１４を含む光クラッドによって直接囲まれている。いくつかの実施形態では、このような外側クラッド層１４は、純粋なシリカガラス（ＳｉＯ２）を含み、したがってその屈折率ｎＣｌはシリカガラスの屈折率である。
【００５２】
中間クラッド１２は、外側クラッドの屈折率に対して屈折率差Ｄｎ２を有し、トレンチ１３は、外側クラッドの屈折率に対して負の屈折率差Ｄｎｔ＝ｎｔｒｅｎｃｈ−ｎＣｌを有する。それらの位置とサイズは、以下の詳細に示すように、１０６０ｎｍと１３００ｎｍの両方で高い帯域幅を実現するだけでなく、接続の損失を低減し、ファイバの曲げ損失抵抗を改善するように設計されている。
【００５３】
図３は、コア径が４７〜５３μｍであり、光コアの開口数
【数１０】
0006918983.tif 000011
が０．１８５〜０．２１５である様々な５０μｍマルチモード光ファイバにおいて、トレンチボリュームＶｔの関数として、７．５ｍｍの曲げ半径の２巻きに対する曲げ損失を示す。図３では、波長λ＝８５０ｎｍで収集されたデータが実線でつなげられ、波長λ＝１０６０ｎｍで収集されたデータが破線でつなげられている。
【００５４】
図３に示すデータは、光ファイバのマクロベンディング損失の測定手順を説明するＩＳＯ  ＩＥＣ  ６０７９３−１−４７（３．０版、２００９年）の要件、これは参照により本明細書に組み込まれる、に準拠した測定に従って収集される。
【００５５】
マクロベンディング損失測定のローンチ（launch）条件は、制御されたエンサークルドフラックス（ＥＦ：encircled flux）を備えた光源を使用した光減衰のためのローンチ条件の要件を記載したＩＳＯ  ＩＥＣ  ６１２８０−４−１（２．０版、２００９年）（参照により本明細書に組み込まれる）に記載されているものを満たす。ＥＦは、コアの光学中心からの半径距離の関数としての、合計出力パワーに対する累積ニアフィールドパワーの割合である。一組の特定のラジアル制御ポイントに対してターゲットＥＦ値が定義される。一組の特定のラジアル制御ポイントに対するＥＰ値の上限と下限が定義されてもよい。準拠したローンチ（compliant launch）とは、特定のラジアル制御ポイントでテンプレート内に含まれるローンチである。
【００５６】
８５０ｎｍで動作するように最適化された５０μｍのの曲げに鈍感なＭＭＦ（すなわち、Ａ１ａ．１ｂおよびＡ１ａ．３ｂファイバ）の仕様は、ＩＥＣ６０７９３−２−１０（５．０版、２０１５年）に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。必要なマクロベンディング損失はそれぞれ、曲げ半径３７．５ｍｍで１００巻きに対して０．５ｄＢ、半径１５ｍｍで２巻きに対して０．１ｄＢ、半径７．５ｍｍで２巻きに対して０．２ｄＢである。最も判別可能な条件は、半径７．５ｍｍで得られる曲げ損失レベルである。１０６０ｎｍ付近で動作するように最適化された曲げに鈍感なＭＭＦ、つまり半径７．５ｍｍの２巻きに対して０．２ｄＢのＭＭＦを設計する場合、同じ曲げ損失レベルを１０６０ｎｍでターゲットにする必要があると考える。
【００５７】
図１および図２のマルチモード光ファイバの構造と屈折率プロファイルによれば、トレンチのボリュームＶｔは、μｍ２で以下のように表される。
Ｖｔ＝π｛（Ｒｃｏｒｅ＋ｗ２＋ｗ３）２−（Ｒｃｏｒｅ＋ｗ２）２｝＊Ｄｎｔ
【００５８】
図３から分かるように、動作波長λ＝１０６０ｎｍで曲げ損失を０．２ｄＢ未満に維持するには、８５０ｎｍで必要なトレンチのボリュームＶｔと比較して、トレンチのボリュームＶｔを６０％を超えて増加させる必要がある。
【００５９】
本開示の実施形態によれば、トレンチボリュームＶｔは、７．５ｍｍの曲げ半径で２巻き後に１０６０ｎｍで０．３ｄＢ未満の曲げ損失を補償するために絶対値で３．３０μｍ２より大きく設定され、優先的に、７．５ｍｍの曲げ半径で２巻き後に１０６０ｎｍで０．２ｄＢ未満の曲げ損失を補償するために絶対値で３．６０μｍ２より大きく設定される。
【００６０】
押し下げられたトレンチ１３は、通常、導波モードの曲げ抵抗を改善するが、「漏洩モード」と呼ばれる追加のモードが所望の導波モードと共伝播することも可能にする。これらの漏洩モードは、「漏洩損失」と呼ばれる追加の損失を示す。通常、幅の広い押し下げられたトレンチは、漏洩モードの漏れ損失を低減する。さらに、押し下げられたトレンチが深いほど（つまり、絶対値で言えば、外側クラッドに対する押し下げられたトレンチの負の屈折率の差が大きいほど）、漏洩モードの数が多くなります。漏洩モードは通常のＭＭＦ（つまり、曲げ抵抗が大幅に改善されていないＭＭＦ）内にも存在するが、漏洩モードの存在は、その漏洩損失のレベルが非常に高いため、実際には無視される。
【００６１】
これらの追加の漏洩モードは、グレーデッドインデックスコアによって維持されるものよりも低い実効屈折率を有している。これは、既知の標準化されたＩＥＣ６０７９３−１−４３（２．０版、２０１５年）の方法（参照により本明細書に組み込まれる）による押し下げられたトレンチのないグレーデッドインデックスファイバで測定された開口数と比較して、押し下げられたトレンチを含むグレーデッドインデックスファイバのファーフィールドパターンにより２ｍで測定された開口数の増加につながる。さらに、漏洩モードは、ＩＥＣ６０７９３−１−２０（２．０版、２０１４年）の方法Ｃ（参照により本明細書に組み込まれる）を使用した２ｍの長さのサンプルの出力で全モード励振（ＯＦＬ）下で測定されたニアフィールドパターンから得られるコアサイズの破損に寄与する可能性がある。トレンチのあるコアサイズは、グレーデッドインデックスコア幅によって予想より大きく見える場合がある。
【００６２】
開口数とコアサイズの測定値が破損すると、コアサイズと屈折率プロファイルの値Ｄｎｃｏｒｅに関する誤った結論につながる可能性がある。これらは、導波モードの数と形状を決定するため、接続目的において最も重要である。２つの異なるグレーデッドインデックスファイバ間での導波モードの数と形状のこのような違いは、モードの不一致を引き起こし、その結果、大きなスプライス損失または接続損失につながる可能性がある。
【００６３】
例として、図４Ａは、ＩＥＣ６０７９３−１−２０方法Ｃを使用して、Ｒｃｏｒｅ＝２５μｍ、Δｃｏｒｅ＝１％およびＶｔｒｅｎｃｈとも呼ばれる様々なトレンチボリュームＶｔを有する異なるＭＭＦの異なるファイバ長（２ｍ〜１０００ｍ）の後に１０６０ｎｍでレベルｋ＝２．５％（ｋはコア半径の定義に使用される閾値）で測定されたパターンから直接、曲線の当てはめをせずに得られたコアサイズのモデリング結果を示す。トレンチのボリュームＶｔが（絶対値で）大きいほど、長さが長くなる。これは、安定したコアサイズに到達し、漏洩モードの破損を取り除くために必要である。図４Ｂは、２ｍ後の導波モードと漏洩モードの存在に起因するニアフィールドパターンから得られるコアサイズと、導波モードのみで計算されたコアサイズの差を表す。図４Ｂから分かるように、−５．４μｍ２がＶｔ＝Ｖｔｒｅｎｃｈの最大ボリュームであり、コアサイズの過大評価（overestimation）を１．０μｍに制限している。
【００６４】
結果として、本開示の実施形態によれば、漏洩モードを制限するために、トレンチ１３のボリュームＶｔは、絶対値で５．４０μｍ２に制限される。
【００６５】
さらに、本開示の実施形態によれば、曲げ損失を制限するために、最大光コア外半径は優先的にＲｃｏｒｅ≦２６μｍに制限される。
【００６６】
本開示の実施形態によるマルチモード光ファイバの注意深い設計はまた、２本のマルチモードファイバが一緒に接続されるとき、小さな挿入損失を達成することを目的とする。
【００６７】
図５は、４つの例示的なファイバ（すなわち、実施例Ｅｘ．１，Ｅｘ．２４，Ｅｘ．２５およびＥｘ．３３に対応する例示的なファイバ、これらの特徴およびパラメータの詳細は下記の表２および表３を参照）に関し、２つの同一のＭＭＦ光ファイバ間の動作波長λｏｐ＝１０６０ｎｍでの挿入損失を、両方のファイバの光軸間の接続での半径方向オフセットの関数として示す。マンドレルの設定は、８５０ｎｍでＩＥＣ６１２８０−４−１（２．０版、２００９年）テンプレート（参照により本明細書に組み込まれる）に係る第１のファイバでＥＦ（エンサークルドフラックス）のローンチを保証するように調整されているが、１０６０ｎｍで適用される（１０６０ｎｍでのローンチ条件はまだ標準化されていないことを留意しなければならない）。実際には、図３に関連して前述したマクロベンディング損失測定のように、ＩＥＣ６１２８０−４−１規格、これは制御されたエンサークルドフラックス（ＥＦ）を有する光源を用いた光減衰に対するローンチ条件要求を記載する、で定義されたローンチ条件が動作波長λｏｐ＝１０６０ｎｍで適用される。
【００６８】
例示的なファイバの実施例Ｅｘ．１は、２５μｍのコア半径を有する。例示的なファイバの実施例Ｅｘ．２４は、２４．２μｍのコア半径を有する。例示的なファイバの実施例Ｅｘ．２５は、２６μｍのコア半径を有する。例示的なファイバの実施例Ｅｘ．３３は、２３．７５μｍのコア半径を有する。
【００６９】
図５で分かるように、両方の接続されたファイバ間の半径方向オフセットが重大な場合、より小さいコア半径の例示的なファイバＥｘ．２４およびＥｘ．３３は、重大な挿入損失を引き起こす。より一般的には、コア半径が小さいほど、接続（または挿入）損失は半径方向オフセットに対して感度が高くなる。接続されたＭＭＦファイバの光軸間の２μｍのオフセットにより、光コアの半径が２６μｍから２３．７５μｍまで変化する場合、挿入損失は０．１５ｄＢから０．２７ｄＢまで変化する。
【００７０】
このような現象は、例えば、同じタイプであるが、標準偏差σ＝０．５μｍおよび最小値と最大値が公称値を中心に＋／−１μｍであるコア半径が正規分布に従って変化する２本の光ファイバを接続するなど、より現実的なケースを考えるとさらに強化される。
【表１】
0006918983.tif 000012
同じタイプの２本の光ファイバの接続を検討する。両方のファイバの光軸間の半径方向のオフセットは２μｍである。表１の第１列は、光ファイバのタイプを示している（例示的なファイバのＥｘ．１、Ｅｘ．２４、Ｅｘ．２５およびＥｘ．３３）。表１の２列目は、各タイプのファイバの光コア半径Ｒｃｏｒｅの公称値を示している。コア半径は、この公称値の周りで正規分布に従って変化し、標準偏差σ＝０．５μｍ、および最小値と最大値が公称値を中心に＋／−１μｍである、と考える。多くの光リンクは、同じタイプの２本のファイバを連結して構築される。表１の３列目は、特定のタイプの光ファイバ（すなわち、Ｅｘ．１、Ｅｘ．２４、Ｅｘ，２５およびＥｘ．３３）について、０．３０ｄＢを超える挿入損失を示すリンクの比率を示している。
【００７１】
観察されるように、Ｅｘ．３３タイプの２本のマルチモード光ファイバを接続することにより作られる光リンクの２７％は、０．３０ｄＢを超える挿入損失を示しており、これは、非常に重大な割合であると思われる。
【００７２】
結果として、ファイバを一緒に接続するときの挿入損失を制限するために、本開示の実施形態による最小光コア半径Ｒｃｏｒｅは、好ましくは２４μｍに制限される。
【００７３】
すでに説明したように、マルチモード光ファイバのクラッドに屈折率が押し下げられたトレンチを追加すると、マクロベンディング損失を低減できる。しかしながら、特定のトレンチボリュームＶｔに対して、最適化された光コアとトレンチの間の中間クラッドであっても、より深いトレンチはマルチモードファイバの全モード励振帯域（ＯＦＬ−ＢＷ）を劣化させる傾向がある。つまり、トレンチの最小値と最大値を設定するだけでは、マルチモード光ファイバの最適化された注意深い設計には不十分である。トレンチの深さ（および結果として幅）を設定することも重要である。
【００７４】
全モード励振帯域測定（ＯＦＬ−ＢＷ）は、ＩＥＣ６０７９３−１−４１（ＦＯＴＰ−２０４、ＴＩＡ−４５５−２０４−Ａ，２０１３年１０月）、参照により本明細書に組み込まれる、で標準化されている。ＯＦＬ−ＢＷは、光源がマルチモードファイバのすべてのモードに均一に光を照射する、元々標準化されたファイバ帯域測定方法であることが思い出される。この測定のローンチ条件は、ＬＥＤ光源のそれに似ている。したがって、この測定方法は、ＬＥＤ光源を利用するレガシープロトコルを使用する場合のシステム性能の良い指標となる。さらに、励起されているファイバのすべてのモード、ＯＦＬ−ＢＷ測定により、同じグレーデッドインデックスコアで異なるコア−クラッドジオメトリを持つファイバを区別でき、高次モードはコア−クラッドジオメトリに強く依存している。
【００７５】
図６は、異なるマルチモード光ファイバのＯＦＬ帯域を、トレンチの深さＤｎｔ＝ｎｔｒｅｎｃｈ−ｎＣｌ（ｘ軸、１０−３で表される）の関数として、１０６０ｎｍ（左Ｙ軸）と１３００ｎｍ（右Ｙ軸）の両方でＭＨｚ．ｋｍで表したものである。図６の測定に使用されたＭＭＦファイバは、図１の屈折率プロファイルを示しており、全帯域幅を最大化するように最適化された、コア半径Ｒｃｏｒｅ＝２５μｍ、コアの相対屈折率Δｃｏｒｅ＝１％、トレンチボリュームＶｔ＝−４．０８μｍ２（本開示の実施形態に対して設定された上限Ｖｔ＝−３．３０μｍ２と下限Ｖｔ＝−５．４０μｍ２の間のおおよそ中央値に対応）および中間クラッド（幅ｗ２および深さＤｎ２に関して）を有する。
【００７６】
図６の結果に従って、本開示の実施形態によれば、トレンチの負の屈折率差Ｄｎｔ、すなわちトレンチの深さは、Ｄｎt ｍｉｎ＝−５．５×１０−３に制限される。これは、１０００ＭＨｚ．ｋｍ付近で１３００ｎｍでＯＦＬ−ＢＷを保証し、７０００ＭＨｚ．ｋｍ付近で１０６０ｎｍでＯＦＬ−ＢＷを保証する。
【００７７】
最後に、本開示の実施形態によれば、深さＤｎ２および幅ｗ２の中間クラッドは、コア／クラッド界面のジオメトリに関連する基準Ｃｇｉｎｔが以下を満たすように最適化される。
【数１１】
0006918983.tif 000013
それぞれ、Ｄｎ２は、６３３ｎｍの波長での外側クラッドとの中間クラッドの屈折率差、Ｄｎｔは、６３３ｎｍの波長での外側クラッドとのトレンチの屈折率差、Δｃｏｒｅは、６３３ｎｍの波長でのコアの相対屈折率（％） ｗ２およびｗ３は、それぞれ内側クラッドおよびトレンチのミクロン単位の幅である。
【００７８】
本開示の実施形態によれば、光コア外半径Ｒｃｏｒｅおよび１０６０ｎｍ＋／−１０ｎｍの動作波長λｏｐでのコアの開口数
【数１２】
0006918983.tif 000014
は、式１に従って選択される。これは、特定の波長λでファイバによりサポートされる実効屈折率差Ｄｎｅｆｆ＞０．００１のＬＰモードの数を示す。
【数１３】
0006918983.tif 000015
【００７９】
以下の表２は、本開示の実施形態に対応する２５の例示的なファイバ（Ｅｘ．１〜Ｅｘ．２５と名付けられた）の特徴をまとめたものである。すなわち、
−第１列は、Ｅｘ．１からＥｘ．２５の例示的なファイバの参照符号を示す。
−第２列は、光コアの外半径Ｒｃｏｒｅをミクロン単位で示し、例示的なファイバＥｘ．２４のＲｃｏｒｅ＝２４．２０μｍと例示的なファイバＥｘ．２５のＲｃｏｒｅ＝２６μｍの間に含まれる。
−第３列は、％で表されるコアの正規化屈折率Δｃｏｒｅを示す。
−第４列および第５列は、それぞれ、中間クラッドの幅ｗ２（ミクロン単位）と深さＤｎ２（１０−３単位）を示す。
−第６列および第７列は、それぞれ、トレンチの幅ｗ３（ミクロン単位）と深さＤｎｔ（１０−３単位）を示し、第８列はトレンチのボリュームＶｔ（μｍ２単位）を示す。
−第９列および第１０列は、それぞれ、１０６０ｎｍおよび１３００ｎｍでのＯＦＬ帯域をＭＨｚ．ｋｍで提供する。
−第１１列は、曲げ半径７．５ｍｍの２巻きに対する１０６０ｎｍでのマクロベンディング損失をｄＢで示す。
−第１２列は、基準値Ｃｇｉｎｔを提供する。
−第１３列は、本開示の実施形態によるＭＭＦファイバによってサポートされるＬＰモードの数を示す。
【表２】
0006918983.tif 000016
【００８０】
以下の表３は、本開示の実施形態の範囲外である８つの例示的なファイバ（Ｅｘ．２６〜Ｅｘ．３３と名付けられている）の特徴をまとめたものである。表３の構成は表２の構成と同じであり、同じ列は、同じ単位で、マルチモード光ファイバの同じ特徴に対応する。
【表３】
0006918983.tif 000017
【００８１】
表３において、太字で記載された値は、本開示の実施形態の範囲外である例示的なファイバの特徴に対応する。
【００８２】
実施例Ｅｘ．２６、Ｅｘ．２７、Ｅｘ．２８、Ｅｘ．２９に対応するマルチモード光ファイバは、中間クラッドの特徴および設計を最適化するために使用される基準Ｃｇｉｎｔが０．２５の閾値を超えているため、本開示の範囲外である。
−Ｃｇｉｎｔ（Ｅｘ．２６）＝０．６１＞０．２５
−Ｃｇｉｎｔ（Ｅｘ．２７）＝０．５９＞０．２５
−Ｃｇｉｎｔ（Ｅｘ．２８）＝０．３６＞０．２５
−Ｃｇｉｎｔ（Ｅｘ．２９）＝２．０７＞０．２５
換言すれば、中間クラッドに関して、リング幅ｗ２およびリングインデックスＤｎ２が、コアインデックスΔｃｏｒｅ、トレンチボリュームＶｔおよびトレンチ幅ｗ３の関数として十分に設計されていない。その結果、動作波長λｏｐ＝１０６０ｎｍでのＯＦＬ帯域はペナルティを受け、５０００ＭＨｚ．ｋｍ未満となる。
−例えばＥｘ．２６、ＯＦＬ−ＢＷ＠１０６０ｎｍ＝２４１５ＭＨｚ．ｋｍ
−例えばＥｘ．２７、ＯＦＬ−ＢＷ＠１０６０ｎｍ＝１３７５ＭＨｚ．ｋｍ
−例えばＥｘ．２８、ＯＦＬ−ＢＷ＠１０６０ｎｍ＝１６７３ＭＨｚ．ｋｍ
−例えばＥｘ．２９、ＯＦＬ−ＢＷ＠１０６０ｎｍ＝７２５ＭＨｚ．ｋｍ
【００８３】
実施例Ｅｘ．３０に対応するマルチモード光ファイバは、トレンチが深すぎるため、すなわち外側クラッドＤｎｔに対するトレンチの比屈折率差Ｄｎｔが低すぎるため（Ｄｎｔ＝−９．０×１０−３）、本開示の範囲外である。その結果、波長λ＝１３００ｎｍでのＯＦＬ帯域はペナルティを受け、８５０ＭＨｚ．ｋｍ未満になる（ＯＦＬ-ＢＷ＠１３００ｎｍ＝５７０ＭＨｚ．ｋｍ）。
【００８４】
実施例Ｅｘ．３１に対応するマルチモード光ファイバは、中間クラッドの特徴および設計を最適化するために使用される基準Ｃｇｉｎｔが０．２５の閾値を超えているため、本開示の範囲外である：Ｃｇｉｎｔ（Ｅｘ．３１）＝０．３２＞０．２５。
トレンチのボリュームＶｔ＝−３．２３μｍ２は、絶対値が小さすぎ（−５．４０μｍ２＜Ｖｔ＜−３．３０μｍ２の値の範囲外）、動作波長λｏｐ＝１０６０ｎｍでのマクロベンディング損失は大きすぎる（２巻きにおいて、ＢＬＲ＝７．５ｍｍ＠１０６０ｎｍ＞０．２ｄＢ）。
【００８５】
実施例Ｅｘ．３２およびＥｘ．３３に対応するマルチモード光ファイバは、中間クラッドの特徴および設計を最適化するために使用される基準Ｃｇｉｎｔが０．２５の閾値を超えているため、本開示の範囲外である：
−Ｃｇｉｎｔ（Ｅｘ．３２）＝０．７２＞０．２５
−Ｃｇｉｎｔ（Ｅｘ．３３）＝０．２９＞０．２５
【００８６】
両方の実施例Ｅｘ．３２およびＥｘ．３３においては、光コアの外半径が小さすぎＲｃｏｒｅ＜２４μｍ（つまり、Ｒｃｏｒｅ（Ｅｘ．３２）＝２３．５０μｍおよびＲｃｏｒｅ（Ｅｘ．３３）＝２３．７５μｍ）、ＬＰ導波モードの数が少なすぎ（つまり、Ｅｘ．３２において４２のＬＰ導波モードおよびＥｘ．３３において４９のＬＰ導波モード）、良好な接続を保証することができない。これらのファイバは、高い接続損失に悩まされている。
【００８７】
図７は、本開示によるファイバの少なくとも一部を含むマルチモード光学システムの概要図を示している。そのような光学システムは、ファイバ７０１、７０２の少なくとも１つのスパンを含む光リンク７０により光学的に接続されたトランシーバ７１およびレシーバ７２を含む。トランシーバ７１は、１０６０ｎｍの波長で例えば４０から５６Ｇｂ／ｓの間に含まれる高ビットレートで送信するＶＣＳＥＬであってもよい。光リンク７０は、本開示の前の図に関連して前述したように、ファイバ７０１、７０２のＭ個のスパンを含む。一例ではＭ＝１、別の例ではＭ＝２、別の例ではＭ＝５、さらに別の例ではＭ＝１０である。
【００８８】
光リンク７０が、光軸間の半径方向オフセットが２ミクロン以下で互いに接続されたファイバ７０１、７０２の少なくとも２つの部分で作られている場合、ファイバ７０１、７０２の部分間の接続損失は、１０６０ｎｍ周辺の動作波長λｏｐで０．２５ｄＢより小さい。
【００８９】
特に、光ファイバリンク７０は、１００ｍにわたって１０Ｇｂ／ｓ以上のビットレートを提示し得る。また、光学システムは、３００ｍにわたって１０Ｇｂ／ｓ以上のレートを提示し得る。
【００９０】
本発明による光ファイバは、１０６０ｎｍで動作するＶＣＳＥＬを含むマルチモード光学システムで有利に使用され、大量かつ低コストの製造プロセスを使用して、１０６０ｎｍの波長で広い帯域幅と低い曲げ損失を得ることができる。このような光学システムは、エネルギー効率と高ビットレートという２つの利点を提供する。実際、８５０ｎｍで動作するＶＣＳＥＬの消費電力と比較して、１０６０ｎｍで動作するＶＣＳＥＬの消費電力は大幅に削減されている。さらに、本開示のマルチモード光ファイバと組み合わせて、例えばＩｎＧａＡｓ半導体に基づくＶＣＳＥＬなどの１０６０ｎｍの波長光源を利用することにより、現在利用可能なものよりも著しく高い伝送速度の伝送システムが可能になる。
【００９１】
当然ながら、本発明は、例として記載された実施形態に限定されない。
【００９２】
特に、屈折率を増加させるドーパントは、必ずしもゲルマニウムに限られない。変形例では、リンまたはアルミニウムを選択することができる。
【図１】
0006918983.tif 000024
【図２】
0006918983.tif 000025
【図３】
0006918983.tif 000026
【図４Ａ】
0006918983.tif 000027
【図４Ｂ】
0006918983.tif 000028
【図５】
0006918983.tif 000029
【図６】
0006918983.tif 000030
【図７】
0006918983.tif 000031