(57)【要約】  ガウスレーザービームをベッセルレーザービームへと変換するための光ファイバーは、移行領域で第２のセグメントに光学的に結合されている第１のセグメントを有してもよく、第１のセグメントは第２のセグメントの第２の外径より大きい第１の外径を有する。第１のセグメントは第１のコア部分の周りに延在する第１のクラッド部分を有する第１のコア部分を含んでもよい。第１のコア部分は、第１のクラッド部分に対して相対屈折率を有する環状コア領域を有してもよい。第２のセグメントは第２のコア部分の周りに延在する第２のクラッド部分を有する第２のコア部分を含んでもよい。第２のコア部分は、第２のクラッド部分に対して相対屈折率を有し、第１の環状コア領域の相対屈折率は第２のコア部分の相対屈折率と実質的に等しくてもよい。
2020505641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバーであって、
該光ファイバーの軸方向中心線からの半径Ｒ１を有する第１のコア部分であって、該光ファイバーの軸方向中心線上に中心を合わせて配置され、内半径Ｒ０および第１の半径方向厚さＴＡＣ＝Ｒ１−Ｒ０を有する第１の環状コア領域を含む、第１のコア部分と、
前記第１のコア部分の周りに延在し、半径方向厚さＴＣＬを有する第１のクラッド部分であって、前記第１の環状コア領域は、該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＡＣ％を有する第１のクラッド部分と、を含む、
第１のセグメントと、
前記光ファイバーの軸方向中心線からの半径ｒ１を有する第２のコア部分であって、該第２のコア部分の少なくとも一部は前記第１の環状コア領域に光学的に結合されており、前記半径Ｒ１は該半径ｒ１より大きい、第２のコア部分と、
前記第２のコア部分の周りに延在し、前記第１のクラッド部分の半径方向厚さＴＣＬより小さい半径方向厚さｔｃｌを有する第２のクラッド部分であって、該第２のコア部分は、該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δｃ％を有し、ΔＡＣ％はΔｃ％と実質的に等しい第２のクラッド部分と、を含む、
第２のセグメントと、
を備える、光ファイバー。
【請求項２】
前記第１のセグメントは、移行領域で前記第２のセグメントに光学的に結合されている、請求項１記載の光ファイバー。
【請求項３】
前記第１のセグメントは第１の外径Ｄ０を有し、前記第２のセグメントは第２の外径ｄ０を有し、該第１の外径Ｄ０は、該第２の外径ｄ０に略等しい、請求項１または２記載の光ファイバー。
【請求項４】
前記第１のセグメントは第１の外径Ｄ０を有し、前記第２のセグメントは第２の外径ｄ０を有し、該第１の外径Ｄ０は、該第２の外径ｄ０より大きい、請求項１または２に記載の光ファイバー。
【請求項５】
前記第１の環状コア領域は、前記第１のセグメントの少なくとも一部を通って延在するチャネルの周りに配置される、請求項１から４いずれかに記載の光ファイバー。
【請求項６】
前記第１のクラッド部分は、第１の外側クラッド領域、および前記第１のコア部分と該第１の外側クラッド領域との間に配置される第１の低屈折率トレンチを含み、
前記第２のクラッド部分は、第２の外側クラッド領域、および前記第２のコア部分と該第２の外側クラッド領域との間に配置される第２の低屈折率トレンチを含む、請求項１から５いずれかに記載の光ファイバー。
【請求項７】
前記第１の低屈折率トレンチは、約８０％−μｍ２以上および約２００％−μｍ２以下のトレンチ体積ＶＬＩＴを有し、
前記第２の低屈折率トレンチは、約４０％−μｍ２以上および約１１０％−μｍ２以下のトレンチ体積ｖｌｉｔを有する、請求項６記載の光ファイバー。
【請求項８】
前記第１の低屈折率トレンチは、第１の内側クラッド部分によって前記第１のコア部分から間隔を開けられており、
前記第２の低屈折率トレンチは、第２の内側クラッド部分によって前記第２のコア部分から間隔を開けられている、請求項６または７記載の光ファイバー。
【請求項９】
前記第１の内側クラッド部分の半径方向厚さは、１μｍ以上および１５μｍ以下であり、
前記第２の内側クラッド部分の半径方向厚さは、１μｍ以上および２０μｍ以下である、請求項８記載の光ファイバー。
【請求項１０】
ΔＡＣ％は、約０．２％から約１．０％までである、請求項１から９いずれかに記載の光ファイバー。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１７年１月２４日に出願された米国仮出願第６２／４４９，７０６号の優先権の利益を米国特許法第１１９条のもとに主張し、この内容は、その全体が参照により依拠され、本明細書に引用される。
【技術分野】
【０００２】
本明細書は、一般に、光ファイバーに関し、より具体的には、ガウスレーザービームをベッセルレーザービームに変換するための光ファイバーおよびそれを備えるレーザー伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
「完全」なベッセルレーザービームは、ビーム軸に沿って伝搬する際に回折しない（広がらない）ため、ベッセルレーザービームは、材料加工用途にとって望ましい場合がある。したがって、ベッセルレーザービームが合焦されるとき、焦点深さは、従来のガウスレーザービームより１０倍を超える深さになり得る。例えば、１．０６マイクロメートル（μｍ）の波長を有するガウスレーザービームは、約１μｍの焦点径に合焦され得、約１μｍの焦点深さを有する。それに対して、同じ波長（１．０６μｍ）を有するベッセルレーザービームは、同じ焦点径（１μｍ）を達成することができ、１０μｍより大きい焦点深さを有することができる。焦点深さのそのような増大は、レーザーの特性評価技術、レーザー加工技術などにとって望ましい。
【０００４】
従来のレーザーシステムでは、ガウスレーザービームが生成され、ガウスレーザービームはベッセルレーザービームとは違って、ビーム軸に沿って伝搬しながら回折する。ベッセルレーザービームは、環状開口、アキシコンプリズム、またはその組み合わせなどの自由空間光学系を使用して、ガウスレーザービームから生成または変換することができる。しかしながら、自由空間光学系はかさばり、整列公差が小さく、費用が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ガウスレーザービームをベッセルレーザービームに変換するための代替の装置が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態によると、第１のセグメントを有する光ファイバーは、移行領域で第２のセグメントに光学的に結合されている。前記第１のセグメントは第１の外径Ｄ０を有し、前記第２のセグメントは、当該第１の外径Ｄ０より小さい第２の外径ｄ０を有する。前記第１のセグメントは、前記光ファイバーの軸方向中心線からの半径Ｒ１を有する第１のコア部分を含む。前記第１のコア部分は、前記光ファイバーの軸方向中心線上に中心を合わせて配置された第１の環状コア領域、内半径はＲ０、および第１の半径方向厚さＴＡＣ＝Ｒ１−Ｒ０を有する。外半径Ｒ４を有する第１のクラッド部分、内半径Ｒ１および半径方向厚さＴＣＬ＝Ｒ４−Ｒ１は、第１のコア部分の周りに延在する。前記第１の環状コア領域は、前記第１のクラッド部分に対して、相対屈折率ΔＡＣ％を有する。前記第２のセグメントは、前記光ファイバーの軸方向中心線からの半径ｒ１を有する第２のコア部分を含む。前記第２のコア部分の少なくとも一部は、前記第１の環状コア領域に光学的に結合されており、前記半径Ｒ１は前記半径ｒ１より大きい。外半径ｒ４を有する第２のクラッド部分、内半径ｒ１および半径方向厚さｔｃｌ＝ｒ４−ｒ１は、前記第２のコア部分の周りに延在する。前記第２のクラッド部分の前記半径方向厚さｔｃｌは前記第１のクラッド部分の前記半径方向厚さＴＣＬより小さい。前記第２のコア部分は、前記第２のクラッド部分に対して、相対屈折率Δｃ％を有し、ここで、ΔＡＣ％はΔｃ％と実質的に等しい。
【０００７】
別の実施形態において、移行領域で第２のセグメントに光学的に結合されている第１のセグメントを有する光ファイバーは、第１の環状コア領域を有する当該第１のセグメントを備え、当該第１の環状コア領域は、当該光ファイバーの軸方向中心線上に中心を合わせて配置され、かつ当該第１のセグメントの少なくとも一部を通って延在するチャネルの周りに配置される。第１のクラッド部分は、前記第１の環状コア領域の周りに延在する。前記第２のセグメントは、前記第１の環状コア領域に光学的に結合されている第２のコア部分および前記第２のコア部分の周りに延在する第２のクラッド部分を含む。
【０００８】
別の実施形態において、移行領域で第２のセグメントに光学的に結合されている第１のセグメントを有する光ファイバーは、第１の外側クラッド領域および第１の低屈折率トレンチを有する第１のクラッド部分を有する当該第１のセグメントを備え、当該第１の低屈折率トレンチは、第１のコア部分と当該第１の外側クラッド領域との間に配置される。前記第２のセグメントは、第２の外側クラッド領域および第２の低屈折率トレンチを有する第２のクラッド部分を有し、当該第２の低屈折率トレンチは、前記第２のコア部分と当該第２の外側クラッド領域との間に配置される。前記第１の低屈折率トレンチは、第１の内側クラッド部分によって前記第１のコア部分から間隔を開けられており、前記第２の低屈折率トレンチは、第２の内側クラッド部分によって前記第２のコア部分から間隔を開けられている。
【０００９】
別の実施形態において、移行領域で第２のセグメントに光学的に結合されている第１のセグメントを有する光ファイバーは、第１の中心コア領域を有する当該第１のセグメントを備え、当該第１の中心コア領域は、第１の環状コア領域内側に配置される。前記第１の中心コア領域は、第１の低屈折率コア領域によって前記第１の環状コア領域から間隔を開けられている。前記第２のセグメントは、第２の環状コア領域内側に配置された第２の中心コア領域を有し、当該第２の中心コア領域は、第２の低屈折率コア領域によって前記第２の環状コア領域から間隔を開けられている。
【００１０】
本明細書で説明される光ファイバーのさらなる特徴および利点は、以下の詳細な説明において記載され、この説明から当業者に部分的に容易に明らかとなるか、または、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、ならびに添付された図面を含む本明細書で説明される実施形態を実施することにより、認識されるであろう。
【００１１】
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明はともに、様々な実施形態を説明し、特許請求される主題の性質および特徴を理解するための概観または枠組を提供することを意図するものであることが理解されるべきである。添付の図面は、様々な実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は、本明細書で説明される様々な実施形態を例示し、説明とともに特許請求される主題の原理および実施を説明するために有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による光ファイバーの概略側面図である。
【図１Ｂ】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による光ファイバーの概略側面図である。
【図２】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図１Ａの光ファイバーの第１のセグメントの半径方向の概略断面図である。
【図３】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図２の光ファイバーの第１のセグメントの相対屈折率プロファイルを光ファイバーのガラス部分の半径Ｒの関数として描写する図である。
【図４】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図１Ａの光ファイバーの第２のセグメントの半径方向の概略断面図である。
【図５】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図４の光ファイバーの第２のセグメントの相対屈折率プロファイルを光ファイバーのガラス部分の半径ｒの関数として描写する図である。
【図６】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図１Ａの光ファイバーの第１のセグメントの半径方向の概略断面図である。
【図７】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図６の光ファイバーの第１のセグメントの相対屈折率プロファイルを光ファイバーのガラス部分の半径Ｒの関数として描写する図である。
【図８】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図１Ａの光ファイバーの第２のセグメントの半径方向の概略断面図である。
【図９】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図８の光ファイバーの第２のセグメントの相対屈折率プロファイルを光ファイバーのガラス部分の半径ｒの関数として描写する図である。
【図１０】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図１Ｂの光ファイバーの第１のセグメントの半径方向の概略断面図である。
【図１１】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図１０の光ファイバーの第１のセグメントの相対屈折率プロファイルを光ファイバーのガラス部分の半径Ｒの関数として描写する図である。
【図１２】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図１Ｂの光ファイバーの第２のセグメントの半径方向の概略断面図である。
【図１３】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による図１２の光ファイバーの第２のセグメントの相対屈折率プロファイルを光ファイバーのガラス部分の半径ｒの関数として描写する図である。
【図１４】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による光ファイバーを使用して「回折のない」ビームを生成するための光学系の概略図である。
【図１５】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による光ファイバーを使用して「回折のない」ビームを生成するための光学系の概略図である。
【図１６】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による光ファイバーを使用して「ハイブリッド」ガウス−ベッセルレーザービームを生成するための光学系の概略図である。
【図１７】本明細書で示され説明される１つまたは複数の実施形態による光ファイバーを使用して「ハイブリッド」ガウス−ベッセルレーザービームを生成するための光学系の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書で説明される光ファイバーを利用して、従来のガウスレーザービームをベッセルレーザービームに変換することができる。ベッセルビームは、非回折ビームの一形態またはわずかに回折するビーム（本明細書において準非回折ビームとも呼ぶ）である、すなわち、以下で数学的に定義されるように低ビーム発散を有するビームである。集光された非回折ビームまたは準非回折ビームは、レーザー焦線を形成する。レーザー焦線の形成は、以下でさらに詳細に説明する。
【００１４】
レーザービーム発散は、ビーム伝搬の方向（すなわち、Ｚ方向）におけるビーム断面の拡大率を意味する。本明細書では、語句「ビーム断面」は、レーザービームの伝搬方向に対して垂直な平面に沿った、例えばＸ−Ｙ平面に沿った、レーザービームの断面を意味する。本明細書で論じるビーム断面の一例は、Ｘ−Ｙ平面（すなわち、レーザー焦線の断面）に位置する表面にある少なくとも１つの合焦素子（または焦点面）と光ファイバーとによって形成される合焦されたレーザービームのビームスポットである。
【００１５】
回折は、レーザービームの発散を引き起こす一要因である。他の要因として、レーザービームがそこを通って伝搬する光学系によって生じる合焦または合焦ずれ、または境界面での屈折および散乱が挙げられる。本明細書で説明される光ファイバーによって提供され、合焦されてレーザー焦線を形成するレーザービームは、小さい断面、低い発散、およびわずかな回折を有し得る。レーザービームの発散は、レイリー長ＺＲによって特徴付けられ、レイリー長ＺＲはレーザービームの強度分布の分散σ２およびビーム伝搬Ｍ２因子に関係する。以下の議論において、式はデカルト座標系を使用して与えられる。他の座標系の対応する式は、当業者に公知の数学的技法を用いて得ることができる。ビーム発散に関するさらなる情報は、Ａ．Ｅ．Ｓｉｅｇｍａｎによる「Ｎｅｗ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｌａｓｅｒ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ」（ＳＰＩＥ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｖｏｌ．１２２４，ｐ．２（１９９０））およびＲ．ＢｏｒｇｈｉおよびＭ．Ｓａｎｔａｒｓｉｅｒｏによる「Ｍ２  ｆａｃｔｏｒ  ｏｆ  Ｂｅｓｓｅｌ−Ｇａｕｓｓ  ｂｅａｍｓ」（Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２２（５），２６２（１９９７））と題される記事において見ることができ、これらの開示は、全体を参照により本明細書に引用される。さらなる情報は、また、「Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ｌａｓｅｒ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ−Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｗｉｄｔｈｓ，ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ  ａｎｇｌｅｓ  ａｎｄ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏｓ−Ｐａｒｔ１：Ｓｔｉｇｍａｔｉｃ  ａｎｄ  ｓｉｍｐｌｅ  ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ  ｂｅａｍｓ（レーザー及びレーザー関連機器−レーザービーム幅、発散角及びビーム伝播係数の試験方法−第1部：スティグマティック及び単純アスティグマチックビーム）」と題される国際規格ＩＳＯ  １１１４６−１：２００５（Ｅ）、「Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ｌａｓｅｒ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ−Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｗｉｄｔｈｓ，ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ  ａｎｇｌｅｓ  ａｎｄ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏｓ−Ｐａｒｔ２：Ｇｅｎｅｒａｌ  ａｓｔｉｇｍａｔｉｃ  ｂｅａｍｓ（レーザー及びレーザー関連機器−レーザービーム幅、発散角及びビーム伝播係数の試験方法−第２部：一般アスティグマチックビーム）」と題されるＩＳＯ  １１１４６−２：２００５（Ｅ）、および「Ｌａｓｅｒｓ  ａｎｄ  ｌａｓｅｒ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ−Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｗｉｄｔｈｓ，ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ  ａｎｇｌｅｓ  ａｎｄ  ｂｅａｍ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏｓ−Ｐａｒｔ３：Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ  ａｎｄ  ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  ｌａｓｅｒ  ｂｅａｍ  ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄｅｔａｉｌｓ  ｏｆ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ（レーザー及びレーザー関連機器−レーザービーム幅、発散角及びビーム伝播係数の試験方法−第３部：本質的及び幾何学的レーザービーム分類，伝播及び試験方法の詳細）」と題されるＩＳＯ  １１１４６−３���２００４（Ｅ）において見ることができ、これらの開示は、全体を参照により本明細書に引用される。
【００１６】
時間平均強度プロファイルＩ（ｘ，ｙ，ｚ）を有するレーザービームの強度プロファイルの重心の空間座標は以下の式で与えられる。
【００１７】
【数１】
2020505641.tif 000003
【００１８】
【数２】
2020505641.tif 000004
【００１９】
これらはまた、ウィグナー分布の一次モーメントとして公知であり、ＩＳＯ  １１１４６−２：２００５（Ｅ）の３．５項に記載されている。それらの測定法は、ＩＳＯ  １１１４６−２：２００５（Ｅ）の７項に記載されている。
【００２０】
分散は、断面（Ｘ−Ｙ）平面における、ビーム伝搬方向における位置ｚの関数としてのレーザービームの強度分布の幅の目安である。
【００２１】
任意のレーザービームに関して、Ｘ方向における分散はＹ方向における分散と異なっていてもよい。σｘ２（ｚ）およびσｙ２（ｚ）はそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向における分散を表す。特定の関心は、ニアフィールドおよびファーフィールドの境界における分散である。σ０ｘ２（ｚ）およびσ０ｙ２（ｚ）はそれぞれ、ニアフィールド境界におけるＸ方向およびＹ方向における分散を表し、σ∞ｘ２（ｚ）およびσ∞ｙ２（ｚ）はそれぞれ、ファーフィールド境界におけるＸ方向およびＹ方向における分散を表す。フーリエ変換Ｉ〜（νｘ，νｙ）（ここで、νｘおよびνｙはそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向における空間周波数である）した時間平均強度プロファイルＩ（ｘ，ｙ，ｚ）を有するレーザービームに関して、ｘ方向およびｙ方向におけるニアフィールドおよびファーフィールド分散は、以下の式で与えられる。
【００２２】
【数３】
2020505641.tif 000005
【００２３】
【数４】
2020505641.tif 000006
【００２４】
【数５】
2020505641.tif 000007
【００２５】
【数６】
2020505641.tif 000008
【００２６】
分散量σ０ｘ２（ｚ）、σ０ｙ２（ｚ）、σ∞ｘ２およびσ∞ｙ２は、ウィグナー分布の対角要素としても公知である（ＩＳＯ  １１１４６−２：２００５（Ｅ）を参照されたい）。これらの分散は、ＩＳＯ  １１１４６−２：２００５（Ｅ）の第７項に記載される測定技法を用いて実験的なレーザービームとして定量化できる。手短に言うと、測定では、線形不飽和ピクセル化検出器（ｌｉｎｅａｒ  ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ  ｐｉｘｅｌａｔｅｄ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を用いて、分散および重心の座標を定義する積分方程式の無限積分面積を近似する有限空間領域上でＩ（ｘ，ｙ）を測定する。測定面積の適切な広さ、背景差分、検出器のピクセル分解能は、ＩＳＯ  １１１４６−２：２００５（Ｅ）の第７項に記載される反復測定法の収束によって決定される。方程式１から方程式６によって与えられる式の数値は、ピクセル化検出器によって測定される強度値のアレイから数値的に算出される。
【００２７】
任意の光学ビームの横振幅プロファイルｕ〜（ｘ，ｙ，ｚ）（ここで、Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）≡｜ｕ〜（ｘ，ｙ，ｚ）｜２）と任意の光学ビームの空間周波数分布Ｐ〜（νｘ，νｙ，ｚ）（ここで、Ｉ〜（νｘ，νｙ）≡｜Ｐ〜（νｘ，νｙ，ｚ）｜２）との間のフーリエ変換関係によって、
【００２８】
【数７】
2020505641.tif 000009
【００２９】
【数８】
2020505641.tif 000010
【００３０】
であることを示すことができる。
【００３１】
方程式（７）および（８）において、σ０ｘ２（ｚ０ｘ）およびσ０ｙ２（ｚ０ｙ）は、σ０ｘ２（ｚ）およびσ０ｙ２（ｚ）の最小値であり、最小値はそれぞれ、ｘ方向およびｙ方向において、ウエスト位置ｚ０ｘおよびｚ０ｙで生じ、λは、ビームの波長である。方程式（７）および（８）は、σｘ２（ｚ）およびσｙ２（ｚ）が、ビームのウエスト位置に関連付けられる最小値から、いずれの方向にも、ｚに応じて二次関数的に増加することを表す。ビーム伝搬軸Ｚ周りに回転可能に対称であるガウスビームにおいて、σ０ｘ（ｚ）＝σ０ｙ（ｚ）、ウエスト位置ｚ０ｘ＝ｚ０ｙ。
【００３２】
方程式（７）および（８）は、ビーム伝搬因子Ｍ２に関して、書き直すことができ、ここで、ｘ方向およびｙ方向における別々のビーム伝搬因子Ｍｘ２およびＭｙ２は、
【００３３】
【数９】
2020505641.tif 000011
【００３４】
【数１０】
2020505641.tif 000012
【００３５】
と定義される。
【００３６】
方程式（９）および（１０）の再構成と方程式（７）および（８）への代入により、
【００３７】
【数１１】
2020505641.tif 000013
【００３８】
【数１２】
2020505641.tif 000014
【００３９】
が得られ、これらは、
【００４０】
【数１３】
2020505641.tif 000015
【００４１】
【数１４】
2020505641.tif 000016
【００４２】
と書き直すことができ、ここで、レイリー長ＺＲｘおよびＺＲｙはそれぞれ、ｘ方向およびｙ方向において、
【００４３】
【数１５】
2020505641.tif 000017
【００４４】
【数１６】
2020505641.tif 000018
【００４５】
によって与えられる。
【００４６】
レーザービームが、ビーム伝搬軸周りに回転可能に対称である場合、レイリー長ＺＲｘ＝ＺＲｙ。
【００４７】
レイリー長は、ＩＳＯ  １１１４６−１：２００５（Ｅ）の第３．１２項において定義されるビームウエストの位置に対する、その距離にわたってレーザービーム分散が、ビームウエストの位置での分散に対して倍になる距離に対応し、レーザービームの断面積の発散の目安となる。レイリー長は、光強度がビームウエスト位置（最大強度の位置）で認められる値の半分に減衰する、ビーム軸に沿った距離として見ることもできる。大きいレイリー長を有するレーザービームは、低い発散を有し、伝搬方向の距離とともに、小さいレイリー長を有するレーザービームよりゆっくりと拡張する。
【００４８】
上記式は、レーザービームを説明する強度プロファイルＩ（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて、ガウスビームだけでなくいかなるレーザービームにも適用できる。ガウスビームのＴＥＭ００モードの場合、強度プロファイルは、
【００４９】
【数１７】
2020505641.tif 000019
【００５０】
によって与えられ、ここで、ｗｏは、ビーム強度が、ビームウエスト位置ｚｏでのビームのピークビーム強度の１／ｅ２に、減少する半径と定義される半径である。方程式（１７）および上記式から、ＴＥＭ００ガウスビームに関して以下の結果を得た。
【００５１】
【数１８】
2020505641.tif 000020
【００５２】
【数１９】
2020505641.tif 000021
【００５３】
【数２０】
2020505641.tif 000022
【００５４】
【数２１】
2020505641.tif 000023
【００５５】
【数２２】
2020505641.tif 000024
【００５６】
【数２３】
2020505641.tif 000025
【００５７】
【数２４】
2020505641.tif 000026
【００５８】
上述のように、レーザービームが、ビーム伝搬軸周りに回転可能に対称である場合、レイリー長ＺＲ＝ＺＲｘ＝ＺＲｙ。また、回転可能に対称であるガウスビームに関して、Ｍ２＝Ｍｘ２＝Ｍｙ２＝１であることにさらに留意される。
【００５９】
ビーム断面は、形状および寸法によって特徴付けられる。ビーム断面の寸法は、ビームのスポットサイズによって特徴付けられる。ガウスビームに関して、スポットサイズは、ビームの強度が、方程式（１７）においてｗ０と表される、その最大値の１／ｅ２に減少する点での半径方向の広がりとして定義されることが多い。ガウスビームの最大強度は、強度分布の中心で生じ（ｘ＝０およびｙ＝０（デカルト座標）またはｒ＝０（円筒座標））、スポットサイズを決定するために用いられる半径方向の広がりは、中心に対して測定される。
【００６０】
軸対称である（すなわち、ビーム伝搬軸Ｚ周りに回転可能に対称である）断面を有するビームは、単一寸法またはＩＳＯ  １１１４６−１：２００５（Ｅ）の第３．１２項で指定されるビームウエスト位置で測定されるスポットサイズによって特徴付けることができる。軸対称であるガウスビームに関して、方程式（１７）はスポットサイズがｗｏと等しいことを示し、方程式（１８）からは２σ０ｘまたは２σ０ｙに対応する。そのような軸対称ビーム断面において、σ０ｘ＝σ０ｙ。
【００６１】
スポットサイズは、非軸対称ビーム断面のために同様に定義することができ、ここで、軸対称ビームとは違い、σ０ｘ≠σ０ｙ。結果として、非軸対称ビームの断面寸法を、ｘ方向およびｙ方向においてそれぞれ、２つのスポットサイズパラメーターｗｏｘおよびｗｏｙで特徴付ける必要があり、ここで、
【００６２】
【数２５】
2020505641.tif 000027
【００６３】
【数２６】
2020505641.tif 000028
【００６４】
非軸対称ビームの軸対称の欠如（すなわち、任意の回転角）は、σ０ｘおよびσ０ｙの値の算出結果がｘ軸およびｙ軸の向きの選択に依存することを意味する。例えば、いくつかの実施形態において、ｘ軸は、非軸対称ビームスポット１１４の長軸１１６であってもよく、ｙ軸は短軸１１５であってもよい。他の実施形態において、ｘ軸は、短軸１１５であってもよく、ｙ軸は長軸１１６であってもよい。ＩＳＯ  １１１４６−１：２００５（Ｅ）では、これらの基準軸をパワー密度分布の主軸と呼び（第３．３項から３．５項）、以下の議論において、ｘ軸およびｙ軸はこれらの主軸に位置合わせされていると仮定する。さらに、その周りにｘ軸およびｙ軸が断面平面において回転されてもよい角度Φ、例えば、ｘ軸およびｙ軸の基準位置それぞれに対するｘ軸およびｙ軸の角度、を使って、非軸対称ビームのスポットサイズパラメーターの最小値（ｗｏ，ｍｉｎ）および最大値（ｗｏ，ｍａｘ）を定義してもよい。
【００６５】
【数２７】
2020505641.tif 000029
【００６６】
【数２８】
2020505641.tif 000030
【００６７】
ここで、２σ０，ｍｉｎ＝２σ０ｘ（Φｍｉｎ，ｘ）＝２σ０ｙ（Φｍｉｎ，ｙ）および２σ０，ｍａｘ＝２σ０ｘ（Φｍａｘ，ｘ）＝２σ０ｙ（Φｍａｘ，ｙ）。ビーム断面の軸非対称の大きさは、アスペクト比によって定量化でき、ここで、アスペクト比はｗｏ，ｍａｘとｗｏ，ｍｉｎとの比と定義される。軸対称ビーム断面は、１．０のアスペクト比を有する。
【００６８】
上述のように、レーザービーム発散は、レイリー長によって特徴付けることができる。低い発散は、レイリー長の大きい値およびレーザービームのわずかな回折と相関関係にある。
【００６９】
対称であるビームに関して、レイリー長は、Ｘ方向およびＹ方向において同じであり、ガウス強度分布を有するビームに関して、方程式（２２）または方程式（２３）によって与えられる。軸対称ビームに関して、レイリー長ＺＲｘおよびＺＲｙは等しい。非軸対称ビームに関して、レイリー長ＺＲｘおよびＺＲｙは等しくない。方程式（１５）および（１６）は、ＺＲｘおよびＺＲｙはそれぞれ、σ０ｘおよびσ０ｙに依存することを表し、σ０ｘの値およびσ０ｙの値はＸ軸およびＹ軸の向きに依存することは上で述べた。非軸対称ビームに関して、ＺＲｘおよびＺＲｙの値は適宜に変動し、それぞれの値は、主軸に対応する最小値および最大値を有し、ＺＲｘの最小値はＺＲｘ，ｍｉｎと表され、ＺＲｙの最小値はＺＲｙ，ｍｉｎで表される。ガウスビームのレイリー長を特徴付ける式（方程式（２２）または方程式（２３））は、任意のビームプロファイルＺＲｘ，ｍｉｎおよびＺＲｙ，ｍｉｎに関して、
【００７０】
【数２９】
2020505641.tif 000031
【００７１】
および
【００７２】
【数３０】
2020505641.tif 000032
【００７３】
によって与えられるように示すことができる。
【００７４】
軸対称であるガウスビームに関して、ＺＲ，ｍｉｎ＝ＺＲｘ，ｍｉｎ＝ＺＲｙ，ｍｉｎ。
【００７５】
レーザービームの発散は、最短のレイリー長を有する方向においてより短い距離にわたって生じるため、レーザーの強度分布は、ＺＲ，ｍｉｎができるだけ大きくなるように制御されることが好ましい。
【００７６】
本明細書で説明される異なる実施形態において、ＺＲ，ｍｉｎは、５０μｍ以上、１００μｍ以上、２００μｍ以上、３００μｍ以上、５００μｍ以上、１ｍｍ以上、２ｍｍ以上、３ｍｍ以上、５ｍｍ以上、５０μｍから１０ｍｍまでの範囲、１００μｍから５ｍｍの範囲、２００μｍから４ｍｍの範囲、３００μｍから２ｍｍの範囲、などである。
【００７７】
本明細書において特定されるＺＲ，ｍｉｎの値および範囲は、異なるレーザー波長に対して、方程式（２７）において定義されるスポットサイズパラメーターｗｏ，ｍｉｎの調節によって、達成可能である。例えば、本明細書で説明される異なる実施形態において、スポットサイズパラメーターｗｏ，ｍｉｎは、０．２５μｍ以上、０．５０μｍ以上、０．７５μｍ以上、１．０μｍ以上、２．０μｍ以上、３．０μｍ以上、５．０μｍ以上、０．２５μｍから１０μｍまでの範囲、０．２５μｍから５．０μｍの範囲、０．２５μｍから２．５μｍの範囲、０．５０μｍから１０μｍまでの範囲、０．５０μｍから５．０μｍまでの範囲、０．５０μｍから２．５μｍまでの範囲、０．７５μｍから１０μｍまでの範囲、０．７５μｍから５．０μｍの範囲、０．７５μｍから２．５μｍの範囲などである。
【００７８】
本明細書に記載される光ファイバーの実施形態を用いることによって形成されるレーザービームのレイリー長は、同じ波長を有するガウスビームのレイリー長より大きくてもよい。したがって、ＺＲ，ｍｉｎとガウスビームのレイリー長ＺＲとの比は（方程式（２２）または（２３）いずれかにおいて特定されるように）、共通の波長λにおいて、２以上、５以上、１０以上、２５以上、５０以上、１００以上、２５０以上、５００以上、１０００以上、２から１５００までの範囲、５から１２５０までの範囲、１０から１０００までの範囲、２５から１０００までの範囲、１００から１０００までの範囲などであってもよい。
【００７９】
非回折レーザービームまたは準非回折レーザービームは、一般に、半径に対して非単調に減少する強度プロファイルなどの複雑な強度プロファイルを有する。ガウスビームへの類推によって、有効スポットサイズｗｏ，ｅｆｆは、非軸対称ビームに関して、最大強度の半径方向位置（ｒ＝０）から任意の方向における、最短半径方向距離と定義でき、当該距離において強度は最大強度の１／ｅ２に減少する。有効スポットサイズｗｏ，ｅｆｆに基づいたレイリー長の基準は、以下のように、損傷領域を形成するための非回折または準非回折ビーム（例えば、ベッセルビーム）により指定することができる：
【００８０】
【数３１】
2020505641.tif 000033
【００８１】
式中、ＦＤは、少なくとも１０、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２５０、少なくとも５００、少なくとも１０００、１０から２０００の範囲、５０から１５００の範囲、１００から１０００の範囲の値を有する無次元の発散係数である。いくつかの実施形態において、ＦＤは、１０００より大きくてもよく、さらに２０００より大きくてもよい（すなわち、レーザービームは実質的に非回折性である）。方程式（３１）を方程式（２２）または（２３）と比較することによって、非回折または準非回折ビームに関して、それにわたって有効ビームサイズ（すなわち、有効スポットサイズ）が倍になる距離、方程式（３１）におけるＺＲ，ｍｉｎ、は、典型的なガウスビームプロファイルが使用された場合に予想される距離のＦＤ倍であることがわかる。
【００８２】
無次元の発散係数ＦＤにより、レーザービームが準非回折性であるかどうかを決定するための基準が与えられる。本明細書では、レーザービームは、レーザービームの特性が方程式（３１）をＦＤ≧１０の値で満たす場合、準非回折性であるとみなされる。ＦＤの値が増加するとともに、レーザービームはほぼ完全に非回折である状態により近づく。
【００８３】
マイクロメートル範囲のスポットサイズなどの、約１マイクロメートルから５マイクロメートルの範囲などの、または約１マイクロメートルから１０マイクロメートルなどの、十分小さいスポットサイズに合焦されるとき、ガウス強度プロファイルを有するビームは、回折性が高く、短い伝搬距離にわたって著しく発散する。低い発散を達成するために、レーザービーム強度分布を制御または最適化して回折を低減することが望ましい。レーザービームは、例えばベッセルビームのように、非回折性または準非回折性であってもよい。
【００８４】
以下の術語は、本明細書で説明される光ファイバーと共に使用される。
【００８５】
用語「屈折率プロファイル」または「相対屈折率プロファイル」は、本明細書では屈折率または相対屈折率とファイバーの半径Ｒ（またはｒ）との間の関係である。
【００８６】
用語「相対屈折率」は、本明細書では、
2020505641.tif 000034
【００８７】
と定義され、
ここで、別段の指定がない限り、ｎ（ｒ）は、光ファイバーの半径ｒ（またはＲ）での屈折率であり、ｒ＝０はファイバーの軸方向中心線に対応する。相対屈折率は、別段の指定がない限り、１５５０ｎｍで定める。本明細書に記載される実施形態において、基準屈折率ｎＲＥＦは、外側クラッドの屈折率である。本明細書では、相対屈折率は、Δで表し、別段の指定がない限り、その値は「％」の単位で与えられる。ある領域の屈折率が、基準屈折率ｎＲＥＦより小さい場合、相対屈折率パーセントは負となり、低くなった領域、低くなった屈折率、または低屈折率と呼ぶ。ある領域の屈折率が、基準屈折率ｎＲＥＦより大きい場合、相対屈折率パーセントは正となり、その領域は高められている、または正の屈折率を有すると言うことができる。
【００８８】
別段の指定がない限り、光ファイバーの第１のセグメントに関して、文字「Ｒ」、「Ｔ」および「Ｖ」はそれぞれ、半径、半径方向厚さおよび体積（以下に説明する）と関連して使用され、光ファイバーの第２のセグメントに関して、文字「ｒ」、「ｔ」および「ｖ」はそれぞれ、半径、半径方向厚さおよび体積と関連して使用される。下付きの「ＣＨ」は、光ファイバーの第１のセグメントにおける「チャネル」を指す。下付きの「ＡＣ」および「ａｃ」はそれぞれ、光ファイバーの第１のセグメントおよび第２のセグメントにおける「環状コア領域」を指す。下付きの「Ｃ」および「ｃ」はそれぞれ、光ファイバーの第１のセグメントおよび第２のセグメントにおける「コア部分」を指す。下付きの「ＣＬ」および「ｃｌ」はそれぞれ、光ファイバーの第１のセグメントおよび第２のセグメントにおける「クラッド部分」を指す。下付きの「ＯＣＬ」および「ｏｃｌ」はそれぞれ、光ファイバーの第１のセグメントおよび第２のセグメントにおける「外側クラッド部分」を指す。下付きの「ＩＣＬ」および「ｉｃｌ」はそれぞれ、光ファイバーの第１のセグメントおよび第２のセグメントにおける「内側クラッド部分」を指す。下付きの「ＬＩＴ」および「ｌｉｔ」はそれぞれ、光ファイバーの第１のセグメントおよび第２のセグメントにおける「低屈折率トレンチ」を指す。下付きの「ＬＩＣ」および「ｌｉｃ」はそれぞれ、光ファイバーの第１のセグメントおよび第２のセグメントにおける「低屈折率コア領域」を指す。下付きの「ＣＣ」および「ｃｃ」はそれぞれ、光ファイバーの第１のセグメントおよび第２のセグメントにおける「中心コア領域」を意味する。
【００８９】
本明細書では、用語「トレンチ」は、半径方向断面において、比較的高い屈折率を有する領域に取り囲まれた、光ファイバーの領域を意味する。
【００９０】
本明細書では、用語「アップドーパント」は、純粋な非ドープシリカガラス（ＳｉＯ２）に対してガラスの屈折率を高めるドーパントを意味する。本明細書では、用語「ダウンドーパント」は、純粋な非ドープＳｉＯ２に対してガラスの屈折率を低くする性質を有するドーパントである。アップドーパントは、アップドーパントではない１種または複数種の他のドーパント（例えば、ダウンドーパント）が伴うとき負の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在してもよい。同様に、アップドーパントではない１種または複数種の他のドーパントは、正の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在してもよい。ダウンドーパントは、ダウンドーパントではない１種または複数種の他のドーパント（例えば、アップドーパント）が伴うとき正の相対屈折率を有する、光ファイバーの領域に存在してもよい。同様に、ダウンドーパントではない１種または複数種の他のドーパントは、負の相対屈折率を有する光ファイバーの領域に存在してもよい。
【００９１】
本明細書では、用語「ガウスレーザービーム」は、ガウス強度プロファイル（ガウスプロファイル）を有する単色電磁放射のビームを意味し、その横磁場および横電場の振幅プロファイルはガウス関数によって与えられる。ガウスレーザービームは、軸対称であっても非軸対称であってもよい、すなわち、ガウスレーザービームは、軸対称ビーム断面、または長軸および短軸を有する非軸対称ビームスポットを形成する非軸対称であるビームの断面を有してもよい。本明細書では、用語「ベッセルレーザービーム」は、第１種ベッセル関数によって説明される振幅（ベッセルプロファイル）を有する単色電磁放射のビームを意味する。ベッセルレーザービームは、軸対称であっても非軸対称であってもよい、すなわち、ベッセルレーザービームは、軸対称ビーム断面、または長軸および短軸を有する非軸対称ビームスポットを形成する非軸対称ビームの断面を有してもよい。本明細書では、用語ハイブリッドガウス−ベッセルレーザービーム（または「ハイブリッド」ガウス−ベッセルレーザービーム）は、ガウスプロファイルとベッセルプロファイルとの組み合わせを有する、電磁放射のビームを意味する。
【００９２】
本明細書では、用語「『回折のない』ビーム」は、例えばベッセルビームなどの非回折および準非回折ビームを意味する。
【００９３】
用語「マイクロメートル」、「ミクロン」および「μｍ」は、本明細書において交換可能に使用される。
【００９４】
ここから光ファイバーおよびそれを備えるレーザー伝送システムの実施形態に詳細に言及し、その例は添付の図面において図示される。図１Ａは、光ファイバーの一実施形態の側面図を概略的に描写する。本明細書で説明される光ファイバーを使用して、従来のガウスレーザービームをベッセルレーザービームに変換してもよい。光ファイバーは、一般に、移行領域で第２のセグメントに結合されている第１のセグメントを備える。第１のセグメントは、第２のセグメントより大きい直径を有する。実施形態において、第１のセグメントは、光ファイバーの軸方向中心線に中心を合わせて配置された第１の環状コア領域を有する第１のコア部分、および第１のコア部分の周りに延在する第１のクラッド部分を含む。第１の環状コア領域は、第１のクラッド部分に対して、より大きい相対屈折率を有する。第２のセグメントは、第２のコア部分および第２のコア部分の周りに延在する第２のクラッド部分を有する。第２のコア部分の少なくとも一部は、第１の環状コア部分に光学的に結合されており、第２のクラッド部分に対して、より大きい相対屈折率を有する。第２のセグメントは、ガウスレーザービームの伝搬を支持し、第１のセグメントは、ベッセルレーザービームの伝搬を支持する。第２のセグメントを通って伝搬するガウスレーザービームは、移行領域を通って第１のセグメントへと通過する際に、ベッセルレーザービームへと変換される。たとえば、ガウスプロファイルを有する出力ビームを出射するレーザー光源は、光ファイバーの第２のセグメントに光学的に結合されていてもよく、出力ビームが移行領域および第１のセグメントを通って伝搬する際に、出力ビームのガウスプロファイルは、ベッセルプロファイルへと変換される。ガウスレーザービームをベッセルレーザービームへと変換する光ファイバーの様々な実施形態の構造および構成は、添付された図面を具体的に参照して、本明細書においてより詳細に説明される。
【００９５】
図１Ａおよび図２から図５を参照すると、移行領域１５０で第２のセグメント１３０に光学的に結合されている第１のセグメント１１０を有する光ファイバー１００の一実施形態が示されている。光ファイバー１００の少なくともの一部の側面図が図１Ａに示されており、光ファイバー１００の第１のセグメント１１０および第２のセグメント１３０の半径方向断面がそれぞれ、図２および図４に示されており、対応する第１のセグメント１１０および第２のセグメント１３０の相対屈折率プロファイルがそれぞれ、図３および図５に示されている。第１のセグメント１１０は第１の外径「Ｄ０」を有し、第２のセグメント１３０は、第２の外径「ｄ０」を有する（図１Ａ）。第１の外径Ｄ０は、第２の外径ｄ０より大きい。実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約０．２ミリメートル（ｍｍ）から約５．０ｍｍまでであってもよく、第２の外径ｄ０は、約０．１ｍｍから約４．５ｍｍまでであってもよく、移行領域１５０の長さは、約０．５ｍｍから約２０ｍｍまでであってもよい。実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約０．４ｍｍから約１．０ｍｍまでであり、第２の外径ｄ０は、約０．２ｍｍから約０．９ｍｍまでであり、移行領域１５０の長さは、約１ｍｍから約１０ｍｍまでである。他の実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約１５０μｍから約２５０μｍまでであり、第２の外径ｄ０は、約７５μｍから約２２５μｍまでであり、移行領域１５０の長さは、１０ｍｍより大きい。第２のセグメント１３０を通って伝搬するガウスレーザービーム「ＧＬＢ」は、第１のセグメント１１０を通って伝搬するリング状ビームＲＳＢ（すなわち、ニアフィールド型のベッセルビーム）に変換され、ＲＳＢは、合焦されるときにベッセルレーザービーム「ＢＬＢ」を形成する。すなわち、本明細書に記載される実施形態によれば、リング状ビームは、光学的に「ニアフィールド」としてのものの中に位置しており、したがってニアフィールド型のベッセルビームとなる。合焦レンズはこのリング状ビームを光学的「ファーフィールド」へと変換し、このことにより、典型的なベッセルプロファイルまたはベッセルレーザービーム「ＢＬＢ」が形成される。実施形態において、第１のセグメント１１０、第２のセグメント１３０および移行領域１５０は、互いと一体に形成され、光ファイバー１００のテーパー比（ｄ０／Ｄ０）は、約０．２以上および約０．９以下である。他の実施形態において、光ファイバー１００のテーパー比は、約０．３以上および約０．９以下である。さらに他の実施形態において、光ファイバー１００のテーパー比は、０．３以上および０．８以下、例えば、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８またはそれらの間、である。いくつかの実施形態によれば、移行領域１５０は、例えば、１ｍｍから１０ｍｍ、または１ｍｍから５ｍｍの長さを有する（例えば、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍまたはそれらの間。テーパーがファイバーの線引きの間に作られる場合、テーパー領域１５０はより長くすることができ、例えば、１０ｍｍから５ｍの長さである）。いくつかの実施形態において、テーパー領域１５０は断熱形状を有する���光ファイバー１００の第１のセグメント１１０（図２および図３）は、光ファイバー１００の軸方向中心線２に中心を合わせて配置された第１のコア部分１１２を有する。第１のコア部分１１２は、第１の環状コア領域１１３を含んでもよい。第１のクラッド部分１２２は、第１のコア部分１１２の周りに延在してもよい。光ファイバー１００の第２のセグメント１３０（図４および図５）は、第２のコア部分１３２を有し、第２のコア部分１３２の少なくとも一部は、第１のコア部分１１２に光学的に結合されている。第２のクラッド部分１４２は、第２のコア部分１３２の周りに延在してもよい。
【００９６】
図１Ａ、図２および図３を参照すると、図２には、図１Ａの光ファイバー１００の第１のセグメント１１０の半径方向断面が概略的に示されており、図３には、断面の中心線に対する、半径方向断面の相対屈折率プロファイルが図式的に示されている。第１のセグメント１１０は一般に、第１のコア部分１１２および第１のクラッド部分１２２を含む。第１のコア部分１１２は、第１のクラッド部分１２２内側に位置付けられ、第１のクラッド部分１２２は第１のコア部分１１２の周りに延在している。第１のコア部分１１２および第１のクラッド部分１２２は、光ファイバー１００の第１のセグメント１１０の断面が光ファイバー１００の第１のコア部分１１２の中心に関して略円形対称であるように、略同心であってもよい。また、第１のコア部分１１２および第１のクラッド部分１２２は、光ファイバー１００の第１のコア部分１１２の中心に関して略軸対称であってもよい。図１Ａ、図２および図３において描写される実施形態において、第１のコア部分１１２は、第１の環状コア領域１１３およびチャネル１１４を含んでもよい。チャネル１１４は、第１の環状コア領域１１３内側に位置付けられ、チャネル１１４は、第１の環状コア領域１１３に直接隣接し、かつ直接接触している。
【００９７】
いくつかの実施形態において、第１のクラッド部分１２２は、任意選択で第１の低屈折率トレンチ１２４および第１の外側クラッド部分１２３を含んでもよい。第１の低屈折率トレンチ１２４は、第１の外側クラッド１２３内側に位置付けられ、第１の低屈折率トレンチ１２４は、第１の外側クラッド１２３に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。第１の低屈折率トレンチ１２４は、含まれる場合、光ファイバー１００の曲げ性能を向上する。すなわち、第１の低屈折率トレンチ１２４は、光ファイバー１００が巻かれた状態のとき、光ファイバー１００において伝搬する光の減衰を低減し、それにより、第１の低屈折率トレンチ１２４を有しない類似の構造を有する光ファイバーと比べて、光ファイバー１００において伝搬する光の減衰を増大させることなく、光ファイバー１００をより締まった、すなわち、より小さい、半径に巻くことができる。
【００９８】
いくつかの実施形態において（図示せず）、第１の低屈折率トレンチ１２４は、第１のコア部分１１２に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。図２および図３に描写される実施形態などの、いくつかの他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４は、第１の内側クラッド部分１２５によって第１のコア部分１１２から間隔を開けられていてもよい、すなわち、第１の内側クラッド部分１２５は、第１の低屈折率トレンチ１２４と第１のコア部分１１２との間で第１の低屈折率トレンチ１２４内側に位置付けられる。実施形態において、第１の内側クラッド部分１２５は、第１の低屈折率トレンチ１２４および第１の環状コア領域１１３に直接隣接し、かつ直接接触している。
【００９９】
第１のセグメント１１０は、光ファイバー１００の軸方向中心線２からの半径Ｒ４を有する。第１のコア部分１１２は、半径Ｒ４より小さい半径Ｒ１を有する。第１のコア部分１１２のチャネル１１４は、半径Ｒ１より小さい半径Ｒ０を有する。第１の環状コア領域１１３は、内半径Ｒ０、外半径Ｒ１、および半径方向厚さＴＡＣ＝Ｒ１−Ｒ０を有する。第１のコア部分１１２および第１の環状コア領域１１３それぞれの半径Ｒ０およびＲ１は、第１のコア部分１１２および第１の環状コア領域１１３それぞれの相対屈折率プロファイル（図３）の最大勾配に正接である線が、以下でさらに詳細に説明する基準相対屈折率線ΔＯＣＬ％を横切る点で定義される。第１のクラッド部分１２２は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ４、および半径方向厚さＴＣＬ＝Ｒ４−Ｒ１を有する。第１のクラッド部分１２２が第１の低屈折率トレンチ１２４および第１の外側クラッド部分１２３を含む実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４は、内半径Ｒ２、外半径Ｒ３、および半径方向厚さＴＬＩＴ＝Ｒ３−Ｒ２を有する。第１の外側クラッド部分１２３は、内半径Ｒ３、外半径Ｒ４、および半径方向厚さＴＯＣＬ＝Ｒ４−Ｒ３を有する。第１の低屈折率トレンチ１２４が第１のコア部分１１２に直接隣接し、かつ直接接触している実施形態において（図示せず）、第１の低屈折率トレンチ１２４の内側半径Ｒ２は、第１のコア部分１１２の半径Ｒ１と等しくてもよい。第１の低屈折率トレンチ１２４が、第１の内側クラッド部分１２５によって第１のコア部分１１２から間隔を開けられている実施形態において、第１の内側クラッド部分１２５は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、および半径方向厚さＴＩＣＬ＝Ｒ２−Ｒ１を有する。
【０１００】
第１のセグメント１１０の半径Ｒ４は、約５０μｍから約２５０μｍまでである。いくつかの実施形態において、第１のセグメント１１０の半径Ｒ４は、約６０μｍから約１５０μｍまでである。第１のコア部分１１２の半径Ｒ１は、約５μｍから約５５μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径Ｒ１は、約１０μｍから約５０μｍまでである。チャネル１１４の半径Ｒ０は、約２μｍから約４０μｍまでである。いくつかの実施形態において、チャネル１１４の半径Ｒ０は、約５μｍから約３５μｍまでである。第１の環状コア領域１１３の半径方向厚さＴＡＣ（Ｒ１−Ｒ０）は、約１μｍから約２０μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径方向厚さＴＡＣは、約２μｍから約１５μｍまでである。第１のクラッド部分１２２の半径方向厚さＴＣＬ（Ｒ４−Ｒ１）は、約２０μｍから約１５０μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径方向厚さＴＣＬは、約２５μｍから約１２５μｍまでである。第１のクラッド部分１２２が第１の低屈折率トレンチ１２４および第１の外側クラッド部分１２３を含む実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４の内半径Ｒ２は約１０μｍから約６０μｍまで、外半径Ｒ３は約２０μｍから約７５μｍまで、半径方向厚さＴＬＩＴ（Ｒ３−Ｒ２）は約１．０μｍから約１５μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ２は約１５μｍから約５５μｍまで、外半径Ｒ３は約２５μｍから約６５μｍまで、半径方向厚さＴＬＩＴは約１．０μｍから約１０μｍまでである。第１の外側クラッド部分１２３の内半径Ｒ３は約２０μｍから約７５μｍまで、外半径Ｒ４は約５０μｍから約２５０μｍまで、半径方向厚さＴＯＣＬ（Ｒ４−Ｒ３）は約２５μｍから約１５０μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ３は約２５μｍから約５５μｍまで、外半径Ｒ４は約６０μｍから約１５０μｍまで、半径方向厚さＴＯＣＬは約３０μｍから約１２５μｍまでである。第１の低屈折率トレンチ１２４が、第１の内側クラッド部分１２５によって第１のコア部分１１２から間隔を開けられている実施形態において、第１の内側クラッド部分１２５の内半径Ｒ１は約５μｍから約５５μｍまで、外半径Ｒ２は約１０μｍから約６０μｍまで、半径方向厚さＴＩＣＬ（Ｒ２−Ｒ１）は約１．０μｍから約２０μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ１は約１０μｍから約５０μｍまで、外半径Ｒ２は約１５μｍから約５５μｍまで、半径方向厚さＴＩＣＬは約１．０μｍから約１５μｍまでである。
【０１０１】
図１Ａ、図４および図５を参照すると、図４には、図１Ａの光ファイバー１００の第２のセグメント１３０の半径方向断面が概略的に示されており、図５には、断面の中心線に対する、半径方向断面の相対屈折率プロファイルが図式的に示されている。第２のセグメント１３０は一般に、第２のコア部分１３２および第２のクラッド部分１４２を含む。第２のコア部分１３２は、第２のクラッド部分１４２内側に位置付けられ、第２のクラッド部分１４２は第２のコア部分１３２の周りに延在している。第２のコア部分１３２および第２のクラッド部分１４２は、光ファイバー１００の第２のセグメント１３０の断面が光ファイバー１００の第２のコア部分１３２の中心に関して略円形対称であるように、略同心であってもよい。第２のコア部分１３２および第２のクラッド部分１４２は、光ファイバー１００の第２のコア部分１３２の中心に関して略軸対称であってもよい。
【０１０２】
いくつかの実施形態において、第２のクラッド部分１４２は、任意選択で第２の低屈折率トレンチ１４４および第２の外側クラッド部分１４３を含んでもよい。第２の低屈折率トレンチ１４４は、第２の外側クラッド１４３内側に位置付けられ、第２の低屈折率トレンチ１４４は、第２の外側クラッド１４３に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。第２の低屈折率トレンチ１４４は、含まれる場合、光ファイバー１００の曲げ性能を向上する。すなわち、第２の低屈折率トレンチ１４４は、光ファイバー１００が巻かれた状態のとき、光ファイバー１００において伝搬する光の減衰を低減し、それにより、第２の低屈折率トレンチ１４４を有しない類似の構造を有する光ファイバーと比べて、光ファイバー１００において伝搬する光の減衰を増大させることなく、光ファイバー１００をより締まった、すなわち、より小さい、半径に巻くことができる。光ファイバー１００の第１のセグメント１１０が第１の低屈折率トレンチ１２４を含むとき、光ファイバー１００の第２のセグメント１３０は第２の低屈折率トレンチ１４４を含むことになり、その逆も同様であることが理解されるであろう。
【０１０３】
いくつかの実施形態において（図示せず）、第２の低屈折率トレンチ１４４は、第２のコア部分１３２に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。いくつかの他の実施形態において、図４および図５に描写されるように、第２の低屈折率トレンチ１４４は、第２の内側クラッド部分１４５によって第２のコア部分１３２から間隔を開けられていてもよい。すなわち、第２の内側クラッド１４５は、第２の低屈折率トレンチ１４４内側に位置付けられ、第２の低屈折率トレンチ１４４と第２のコア部分１３２との間に位置付けられる。実施形態において、第２の内側クラッド部分１４５は、第２の低屈折率トレンチ１４４および第２のコア部分１３２に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１０４】
第２のセグメント１３０は、光ファイバー１００の軸方向中心線２からの半径ｒ４を有する。第２のコア部分１３２は、半径ｒ４より小さい半径ｒ１を有する。第２のコア部分１３２の半径ｒ１は、第２のコア部分１３２の相対屈折率プロファイル（図５）の最大勾配に正接である線が、基準相対屈折率線Δｏｃｌ％を横切る点で定義される。第２のクラッド部分１４２は、内半径ｒ１、外半径ｒ４、および半径方向厚さｔｃｌ＝ｒ４−ｒ１を有する。第２のクラッド部分１４２が第２の低屈折率トレンチ１４４および第２の外側クラッド部分１４３を含む実施形態において、第２の低屈折率トレンチ１４４は、内半径ｒ２、外半径ｒ３、および半径方向厚さｔｌｉｔ＝ｒ３−ｒ２を有する。第２の外側クラッド部分１４３は、内半径ｒ３、外半径ｒ４、および半径方向厚さｔｏｃｌ＝ｒ４−ｒ３を有する。第２の低屈折率トレンチ１４４が第２のコア部分１３２に直接隣接し、かつ直接接触している実施形態において（図示せず）、第２の低屈折率トレンチ１４４の内側半径ｒ２は、第２のコア部分１３２の半径ｒ１と等しくてもよい。第２の低屈折率トレンチ１４４が、第２の内側クラッド部分１４５によって第２のコア部分１３２から間隔を開けられている実施形態において、第２の内側クラッド部分１４５は、内半径ｒ１、外半径ｒ２、および半径方向厚さｔｉｃｌ＝ｒ２−ｒ１を有する。
【０１０５】
第２のセグメント１３０の半径ｒ４は、約２５μｍから約８０μｍまでである。いくつかの実施形態において、第２のセグメント１３０の半径ｒ４は、約３５μｍから約７０μｍまでである。第２のコア部分１３２の半径ｒ１は、約２μｍから約３５μｍまでである。      いくつかの実施形態において、半径ｒ１は、約４μｍから約３０μｍまでである。第２のクラッド部分１４２の半径方向厚さｔｃｌ（ｒ４−ｒ１）は、約２０μｍから約７５μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径方向厚さｔｃｌは、約２５μｍから約６５μｍまでである。第２のクラッド部分１４２が第２の低屈折率トレンチ１４４および第２の外側クラッド部分１４３を含む実施形態において、第２の低屈折率トレンチ１３３の内半径ｒ２は約４μｍから約３５μｍまで、外半径ｒ３は約５μｍから約４０μｍまで、半径方向厚さｔｌｉｔ（ｒ３−ｒ２）は約１．０μｍから約１５μｍまでである。実施形態において、内半径ｒ２は約５μｍから約３０μｍまで、外半径ｒ３は約１０μｍから約３５μｍまで、半径方向厚さｔｌｉｔは約１．０μｍから約１２．５μｍまでである。第２の外側クラッド部分１４３の内半径ｒ３は約５μｍから約４０μｍまで、外半径ｒ４は約２５μｍから約８０μｍまで、半径方向厚さｔｏｃｌ（ｒ４−ｒ３）は約１５μｍから約７５μｍまでである。実施形態において、内半径ｒ３は約１０μｍから約３５μｍまで、外半径ｒ４は約３５μｍから約７０μｍまで、半径方向厚さｔｏｃｌは約２０μｍから約６０μｍまでである。第２の低屈折率トレンチ１４４が、第２の内側クラッド部分１４５によって第２のコア部分１３２から間隔を開けられている実施形態において、第２の内側クラッド部分１４５の内半径ｒ１は約２μｍから約３５μｍまで、外半径ｒ２は約４μｍから約３５μｍまで、半径方向厚さｔｉｃｌ（ｒ２−ｒ１）は約１．０μｍから約２０μｍまでである。実施形態において、内半径ｒ１は約４μｍから約３０μｍまで、外半径ｒ２は約５μｍから約３０μｍまで、半径方向厚さｔｉｃｌは約１．０μｍから約１５μｍまでである。
【０１０６】
図１Ａおよび図２から図５を参照すると、第１のセグメント１１０および第２のセグメント１３０はともに、コア部分およびクラッド部分を有するが、第１のセグメント１１０の第１のコア部分１１２は、第１の環状コア領域１１３内側に位置付けされるチャネル１１４を有する第１の環状コア領域１１３を含むが、第２のコア部分１３２は、チャネルまたは環状コア領域を含まないことが理解されるであろう。移行領域１５０を介して、第１のコア部分１１２は、第２のコア部分１３２と光学的に結合されており、第１のクラッド部分１２２は、第２のクラッド部分１４２に光学的に結合されていることも理解されるであろう。特に、移行領域１５０を介して、第１の環状コア領域１１３は、第２のコア部分１３２と光学的に結合されており、第１の外側クラッド部分１２３は、第２の外側クラッド部分１４３に光学的に結合されており、第１の低屈折率トレンチ１２４は、第２の低屈折率トレンチ１４４に光学的に結合されており、第１の内側クラッド部分１２５は、第２の内側クラッド部分１４５に光学的に結合されている。
【０１０７】
第１のセグメント１１０のチャネル１１４は、第１のセグメント１１０の軸方向中心線２に沿って延在する空隙であってもよい。実施形態において、チャネル１１４は、例えば、空気または別のガスなどのガスで満たされていてもよい。チャネル１１４は、光ファイバー１００の他の部分および領域よりはるかに低い相対屈折率を有する。具体的には、チャネル１１４は、屈折率ｎＣＨおよび第１の外側クラッド部分１２３に対する相対屈折率ΔＣＨ％を有する。屈折率ｎＣＨは約１．０であり、相対屈折率ΔＣＨ％は約−２６％である。第１の環状コア領域１１３は、屈折率ｎＡＣおよび相対屈折率ΔＡＣ％を有し、第２のコア部分１３２は、屈折率ｎｃおよび相対屈折率Δｃ％を有する。実施形態において、第１の環状コア領域１１３および第２のコア部分１３２は、同じ材料からできており、相対屈折率ΔＡＣ％は、相対屈折率Δｃ％に実質的に等しい（すなわち、ΔＡＣ％＝Δｃ％）。相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δｃ％は、相対屈折率ΔＣＨ％よりはるかに大きい（すなわち、ΔＡＣ％＞＞ΔＣＨ％、Δｃ％＞＞ΔＣＨ％）。相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δｃ％は、約０．２％から約１．０％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δｃ％は、約０．３％から約０．７５％までである。
【０１０８】
第１のクラッド部分１２２は、屈折率ｎＣＬおよび純粋なシリカガラスに対する相対屈折率ΔＣＬ％を有する。第１のクラッド部分１２２の屈折率ｎＣＬは、光ファイバー１００の第１のセグメント１１０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用される。第１のクラッド部分１２２が第１の外側クラッド部分１２３、第１の低屈折率トレンチ１２４、および任意選択で第１の内側クラッド部分１２５を含む実施形態において、光ファイバー１００の第１のセグメント１１０の他のガラス部分の相対屈折率は、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第１の外側クラッド部分１２３に対して決定される。
【０１０９】
第１のクラッド部分１２２が第１の内側クラッド部分１２５および第１の低屈折率トレンチ１２４を含む実施形態において、第１の内側クラッド部分１２５は、屈折率ｎＩＣＬおよび相対屈折率ΔＩＣＬ％を有し、第１の低屈折率トレンチ１２４は、屈折率ｎＬＩＴおよび相対屈折率ΔＬＩＴ％を有する。相対屈折率ΔＩＣＬ％は、図３において概して描写されるように、概して相対屈折率ΔＬＩＴ％より大きく、概して相対屈折率ΔＡＣ％より小さい（すなわち、ΔＡＣ％＞ΔＩＣＬ％＞ΔＬＩＴ％）。相対屈折率ΔＩＣＬ％は、約−０．１％から約０．１％までであり、相対屈折率ΔＬＩＴは、約−０．１％から約−１．０％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、約−０．０５％から約０．０５％までであり、相対屈折率ΔＬＩＴ％は、約−０．３％から約−０．５％までである。
【０１１０】
第２のクラッド部分１４２は、屈折率ｎｃｌおよび純粋なシリカガラスに対する相対屈折率Δｃｌ％を有する。第２のクラッド部分１４２の屈折率ｎｃｌは、光ファイバー１００の第２のセグメント１３０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用されてもよく、したがって、それ自身に対して決定される。第２のクラッド部分１４２が第２の外側クラッド部分１４３、第２の低屈折率トレンチ１４４、および任意選択で第２の内側クラッド部分１４５を含む実施形態において、光ファイバー１００の第２のセグメント１３０の他のガラス部分の相対屈折率は、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第２の外側クラッド部分１４３に対して決定される。
【０１１１】
第２のクラッド部分１４２が第２の内側クラッド部分１４５および第２の低屈折率トレンチ１４４を含む実施形態において、第２の内側クラッド部分１４５は、屈折率ｎｉｃｌおよび相対屈折率Δｉｃｌ％を有し、第２の低屈折率トレンチ１４４は、屈折率ｎｌｉｔおよび相対屈折率Δｌｉｔ％を有する。相対屈折率Δｉｃｌ％は、図５において概して描写されるように、概して相対屈折率Δｌｉｔ％より大きく、相対屈折率Δｃ％より小さい（すなわち、Δｃ％＞Δｉｃｌ％＞Δｌｉｔ％）。実施形態において、第２の内側クラッド部分１４５は、第１の内側クラッド部分１２５と同じ材料からできており、第２の低屈折率トレンチ１４４は、第１の低屈折率トレンチ１２４と同じ材料からできている。したがって、屈折率ｎｉｃｌおよび屈折率ｎｌｉｔはそれぞれ、屈折率ｎＩＣＬおよび屈折率ｎＬＩＴと実質的に等しくてもよく（すなわち、ｎｉｃｌ＝ｎＩＣＬ、ｎｌｉｔ＝ｎＬＩＴ）、相対屈折率Δｉｃｌ％および相対屈折率Δｌｉｔ％はそれぞれ、相対屈折率ΔＩＣＬ％および相対屈折率ΔＬＩＴ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｉｃｌ％＝ΔＩＣＬ％、Δｌｉｔ％＝ΔＬＩＴ％）。例えば、相対屈折率Δｉｃｌ％は、約−０．１％から約０．１％までであってもよく、相対屈折率Δｌｉｔ％は、約−０．１％から約−１．０％まででもよい。実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、約−０．０５％から約０．０５％までであってもよく、相対屈折率Δｌｉｔ％は、約−０．３％から約−０．５％までであってもよい。
【０１１２】
第１のクラッド部分１２２が第１の外側クラッド部分１２３を含む実施形態において、第１の外側クラッド部分１２３は、屈折率ｎＯＣＬおよび相対屈折率ΔＯＣＬ％を有する。これらの実施形態において、相対屈折率ΔＯＣＬ％は、光ファイバー１００の第１のセグメント１１０の他のガラス部分の相対屈折率を決定するための基準として使用してもよい。本明細書に記載される実施形態において、第１の外側クラッド部分１２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の低屈折率トレンチ１２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％より大きい（すなわち、ΔＯＣＬ％＞ΔＬＩＴ％）。いくつかの実施形態において、第１の外側クラッド部分１２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分１２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より大きくてもよく、例えば、第１の外側クラッド部分１２３の屈折率ｎＯＣＬに対して第１の内側クラッド部分１２５の屈折率ｎＩＣＬを減少させる１種または複数種のダウンドーパントをダウンドープしたシリカガラスを、第１の内側クラッド部分１２５が含むときである。他の実施形態において、第１の外側クラッド部分１２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分１２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しくてもよい。そのような実施形態において、ΔＯＣＬ％＝ΔＩＣＬ％である限り、第１の外側クラッド部分１２３の組成は、第１の内側クラッド部分１２５の組成と同じであっても第１の内側クラッド部分１２５の組成と異なっていてもよい。前述したことに基づいて、第１の外側クラッド部分１２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分１２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より大きいか、第１の内側クラッド部分１２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しいことが理解されるであろう。
【０１１３】
第２のクラッド部分１４２が第２の外側クラッド部分１４３を含む実施形態において、第２の外側クラッド部分１４３は、屈折率ｎｏｃｌおよび相対屈折率Δｏｃｌ％を有する。したがって、相対屈折率Δｏｃｌ％は、光ファイバー１００の第２のセグメント１３０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用してもよい。本明細書に記載される実施形態において、第２の外側クラッド部分１４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の低屈折率トレンチ１４４の相対屈折率Δｌｉｔ％より大きい（すなわち、Δｏｃｌ％＞Δｌｉｔ％）。いくつかの実施形態において、第２の外側クラッド部分１４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分１４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より大きくてもよく、例えば、第２の外側クラッド部分１４３の屈折率ｎｏｃｌに対して第２の内側クラッド部分１４５の屈折率ｎｉｃｌを減少させる１種または複数種のダウンドーパントをダウンドープしたシリカガラスを、第２の内側クラッド部分１４５が含むときである。他の実施形態において、第２の外側クラッド部分１４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分１４５の相対屈折率Δｉｃｌ％と実質的に等しくてもよい。そのような実施形態において、Δｏｃｌ％＝Δｉｃｌ％である限り、第２の外側クラッド部分１４３の組成は、第２の内側クラッド部分１４５の組成と同じであっても第２の内側クラッド部分１４５の組成と異なっていてもよい。前述したことに基づいて、第２の外側クラッド部分１４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分１４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より大きいか、第２の内側クラッド部分１４５の相対屈折率Δｉｃｌ％と実質的に等しいことが理解されるであろう。実施形態において、第２の外側クラッド部分１４３は、第１の外側クラッド部分１２３と同じ材料からできており、そのため、第２の外側クラッド部分１４３の屈折率ｎｏｃｌは、第１の外側クラッド部分１２３の屈折率ｎＯＣＬと実質的に等しくてもよく（すなわち、ｎｏｃｌ＝ｎＯＣＬ）、第２の外側クラッド部分１４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第１の外側クラッド部分１２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｏｃｌ％＝ΔＯＣＬ％＝０）。
【０１１４】
第１のセグメント１１０の第１の環状コア領域１１３および第２のセグメント１３０の第２のコア部分１３２は、シリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパントを有するシリカガラスを含む。好適なアップドーパントは、例えば、限定することなく、ゲルマニウム（Ｇｅ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、塩素（Ｃｌ）、リン（Ｐ）、ゲルマニウム酸化物（例えば、ＧｅＯ２）、チタン酸化物（例えば、ＴｉＯ２）、リン酸化物（例えば、Ｐ２Ｏ５）、およびそれらの様々な組み合わせを含む。実施形態において、第１の環状コア領域１１３および第２のコア部分１３２のうち少なくとも１つは、約３重量％と約１７重量％との間のＧｅＯ２を含有する。いくつかの他の実施形態において、第１の環状コア領域１１３および第２のコア部分１３２のうち少なくとも１つは、約５重量％と約１３重量％との間のＧｅＯ２を含有する。実施形態において、第１の環状コア領域１１３および第２のコア部分１３２は、同じ材料からできており、第１の環状コア領域１１３におけるドーパント濃度は、第２のコア部分１３２におけるドーパント濃度と実質的に等しい。
【０１１５】
第１のセグメント１１０の第１の内側クラッド部分１２５および第２のセグメント１３０の第２の内側クラッド部分１４５は、純粋なシリカガラスを含んでもよく、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパントを有するか、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有する。好適なアップドーパントの非限定的な例として、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の内側クラッド部分１２５および第２の内側クラッド部分１４５のうち少なくとも１つは、アップドーパントとしてＣｌを含有する。好適なダウンドーパントの非限定的な例として、フッ素（Ｆ）、またはホウ素（Ｂ）などが挙げられる。実施形態において、第１の内側クラッド部分１２５および第２の内側クラッド部分１４５のうち少なくとも１つは、ダウンドーパントとしてＦを含有する。本明細書では、語句「純粋なシリカガラス」は、シリカガラスがＳｉＯ２を含み、他の元素が重量比で１０００ｐｐｍ未満であることを意味する。
【０１１６】
光ファイバーの特定のガラス部分の半径方向厚さは、その特定のガラス部分の相対屈折率と相互関係にあってもよい。具体的には、相対屈折率Δｉ％を有するガラス部分「ｉ」、内側半径Ｒｉｎおよび外側半径Ｒｏｕｔは、
【０１１７】
【数３２】
2020505641.tif 000035
【０１１８】
と定義されるトレンチ体積％Ｖｉを有してもよく、これは
【０１１９】
【数３３】
2020505641.tif 000036
【０１２０】
のように書き直すことができる。
したがって、第１の低屈折率トレンチ１２４は、
【０１２１】
【数３４】
2020505641.tif 000037
【０１２２】
であるトレンチ体積ＶＬＩＴを有してもよく、
第２の低屈折率トレンチ１４４は、
【０１２３】
【数３５】
2020505641.tif 000038
【０１２４】
であるトレンチ体積ｖｌｉｔを有してもよい。
【０１２５】
本明細書に記載される実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４のトレンチ体積ＶＬＩＴは、約１００％−μｍ２以上などの約８０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約１１０％−μｍ２以上またはさらに約１２０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約８０％−μｍ２以上および約２２０％−μｍ２以下であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約１００％−μｍ２以上および約２００％−μｍ２以下であってもよい。さらに他の実施形態において、トレンチ体積プロファイルＶＬＩＴは、約１１０％−μｍ２以上および約１８０％−μｍ２以下であってもよい。
【０１２６】
本明細書に記載される実施形態において、第２の低屈折率トレンチ１４４のトレンチ体積ｖｌｉｔは、約５０％−μｍ２以上などの約４０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約５５％−μｍ２以上またはさらに約６０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約４０％−μｍ２以上および約１１０％−μｍ２以下であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約５０％−μｍ２以上および約１００％−μｍ２以下であってもよい。さらに他の実施形態において、トレンチ体積プロファイルｖｌｉｔは、約５５％−μｍ２以上および約９０％−μｍ２以下であってもよい。
【０１２７】
本明細書で説明される光ファイバーの実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４、第２の低屈折率トレンチ１４４、または第１の低屈折率トレンチ１２４と第２の低屈折率トレンチ１４４の両方は、シリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有するシリカガラスを含む。ダウンドーパントの非限定的な例として、ＦまたはＢなどが挙げられる。第１の低屈折率トレンチ１２４、第２の低屈折率トレンチ１４４、または第１の低屈折率トレンチ１２４と第２の低屈折率トレンチ１４４の両方は、約０．１重量％と約２．５重量％との間の濃度でＦを含んでもよい。実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４および第２の低屈折率トレンチ１４４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。いくつかの実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４および第２の低屈折率トレンチ１４４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．５重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４および第２の低屈折率トレンチ１４４のうち少なくとも１つは、約０．５重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４および第２の低屈折率トレンチ１４４のうち少なくとも１つは、約０．７重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。
【０１２８】
いくつかの実施形態において、第１の低屈折率トレンチ１２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％、および第２の低屈折率トレンチ１４４の相対屈折率Δｌｉｔ％のうち少なくとも１つはそれぞれ、第１の低屈折率トレンチ１２４および第２の低屈折率トレンチ１４４のうち少なくとも１つのシリカガラスを形成することによって達成され、当該シリカガラスは、シリカガラスにわたって非周期的に配置されるもしくは周期的に配置されるのいずれか、またはその両方である空隙を有する。本明細書では、語句「非周期的に配置される」または「非周期的な分布」は、光ファイバー１００の、縦軸に対して垂直な断面などの断面に関して、非周期的に配置された空隙が、シリカガラスにわたって無作為にまたは非周期的に分布されていることを意味する。ファイバーの長さに沿った異なる点で取る同様の断面は、異なる断面の空隙パターンを有することになる。すなわち、様々な断面は、異なる空隙パターンを有することになり、空隙の分布および空隙のサイズは、断面同士を比較しても一致しない。したがって、空隙は、ファイバー構造内に非周期的に配置される。これらの空隙は光ファイバー１００の長さに沿って、すなわち、縦軸に対して平行に、伸びている（引き延ばされている）が、ファイバー全体の長さ全体に延在してはいない。理論に束縛されることを望むものではないが、空隙は、ファイバーの長さに沿って、数メートル未満、多くの場合１メートル未満、延在すると考えられている。本明細書で開示される光ファイバーは、プリフォーム固化条件を利用する方法によって作製することができ、当該条件は、相当な量のガスが固化したガラスブランク中に捕らえられ、それによって、固化したガラス光ファイバープリフォームにおける空隙の形成を生じるのに有効である。これらの空隙を除去する工程を経るのではなく、得られるプリフォームを使用して、中に空隙を有する光ファイバーを形成する。いくつかの実施形態において、これらの空隙は、アルゴン、クリプトン、ＣＯ２，ＳＯ２、Ｏ２、またはそれらの混合物などの、１種または複数種のガスを含有してもよい。いくつかの他の実施形態において、空隙は、実質的にガスを含まない。ガスの存在または不在に関わらず、第１の低屈折率トレンチ１２４の屈折率ｎＬＩＴ、第２の低屈折率トレンチ１４４の屈折率ｎｌｉｔ、または屈折率ｎＬＩＴと屈折率ｎｌｉｔの両方は、空隙の存在に起因して減少する。代替的にまたは追加的に、第１の低屈折率トレンチ１２４の屈折率ｎＬＩＴ、第２の低屈折率トレンチ１４４の屈折率ｎｌｉｔ、または屈折率ｎＬＩＴと屈折率ｎｌｉｔの両方は、本明細書で説明されるように、非周期性の、周期性の、または非周期性と周期性の両方の空隙の分布を有する、ダウンドープしたシリカガラスを形成することによって減少する。
【０１２９】
第１の低屈折率トレンチ１２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％は、第１の内側クラッド部分１２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より小さく（すなわち、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％）、第１の外側クラッド部分１２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％より小さい（すなわち、ΔＬＩＴ％＜ΔＯＣＬ％）。いくつかの実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しく、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％＝ΔＯＣＬ％。他の実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％より小さく、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％＜ΔＯＣＬ％。
【０１３０】
第２の低屈折率トレンチ１４４の相対屈折率Δｌｉｔ％は、第２の内側クラッド部分１４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より小さく（すなわち、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％）、第２の外側クラッド部分１４３の相対屈折率Δｏｃｌ％より小さい（すなわち、Δｌｉｔ％＜Δｏｃｌ％）。いくつかの実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率Δｏｃｌ％と実質的に等しく、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％＝Δｏｃｌ％。他の実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率Δｏｃｌ％より小さく、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％＜Δｏｃｌ％。第２の低屈折率トレンチ１４４、第２の内側クラッド部分１４５、および第２の外側クラッド部分１４３がそれぞれ、第１の低屈折率トレンチ１２４、第１の内側クラッド部分１２５、および第１の外側クラッド部分１２３と同じ材料からできている実施形態において、相対屈折率Δｌｉｔ％は、相対屈折率ΔＬＩＴ％と実質的に等しくてもよく（すなわち、Δｌｉｔ％＝ΔＬＩＴ％）、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しくてもよく（すなわち、Δｉｃｌ％＝ΔＩＣＬ％）、相対屈折率Δｏｃｌ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｏｃｌ％＝ΔＯＣＬ％）ことが理解されるであろう。また、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しい実施形態において、Δｌｉｔ％＜ΔＩＣＬ％＝ΔＯＣＬ％、およびΔＬＩＴ％＜Δｉｃｌ％＝Δｏｃｌ％。相対屈折率ΔＩＣＬ％が、相対屈折率ΔＯＣＬ％より小さい実施形態において、Δｌｉｔ％＜ΔＩＣＬ％＜ΔＯＣＬ％およびΔＬＩＴ％＜Δｉｃｌ％＜Δｏｃｌ％。
【０１３１】
第１のセグメント１１０の第１の外側クラッド１２３および第２のセグメント１３０の第２の外側クラッド１４３は、純粋なシリカガラスを含んでもよく、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパントを有するか、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有する。好適なアップドーパントの非限定的な例として、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の外側クラッド部分１２３および第２の外側クラッド部分１４３のうち少なくとも１つは、アップドーパントとしてＣｌを含有する。好適なダウンドーパントの非限定的な例として、Ｆ、Ｂまたはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の外側クラッド１２３および第２の外側クラッド１４３のうち少なくとも１つは、ダウンドーパントとしてＦを含有する。
【０１３２】
本明細書に記載される光ファイバー１００の様々な実施形態では、第１のクラッド部分１２２内に第１の低屈折率トレンチ１２４を、および第２のクラッド部分１４２内に第２の低屈折率トレンチ１４４を、含めることによって、曲げ性能が向上している。光ファイバー１００のマクロベンド性能は、ＦＯＴＰ−６２（ＪＥＣ−６０７９３−１−４７）に従って、１５ｍｍ径および／または３０ｍｍ径マンドレルの周りに光ファイバーを２回巻き付けて、曲げに起因する減衰の増大を測定することによって、決定されてもよい。
【０１３３】
実施形態において、光ファイバー１００は、所望の構造および組成を有するファイバープリフォームを作製するための従来のファイバー製造プロセスを使用して製造する。ファイバープリフォームを作製するために用いられるプロセスの非限定的な例として、外付け気相蒸着法（ＯＶＤ）、修正化学気相蒸着法（ＭＣＶＤ）、物理化学気相蒸着法（ＰＣＶＤ）などが挙げられる。ファイバープリフォームは、形成されると、第１のセグメント１１０の寸法を有するファイバーへと線引きされる。第１のセグメント１１０の寸法を有するファイバーを固定し、ファイバーの一部を第２のセグメント１３０の寸法へとさらに線引きし、移行領域１５０は第１のセグメント１１０と第２のセグメント１３０との間に位置付けられる。
【０１３４】
例えば、一実施形態において、光ファイバー１００がチャネル１１４、第１の環状コア領域１１３、第１の内側クラッド部分１２５、第１の低屈折率トレンチ１２４および第１の外側クラッド部分１２３を初めに有するように、光ファイバー１００は初めに形成されてもよい。次に、光ファイバー１００を固定して、ファイバーの一部を加熱し、さらに線引きして、チャネル１１４、第１の環状コア領域１１３、第１の内側クラッド部分１２５、第１の低屈折率トレンチ１２４、および第１の外側クラッド部分１２３を有する第１のセグメント１１０、ならびに第２のコア部分１３２、第２の内側クラッド部分１４５、第２の低屈折率トレンチ１４４、および第２の外側クラッド部分１４３を有する第２のセグメント１３０を有する光ファイバーを作製してもよい。この手順において、光ファイバーをさらに線引きすることによりチャネル１１４がつぶれ、それにより、チャネルのない、光ファイバー１００の第２のセグメント１３０の第２のコア部分１３２が形成され、同時に光ファイバー１００の第２のセグメント１３０の寸法が第１のセグメント１１０に対して低減する。別の実施形態において、光ファイバー１００は、第１のセグメント１１０および第２のセグメント１３０を継合することによって形成されてもよい。そのような実施形態において、第１のコア部分１１２、第２のコア部分１３２、第１のクラッド部分１２２および第２のクラッド部分１４２が、上述の属性および特性を有する限りにおいて、第１のセグメント１１０の外径Ｄ０および第２のセグメント１３０の外径ｄ０は、互いに対して略等しくてもよいことが理解される。
【０１３５】
図１Ａ、図３および図５を参照すると、光ファイバー１００を使用して、ガウスレーザービームをベッセルレーザービームに変換してもよい。具体的には、ガウスレーザービームＧＬＢは、光ファイバー１００の入口端１３１に光学的に結合されていてもよく、光ファイバー１００の第２のセグメント１３０を通って第１のセグメント１１０に向かって伝搬する。ガウスレーザービームＧＬＢは、一般に、第２のセグメント１３０を通って伝搬する間、第２のコア部分１３２内に閉じ込められている。第２のセグメント１３０が第１のセグメント１１０へと移行する際、第２のコア部分１３２は第１の環状コア領域１１３へと移行する、すなわち、第２のコア部分１３２は、光ファイバー１００の第１のセグメント１１０の長さに沿って、チャネル１１４の周りに位置付けされる第１の環状コア領域１１３へと移行する。第２のセグメント１３０を通って伝搬するガウスレーザービームＧＬＢは、高屈折率コア部分を通って伝搬しようとし、それにより、第１の環状コア領域１１３へと移行するとき、第２のコア部分１３２を伝搬する、または第２のコア部分１３２に「従う」。したがって、ガウスレーザービームＧＬＢは、第１のセグメント１１０を通ってリング状ビームＲＳＢへと変換され、第１のコア部分１１２および第２のコア部分１３２の相対形状および相対屈折率に起因して、第１の環状コア領域１１３内に概して閉じ込められている。合焦されるとき、リング状ビームＲＳＢは、ベッセルレーザービームＢＬＢを形成する。出口端１１１が平坦な場合（合焦パワーがない）、リング状ビームレーザービームは、ガウスレーザービームからリング状レーザービーム（ＲＳＢ）への変換を経て、出口端１１１で光ファイバー１００を出る。出口端１１０が湾曲し、かつ／または合焦レンズ面を形成する場合、次にリング状ビームは、ベッセルレーザービームＢＬＢを形成し、ベッセルレーザービームＢＬＢは、ガウスレーザービームからベッセルレーザービームへの変換を経て、出口端１１１で光ファイバー１００を出る。実施形態において、ガウスレーザービームＧＬＢは、レンズ系（図示せず）、直接突合せ結合（図示せず）または融着接続（図示せず）によって、光ファイバー１００の入口端１３１に結合することができる。したがって、光ファイバー１００の出口端１１１に与えられたリング状ビームは、自由空間のバルク光学系（図示せず）、または出口端１１１に直接形成されるか、もしくは出口端１１１に取り付けたファイバーレンズ（図示せず）によって、合焦することができる。
【０１３６】
図１Ａおよび図６から図９を参照すると、移行領域２５０で第２のセグメント２３０に光学的に結合されている第１のセグメント２１０を有する光ファイバー２００の実施形態が示されている。光ファイバー２００は、第１のセグメント２１０が、チャネルの代わりに、第１の環状コア領域内側に位置付けられた第１の低屈折率コア領域を有する第１のコア部分を含んでもよいこと、および第２のセグメント２３０が、第２の環状コア領域内側に位置付けられる第２の低屈折率コア領域を有する第２のコア部分を含んでもよいことを除いて、光ファイバー１００と同様であってもよい。光ファイバー２００の少なくともの一部の側面図が図１Ａに示されており、光ファイバー２００の第１のセグメント２１０および第２のセグメント２３０の半径方向断面がそれぞれ、図６および図８に示されており、対応する第１のセグメント２１０および第２のセグメント２３０の相対屈折率プロファイルがそれぞれ、図７および図９に示されている。第１のセグメント２１０は第１の外径「Ｄ０」を有し、第２のセグメント２３０は、第２の外径「ｄ０」を有する（図１Ａ）。第１の外径Ｄ０は、第２の外径ｄ０より大きい。実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約０．２ミリメートル（ｍｍ）から約５．０ｍｍまでであってもよく、第２の外径ｄ０は、約０．１ｍｍから約４．５ｍｍまでであってもよく、移行領域２５０の長さは、約０．５ｍｍから約２０ｍｍまでであってもよい。実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約０．４ｍｍから約１．０ｍｍまでであり、第２の外径ｄ０は、約０．２ｍｍから約０．９ｍｍまでであり、移行領域２５０の長さは、約１ｍｍから約１０ｍｍまでである。他の実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約１５０μｍから約２５０μｍまでであり、第２の外径ｄ０は、約７５μｍから約２２５μｍまでであり、移行領域２５０の長さは、１０ｍｍより大きい。第２のセグメント２３０を通って伝搬するガウスレーザービームＧＬＢは、第１のセグメント２１０を通って伝搬するリング状ビームに変換される。実施形態において、第１のセグメント２１０、第２のセグメント２３０および移行領域２５０は、互いと一体に形成され、光ファイバー２００のテーパー比（ｄ０／Ｄ０）は、約０．２以上および約０．９以下、例えば、０．２、０．３、０．４、０．５、０．５、０．７、０．８、０．９、またはその間である。例えば、いくつかの実施形態において、光ファイバー２００のテーパー比は、約０．３以上および約０．９以下である。さらに他の実施形態において、光ファイバー２００のテーパー比は、約０．３以上および０．８以下である。光ファイバー２００の第１のセグメント２１０（図６および図７）は、光ファイバー２００の軸方向中心線２に中心を合わせて配置された第１のコア部分２１２を有する。第１のコア部分２１２は、第１の環状コア領域２１３を含んでもよい。第１のクラッド部分２２２は、第１のコア部分２１２の周りに延在してもよい。光ファイバー２００の第２のセグメント２３０（図８および図９）は、第２のコア部分２３２を有してもよく、第２のコア部分２３２の少なくとも一部は、第１のコア部分２１２に光学的に結合されている。第２のクラッド部分２４２���、第２のコア部分２３２の周りに延在してもよい。
【０１３７】
図１Ａ、図６および図７を参照すると、図６には、図１Ａの光ファイバー２００の第１のセグメント２１０の半径方向断面が概略的に示されており、図７には、断面の中心線に対する、半径方向断面の相対屈折率が図式的に示されている。第１のセグメント２１０は一般に、第１のコア部分２１２および第１のクラッド部分２２２を含む。第１のコア部分２１２は、第１のクラッド部分２２２内側に位置付けられ、第１のクラッド部分２２２は第１のコア部分２１２の周りに延在している。第１のコア部分２１２および第１のクラッド部分２２２は、光ファイバー２００の第１のセグメント２１０の断面が光ファイバー２００の第１のコア部分２１２の中心に関して略円形対称であるように、略同心であってもよい。また、第１のコア部分２１２および第１のクラッド部分２２２は、光ファイバー２００の第１のコア部分２１２の中心に関して略軸対称であってもよい。実施形態において、第１のコア部分２１２は、第１の環状コア領域２１３および第１の低屈折率コア領域２１４を含んでもよい。第１の低屈折率コア領域２１４は、第１の環状コア領域２１３内側に位置付けられ、第１の低屈折率コア領域２１４は、第１の環状コア領域２１３に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１３８】
いくつかの実施形態において、第１のクラッド部分２２２は、任意選択で第１の低屈折率トレンチ２２４および第１の外側クラッド部分２２３を含んでもよい。第１の低屈折率トレンチ２２４は、第１の外側クラッド２２３内側に位置付けられ、第１の低屈折率トレンチ２２４は、第１の外側クラッド２２３に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。第１の低屈折率トレンチ２２４は、含まれる場合、光ファイバー２００の曲げ性能を向上する。すなわち、第１の低屈折率トレンチ２２４は、光ファイバー２００が巻かれた状態のとき、光ファイバー２００において伝搬する光の減衰を低減し、それにより、第１の低屈折率トレンチ２２４を有しない類似の構造を有する光ファイバーと比べて、光ファイバー２００において伝搬する光の減衰を増大させることなく、光ファイバー２００をより締まった、すなわち、より小さい、半径に巻くことができる。
【０１３９】
いくつかの実施形態において（図示せず）、第１の低屈折率トレンチ２２４は、第１のコア部分２１２に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。図６および図７に描写される実施形態などの、いくつかの他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４は、第１の内側クラッド部分２２５によって第１のコア部分２１２から間隔を開けられていてもよい、すなわち、第１の内側クラッド部分２２５は、第１の低屈折率トレンチ２２４と第１のコア部分２１２との間で第１の低屈折率トレンチ２２４内側に位置付けられる。実施形態において、第１の内側クラッド部分２２５は、第１の低屈折率トレンチ２２４および第１の環状コア領域２１３に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１４０】
第１のセグメント２１０は、光ファイバー２００の軸方向中心線２からの半径Ｒ４を有する。第１のコア部分２１２は、半径Ｒ４より小さい半径Ｒ１を有する。第１のコア部分２１２の第１の低屈折率コア領域２１４は、半径Ｒ１より小さい半径Ｒ０を有する。第１の環状コア領域２１３は、内半径Ｒ０、外半径Ｒ１、および半径方向厚さＴＡＣ＝Ｒ１−Ｒ０を有する。第１の低屈折率コア領域２１４および第１の環状コア領域２１３それぞれの半径Ｒ０およびＲ１は、第１の低屈折率コア領域２１４および第１の環状コア領域２１３それぞれの相対屈折率プロファイル（図６）の最大勾配に正接である線が、基準相対屈折率線ΔＯＣＬ％を横切る点で定義される。第１のクラッド部分２２２は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ４、および半径方向厚さＴＣＬ＝Ｒ４−Ｒ１を有する。第１のクラッド部分２２２が第１の低屈折率トレンチ２２４および第１の外側クラッド部分２２３を含む実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４は、内半径Ｒ２、外半径Ｒ３、および半径方向厚さＴＬＩＴ＝Ｒ３−Ｒ２を有する。第１の外側クラッド部分２２３は、内半径Ｒ３、外半径Ｒ４、および半径方向厚さＴＯＣＬ＝Ｒ４−Ｒ３を有する。第１の低屈折率トレンチ２２４が第１のコア部分２１２に直接隣接し、かつ直接接触している実施形態において（図示せず）、第１の低屈折率トレンチ２２４の内側半径Ｒ２は、第１のコア部分２１２の半径Ｒ１と等しくてもよい。第１の低屈折率トレンチ２２４が、第１の内側クラッド部分２２５によって第１のコア部分２１２から間隔を開けられている実施形態において、第１の内側クラッド部分２２５は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、および半径方向厚さＴＩＣＬ＝Ｒ２−Ｒ１を有する。
【０１４１】
第１のセグメント２１０の半径Ｒ４は、約５０μｍから約２５０μｍまでである。いくつかの実施形態において、第１のセグメント２１０の半径Ｒ４は、約１００μｍから約１５０μｍまでである。第１のコア部分２１２の半径Ｒ１は、約５μｍから約２５μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径Ｒ１は、約７．５μｍから約１５μｍまでである。第１の低屈折率コア領域２１４の半径Ｒ０は、約１μｍから約１０μｍまでである。いくつかの実施形態において、第１の低屈折率コア領域２１４の半径Ｒ０は、約２μｍから約７μｍまでである。第１の環状コア領域２１３の半径方向厚さＴＡＣ（Ｒ１−Ｒ０）は、約２μｍから約１５μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径方向厚さＴＡＣは、約５μｍから約１０μｍまでである。第１のクラッド部分２２２の半径方向厚さＴＣＬ（Ｒ４−Ｒ１）は、約７５μｍから約１７５μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径方向厚さＴＣＬは、約９０μｍから約１２５μｍまでである。第１のクラッド部分２２２が第１の低屈折率トレンチ２２４および第１の外側クラッド部分２２３を含む実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４の内半径Ｒ２は約５μｍから約５０μｍまで、外半径Ｒ３は約７μｍから約５０μｍまで、半径方向厚さＴＬＩＴ（Ｒ３−Ｒ２）は約１μｍから約２０μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ２は約１０μｍから約３０μｍまで、外半径Ｒ３は約１０μｍから約４０μｍまで、半径方向厚さＴＬＩＴは約１μｍから約１５μｍまでである。第１の外側クラッド部分２２３の内半径Ｒ３は、約７μｍから約５０μｍまで、外半径Ｒ４は約５０μｍから約２５０μｍまで、半径方向厚さＴＯＣＬ（Ｒ４−Ｒ３）は約７５μｍから約１５０μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ３は約１０μｍから約４０μｍまで、外半径Ｒ４は約１００μｍから約１５０μｍまで、半径方向厚さＴＯＣＬは約８５μｍから約１２５μｍまでである。第１の低屈折率トレンチ２２４が、第１の内側クラッド部分２２５によって第１のコア部分２１２から間隔を開けられている実施形態において、第１の内側クラッド部分２２５の内半径Ｒ１は約５μｍから約２５μｍまで、外半径Ｒ２は約５μｍから約５０μｍまで、半径方向厚さＴＩＣＬ（Ｒ２−Ｒ１）は約１μｍから約１５．０μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ１は約７．５μｍから約１５μｍまで、外半径Ｒ２は約１０μｍから約３０μｍまで、半径方向厚さＴＩＣＬは約１μｍから約１０μｍまでである。
【０１４２】
図１Ａ、図８および図９を参照すると、図８には、図１Ａの光ファイバー２００の第２のセグメント２３０の半径方向断面が概略的に示されており、図９には、断面の中心線に対する、半径方向断面の相対屈折率が図式的に示されている。第２のセグメント２３０は一般に、第２のコア部分２３２および第２のクラッド部分２４２を含む。第２のコア部分２３２は、第２のクラッド部分２４２内側に位置付けられ、第２のクラッド部分２４２は第２のコア部分２３２の周りに延在している。第２のコア部分２３２および第２のクラッド部分２４２は、光ファイバー２００の第２のセグメント２３０の断面が光ファイバー２００の第２のコア部分２３２の中心に関して略円形対称であるように、略同心であってもよい。また、第２のコア部分２３２および第２のクラッド部分２４２は、光ファイバー２００の第２のコア部分２３２の中心に関して略軸対称であってもよい。実施形態において、第２のコア部分２３２は、第２の環状コア領域２３３および第２の低屈折率コア領域２３４を含んでもよい。第２の低屈折率コア領域２３４は、第２の環状コア領域２３３内側に位置付けられ、第２の低屈折率コア領域２３４は、第２の環状コア領域２３３に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１４３】
いくつかの実施形態において、第２のクラッド部分２４２は、任意選択で第２の低屈折率トレンチ２４４および第２の外側クラッド部分２４３を含んでもよい。第２の低屈折率トレンチ２４４は、第２の外側クラッド２４３内側に位置付けられ、第２の低屈折率トレンチ２４４は、第２の外側クラッド２４３に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。第２の低屈折率トレンチ２４４は、含まれる場合、光ファイバー２００の曲げ性能を向上する。すなわち、第２の低屈折率トレンチ２４４は、光ファイバー２００が巻かれた状態のとき、光ファイバー２００において伝搬する光の減衰を低減し、それにより、第２の低屈折率トレンチ２４４を有しない類似の構造を有する光ファイバーと比べて、光ファイバー２００において伝搬する光の減衰を増大させることなく、光ファイバー２００をより締まった、すなわち、より小さい、半径に巻くことができる。光ファイバー２００の第１のセグメント２１０が第１の低屈折率トレンチ２２４を含むとき、光ファイバー２００の第２のセグメント２３０は第２の低屈折率トレンチ２４４を含むことになり、その逆も同様であることが理解されるであろう。
【０１４４】
いくつかの実施形態において（図示せず）、第２の低屈折率トレンチ２４４は、第２のコア部分２３２に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。いくつかの他の実施形態において、図８および図９に描写されるように、第２の低屈折率トレンチ２４４は、第２の内側クラッド部分２４５によって第２のコア部分２３２から間隔を開けられていてもよい。すなわち、第２の内側クラッド２４５は、第２の低屈折率トレンチ２４４内側に位置付けられ、第２の低屈折率トレンチ２４４と第２のコア部分２３２との間に位置付けられる。実施形態において、第２の内側クラッド部分２４５は、第２の低屈折率トレンチ２４４および第２の環状コア領域２３３に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１４５】
図１Ａおよび図６から図９を参照すると、移行領域２５０を介して、第１のコア部分２１２は、第２のコア部分２３２に光学的に結合されており、第１のクラッド部分２２２は第２のクラッド部分２４２に光学的に結合されていることが理解されるであろう。特に、移行領域２５０を介して、第１の低屈折率コア領域２１４は、第２の低屈折率コア領域２３４に光学的に結合されており、第１の環状コア領域２１３は、第２の環状コア領域２３３に光学的に結合されており、第１の外側クラッド部分２２３は、第２の外側クラッド部分２４３に光学的に結合されており、第１の低屈折率トレンチ２２４は、第２の低屈折率トレンチ２４４に光学的に結合されており、第１の内側クラッド部分２２５は、第２の内側クラッド部分２４５に光学的に結合されている。
【０１４６】
第２のセグメント２３０は、光ファイバー２００の軸方向中心線２からの半径ｒ４を有する。第２のコア部分２３２は、半径ｒ４より小さい半径ｒ１を有する。第２のコア部分２３２の第２の低屈折率コア領域２３４は、半径ｒ１より小さい半径ｒ０を有する。第２の環状コア領域２３３は、内半径ｒ０、外半径ｒ１、および半径方向厚さｔａｃ＝ｒ１−ｒ０を有する。第２の低屈折率コア領域２３４および第２の環状コア領域２３３の半径ｒ０およびｒ１は、第２の低屈折率コア領域２３４および第２の環状コア領域２３３それぞれの相対屈折率プロファイル（図９）の最大勾配に正接である線が、基準相対屈折率線Δｏｃｌ％を横切る点で定義される。第２のクラッド部分２４２は、内半径ｒ１、外半径ｒ４、および半径方向厚さｔｃｌ＝ｒ４−ｒ１を有する。第２のクラッド部分２４２が第２の低屈折率トレンチ２４４および第２の外側クラッド部分２４３を含む実施形態において、第２の低屈折率トレンチ２４４は、内半径ｒ２、外半径ｒ３、および半径方向厚さｔｌｉｔ＝ｒ３−ｒ２を有する。第２の外側クラッド部分２４３は、内半径ｒ３、外半径ｒ４、および半径方向厚さｔｏｃｌ＝ｒ４−ｒ３を有する。第２の低屈折率トレンチ２４４が第２のコア部分２３２に直接隣接し、かつ直接接触している実施形態において（図示せず）、第２の低屈折率トレンチ２４４の内半径ｒ２は、第２のコア部分２３２の半径ｒ１と等しくてもよい。第２の低屈折率トレンチ２４４が、第２の内側クラッド部分２４５によって第２のコア部分２３２から間隔を開けられている実施形態において、第２の内側クラッド部分２４５は、内半径ｒ１、外半径ｒ２、および半径方向厚さｔｉｃｌ＝ｒ２−ｒ１を有する。
【０１４７】
第２のセグメント２３０の半径ｒ４は、約２０μｍから約１００μｍまでである。いくつかの実施形態において、第２のセグメント２３０の半径ｒ４は、約３０μｍから約７０μｍまでである。第２のコア部分２３２の半径ｒ１は、約１μｍから約１０μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径ｒ１は、約２．５μｍから約７．５μｍまでである。第２のクラッド部分２４２の半径方向厚さｔｃｌ（ｒ４−ｒ１）は、約２０μｍから約８０μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径方向厚さｔｃｌは、約３５μｍから約６０μｍまでである。第２のクラッド部分２４２が第２の低屈折率トレンチ２４４および第２の外側クラッド部分２４３を含む実施形態において、第２の低屈折率トレンチ２４４の内半径ｒ２は約２μｍから約１５μｍまで、外半径ｒ３は約２μｍから約２５μｍまで、半径方向厚さｔｌｉｔ（ｒ３−ｒ２）は約１μｍから約１０μｍまでである。実施形態において、内半径ｒ２は約３μｍから約１０μｍまで、外半径ｒ３は約３μｍから約２０μｍまで、半径方向厚さｔｌｉｔは約１μｍから約８μｍまでである。第２の外側クラッド部分２４３の内半径ｒ３は約２μｍから約２５μｍまで、外半径ｒ４は約２０μｍから約１００μｍまで、半径方向厚さｔｏｃｌ（ｒ４−ｒ３）は約２５μｍから約７５μｍまでである。実施形態において、内半径ｒ３は約３μｍから約２０μｍまで、外半径ｒ４は約３０μｍから約７０μｍまで、半径方向厚さｔｏｃｌは約３０μｍから約５０μｍまでである。第２の低屈折率トレンチ２４４が、第２の内側クラッド部分２４５によって第２のコア部分２３２から間隔を開けられている実施形態において、第２の内側クラッド部分２４５の内半径ｒ１は約１μｍから約１０μｍまで、外半径ｒ２は約２μｍから約１５μｍまで、半径方向厚さｔｉｃｌ（ｒ２−ｒ１）は約１μｍから約８μｍまでである。実施形態において、内半径ｒ１は約２．５μｍから約７．５μｍまで、外半径ｒ２は約３μｍから約１０μｍまで、半径方向厚さｔｉｃｌは約１μｍから約４μｍまでである。
【０１４８】
第１のセグメント２１０の第１の低屈折率コア領域２１４は、屈折率ｎＬＩＣおよび相対屈折率ΔＬＩＣ％を有し、第２のセグメント２３０の第２の低屈折率コア領域２３４は、屈折率ｎｌｉｃおよび相対屈折率Δｌｉｃ％を有する。実施形態において、第１の低屈折率コア領域２１４および第２の低屈折率コア領域２３４は、同じ材料からできており、相対屈折率ΔＬＩＣ％は、相対屈折率Δｌｉｃ％に実質的に等しい（すなわち、ΔＬＩＣ％＝Δｌｉｃ％）。相対屈折率ΔＬＩＣ％および相対屈折率Δｌｉｃ％は、約０．２％から約−１．０％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＬＩＣ％および相対屈折率Δｌｉｃ％は、約０．１％から約−０．５％までである。
【０１４９】
第１の環状コア領域２１３は、屈折率ｎＡＣおよび相対屈折率ΔＡＣ％を有し、第２の環状コア領域２３３は、屈折率ｎａｃおよび相対屈折率Δａｃ％を有する。実施形態において、第１の環状コア領域２１３および第２の環状コア領域２３３は、同じ材料からできており、相対屈折率ΔＡＣ％は、相対屈折率Δａｃ％に実質的に等しい（すなわち、ΔＡＣ％＝Δａｃ％）。相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δａｃ％はそれぞれ、相対屈折率ΔＬＩＣ％および相対屈折率Δｌｉｃ％より大きい（すなわち、ΔＡＣ％＞ΔＬＩＣ％、Δａｃ％＞Δｌｉｃ％）。第１の低屈折率コア領域２１４および第２の低屈折率コア領域２３４が同じ材料からできており、第１の環状コア領域２１３および第２の環状コア領域２３３が同じ材料からできている実施形態において、ΔＡＣ％＞Δｌｉｃ％およびΔａｃ％＞ΔＬＩＣ％。相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δａｃ％は、約０．２％から約１．０％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δａｃ％は、約０．３％から約０．７５％までである。
【０１５０】
第１のクラッド部分２２２は、屈折率ｎＣＬおよび純粋なシリカガラスに対する相対屈折率ΔＣＬ％を有する。第１のクラッド部分２２２の屈折率ｎＣＬは、光ファイバー２００の第１のセグメント２１０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用してもよい。第１のクラッド部分２２２が、第１の外側クラッド部分２２３、第１の低屈折率トレンチ２２４、および任意選択で第１の内側クラッド部分２２５を含む実施形態において、光ファイバー２００の第１のセグメント２１０の他のガラス部分の相対屈折率は、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第１の外側クラッド部分２２３に対して決定される。
【０１５１】
第１のクラッド部分２２２が第１の内側クラッド部分２２５および第１の低屈折率トレンチ２２４を含む実施形態において、第１の内側クラッド部分２２５は、屈折率ｎＩＣＬおよび相対屈折率ΔＩＣＬ％を有し、第１の低屈折率トレンチ２２４は、屈折率ｎＬＩＴおよび相対屈折率ΔＬＩＴ％を有する。相対屈折率ΔＩＣＬ％は、図７において概して描写されるように、概して相対屈折率ΔＬＩＴ％より大きく、概して相対屈折率ΔＡＣ％より小さい（すなわち、ΔＡＣ％＞ΔＩＣＬ％＞ΔＬＩＴ％）。相対屈折率ΔＩＣＬ％は、約−０．１％から約０．１％までであり、相対屈折率ΔＬＩＴは、約−０．１％から約−１．０％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、約−０．０５％から約０．０５％までであり、相対屈折率ΔＬＩＴ％は、約−０．３％から約−０．５％までである。
【０１５２】
第２のクラッド部分２４２は、屈折率ｎｃｌおよび純粋なシリカガラスに対する相対屈折率Δｃｌ％を有する。第２のクラッド部分２４２の屈折率ｎｃｌは、光ファイバー２００の第２のセグメント２３０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用してもよい。第２のクラッド部分２４２が第２の外側クラッド部分２４３、第２の低屈折率トレンチ２４４、および任意選択で第２の内側クラッド部分２４５を含む実施形態において、光ファイバー２００の第２のセグメント２３０の他のガラス部分の相対屈折率は、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第２の外側クラッド部分２４３に対して決定される。
【０１５３】
第２のクラッド部分２４２が第２の内側クラッド部分２４５および第２の低屈折率トレンチ２４４を含む実施形態において、第２の内側クラッド部分２４５は、屈折率ｎｉｃｌおよび相対屈折率Δｉｃｌ％を有し、第２の低屈折率トレンチ２４４は、屈折率ｎｌｉｔおよび相対屈折率Δｌｉｔ％を有する。相対屈折率Δｉｃｌ％は、図９において概して描写されるように、概して相対屈折率Δｌｉｔ％より大きく、概して相対屈折率Δａｃ％より小さい（すなわち、Δａｃ％＞Δｉｃｌ％＞Δｌｉｔ％）。実施形態において、第２の内側クラッド２４５は、第１の内側クラッド部分２２５と同じ材料からできており、第２の低屈折率トレンチ２４４は、第１の低屈折率トレンチ２２４と同じ材料からできている。したがって、屈折率ｎｉｃｌおよび屈折率ｎｌｉｔはそれぞれ、屈折率ｎＩＣＬおよび屈折率ｎＬＩＴと実質的に等しくてもよく（すなわち、ｎｉｃｌ＝ｎＩＣＬ、ｎｌｉｔ＝ｎＬＩＴ）、相対屈折率Δｉｃｌ％およびΔｌｉｔ％はそれぞれ、相対屈折率ΔＩＣＬ％およびΔＬＩＴ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｉｃｌ％＝ΔＩＣＬ％、Δｌｉｔ％＝ΔＬＩＴ％）。例えば、相対屈折率Δｉｃｌ％は、約−０．１％から約０．１％までであってもよく、相対屈折率Δｌｉｔ％は、約０．１％から約−１．０％まででもよい。実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、約−０．０５％から約０．０５％までであってもよく、相対屈折率Δｌｉｔ％は、約−０．３％から約−０．５％までであってもよい。
【０１５４】
第１のクラッド部分２２２が第１の外側クラッド部分２２３を含む実施形態において、第１の外側クラッド部分２２３は、屈折率ｎＯＣＬおよび相対屈折率ΔＯＣＬ％を有する。これらの実施形態において、相対屈折率ΔＯＣＬ％は、光ファイバー２００の第１のセグメント２１０の他のガラス部分の相対屈折率を決定するための基準として使用してもよい。本明細書に記載される実施形態において、第１の外側クラッド部分２２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の低屈折率トレンチ２２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％より大きい（すなわち、ΔＯＣＬ％＞ΔＬＩＴ％）。いくつかの実施形態において、第１の外側クラッド部分２２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分２２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より大きくてもよく、例えば、第１の外側クラッド部分２２３の屈折率ｎＯＣＬに対して第１の内側クラッド部分２２５の屈折率ｎＩＣＬを減少させる１種または複数種のダウンドーパントをダウンドープしたシリカガラスを、第１の内側クラッド部分２２５が含むときである。他の実施形態において、第１の外側クラッド部分２２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分２２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しくてもよい。そのような実施形態において、ΔＯＣＬ％＝ΔＩＣＬ％である限り、第１の外側クラッド部分２２３の組成は、第１の内側クラッド部分２２５の組成と同じであっても第１の内側クラッド部分２２５の組成と異なっていてもよい。前述したことに基づいて、第１の外側クラッド部分２２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分２２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より大きいか、第１の内側クラッド部分２２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しいことが理解されるであろう。
【０１５５】
第２のクラッド部分２４２が第２の外側クラッド部分２４３を含む実施形態において、第２の外側クラッド部分２４３は、屈折率ｎｏｃｌおよび相対屈折率Δｏｃｌ％を有する。したがって、相対屈折率Δｏｃｌ％は、光ファイバー２００の第２のセグメント２３０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用してもよい。本明細書に記載される実施形態において、第２の外側クラッド部分２４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の低屈折率トレンチ２４４の相対屈折率Δｌｉｔ％より大きい（すなわち、Δｏｃｌ％＞Δｌｉｔ％）。いくつかの実施形態において、第２の外側クラッド部分２４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分２４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より大きくてもよく、例えば、第２の外側クラッド部分２４３の屈折率ｎｏｃｌに対して第２の内側クラッド部分２４５の屈折率ｎｉｃｌを減少させる１種または複数種のダウンドーパントをダウンドープしたシリカガラスを、第２の内側クラッド部分２４５が含むときである。他の実施形態において、第２の外側クラッド部分２４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分２４５の相対屈折率Δｉｃｌ％と実質的に等しくてもよい。そのような実施形態において、Δｏｃｌ％＝Δｉｃｌ％である限り、第２の外側クラッド部分２４３の組成は、第２の内側クラッド部分２４５の組成と同じであっても第２の内側クラッド部分２４５の組成と異なっていてもよい。前述したことに基づいて、第２の外側クラッド部分２４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分２４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より大きいか、第２の内側クラッド部分２４５の相対屈折率Δｉｃｌ％と実質的に等しいことが理解されるであろう。実施形態において、第２の外側クラッド部分２４３は、第１の外側クラッド部分２２３と同じ材料からできており、そのため、第２の外側クラッド部分２４３の屈折率ｎｏｃｌは、第１の外側クラッド部分２２３の屈折率ｎＯＣＬと実質的に等しくてもよく（すなわち、ｎｏｃｌ＝ｎＯＣＬ）、第２の外側クラッド部分２４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第１の外側クラッド部分２２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｏｃｌ％＝ΔＯＣＬ％＝０）。
【０１５６】
第１のセグメント２１０の第１の低屈折率コア領域２１４および第２のセグメント２３０の第２の低屈折率コア領域２３４は、シリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパント、例えば、限定することなく、Ｆ、Ｂ、またはそれらの組み合わせなど、を有するシリカガラスを含む。実施形態において、第１の低屈折率コア領域２１４および第２の低屈折率コア領域２３４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約２．５重量％との間の濃度でＦを含む。いくつかの実施形態において、第１の低屈折率コア領域２１４および第２の低屈折率コア領域２３４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。いくつかの他の実施形態において、第１の低屈折率コア領域２１４および第２の低屈折率コア領域２３４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．５重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率コア領域２１４および第２の低屈折率コア領域２３４のうち少なくとも１つは、約０．５重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率コア領域２１４および第２の低屈折率コア領域２３４のうち少なくとも１つは、約０．７重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。
【０１５７】
第１のセグメント２１０の第１の環状コア領域２１３および第２のセグメント２３０の第２の環状コア領域２３３は、シリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパントを有するシリカガラスを含む。好適なアップドーパントの例として、限定することなく、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、およびそれらのさまざまな組み合わせが挙げられる。実施形態において、第１の環状コア領域２１３および第２の環状コア領域２３３のうち少なくとも１つは、約３重量％と約１７重量％との間のＧｅＯ２を含有する。いくつかの他の実施形態において、第１の環状コア領域２１３および第２の環状コア領域２３３のうち少なくとも１つは、約５重量％と約１３重量％との間のＧｅＯ２を含有する。実施形態において、第１の環状コア領域２１３および第２の環状コア領域２３３は、同じ材料からできており、第１の環状コア領域２１３におけるドーパント濃度は、第２の環状コア領域２３３におけるドーパント濃度と実質的に等しい。
【０１５８】
第１のセグメント２１０の第１の内側クラッド２２５および第２のセグメント２３０の第２の内側クラッド部分２４５は、純粋なシリカガラスを含んでもよく、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパントを有するか、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有する。好適なアップドーパントの非限定的な例として、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の内側クラッド２２５および第２の内側クラッド２４５のうち少なくとも１つは、アップドーパントとしてＣｌを含有する。好適なダウンドーパントの非限定的な例として、Ｆ、Ｂまたはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の内側クラッド２２５および第２の内側クラッド２４５のうち少なくとも１つは、ダウンドーパントとしてＦを含有する。
【０１５９】
式（３２）および（３３）に関連して上述したように、光ファイバーの特定のガラス部分の半径方向厚さは、その特定のガラス部分の相対屈折率と相互関係にあってもよい。本明細書に記載される実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４のトレンチ体積ＶＬＩＴは、約１００％−μｍ２以上などの約８０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約１１０％−μｍ２以上またはさらに約１２０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約８０％−μｍ２以上および約２２０％−μｍ２以下であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約１００％−μｍ２以上および約２００％−μｍ２以下であってもよい。さらに他の実施形態において、トレンチ体積プロファイルＶＬＩＴは、約１１０％−μｍ２以上および約１８０％−μｍ２以下であってもよい。
【０１６０】
本明細書に記載される実施形態において、第２の低屈折率トレンチ２４４のトレンチ体積ｖｌｉｔは、約５０％−μｍ２以上などの約４０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約５５％−μｍ２以上またはさらに約６０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約４０％−μｍ２以上および約１１０％−μｍ２以下であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約５０％−μｍ２以上および約１００％−μｍ２以下であってもよい。さらに他の実施形態において、トレンチ体積プロファイルｖｌｉｔは、約５５％−μｍ２以上および約９０％−μｍ２以下であってもよい。
【０１６１】
本明細書で説明される光ファイバーの実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４、第２の低屈折率トレンチ２４４、または第１の低屈折率トレンチ２２４と第２の低屈折率トレンチ２４４の両方は、シリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有するシリカガラスを含む。ダウンドーパントの非限定的な例として、Ｆ、Ｂまたはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４および第２の低屈折率トレンチ２４４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約２．５重量％との間の濃度でＦを含む。いくつかの実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４および第２の低屈折率トレンチ２４４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４および第２の低屈折率トレンチ２４４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．５重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４および第２の低屈折率トレンチ２４４のうち少なくとも１つは、約０．５重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ２２４および第２の低屈折率トレンチ２４４のうち少なくとも１つは、約０．７重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。
【０１６２】
いくつかの実施形態において、第１の低屈折率コア領域２１４の相対屈折率ΔＬＩＣ％、第１の低屈折率トレンチ２２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％、第２の低屈折率コア領域２３４の相対屈折率Δｌｉｃ％、および第２の低屈折率トレンチ２４４の相対屈折率Δｌｉｔ％のうち少なくとも１つはそれぞれ、第１の低屈折率コア領域２１４、第１の低屈折率トレンチ２２４、第２の低屈折率コア領域２３４、および第２の低屈折率トレンチ２４４のうち少なくとも１つのシリカガラスを形成することによって達成され、当該シリカガラスは、シリカガラスにわたって非周期的に配置されるもしくは周期的に配置されるのいずれか、またはその両方である空隙を有する。空隙は光ファイバー２００の長さに沿って、すなわち、縦軸に対して平行に、伸びている（引き延ばされている）が、ファイバー全体の長さ全体に延在してはいない。理論に束縛されることを望むものではないが、空隙は、ファイバーの長さに沿って、数メートル未満、多くの場合１メートル未満、延在すると考えられている。本明細書で開示される光ファイバーは、プリフォーム固化条件を利用する方法によって作製され、当該条件は、相当な量のガスが固化したガラスブランク中に捕らえられ、それによって、固化したガラス光ファイバープリフォームにおける空隙の形成を生じるのに有効である。これらの空隙を除去する工程を経るのではなく、得られるプリフォームを使用して、中に空隙を有する光ファイバーを形成する。いくつかの実施形態において、これらの空隙は、アルゴン、クリプトン、ＣＯ２、ＳＯ２、Ｏ２、またはそれらの混合物などの、１種または複数種のガスを含有してもよい。いくつかの他の実施形態において、空隙は、実質的にガスを含まない。ガスの存在または不在に関わらず、第１の低屈折率コア領域２１４の屈折率ｎＬＩＣ、第１の低屈折率トレンチ２２４の屈折率ｎＬＩＴ、第２の低屈折率コア領域２３４の屈折率ｎｌｉｃ、および第２の低屈折率トレンチ２４４の屈折率ｎｌｉｔの少なくとも１つは、空隙の存在に起因して減少する。代替的にまたは追加的に、第１の低屈折率コア領域２１４のｎＬＩＣ、第１の低屈折率トレンチ２２４の屈折率ｎＬＩＴ、第２の低屈折率コア領域２３４の屈折率ｎｌｉｃ、第２の低屈折率トレンチ２４４の屈折率ｎｌｉｔの少なくとも１つは、本明細書で説明されるように、非周期性の、周期性の、または非周期性と周期性の両方の空隙の分布を有する、ダウンドープしたシリカガラスを形成することによって減少する。
【０１６３】
第１の低屈折率トレンチ２２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％は、第１の内側クラッド部分２２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より小さく（すなわち、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％）、第１の外側クラッド部分２２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％より小さい（すなわち、ΔＬＩＴ％＜ΔＯＣＬ％）。いくつかの実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しく、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％＝ΔＯＣＬ％。他の実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％より小さく、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％＜ΔＯＣＬ％。
【０１６４】
第２の低屈折率トレンチ２４４の相対屈折率Δｌｉｔ％は、第２の内側クラッド部分２４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より小さく（すなわち、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％）、第２の外側クラッド部分２４３の相対屈折率Δｏｃｌ％より小さい（すなわち、Δｌｉｔ％＜Δｏｃｌ％）。いくつかの実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率Δｏｃｌ％と実質的に等しく、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％＝Δｏｃｌ％。他の実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率Δｏｃｌ％より小さく、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％＜Δｏｃｌ％。第２の低屈折率トレンチ２４４、第２の内側クラッド部分２４５、および第２の外側クラッド部分２４３がそれぞれ、第１の低屈折率トレンチ２２４、第１の内側クラッド部分２２５、および第１の外側クラッド部分２２３と同じ材料からできている実施形態において、相対屈折率Δｌｉｔ％は、相対屈折率ΔＬＩＴ％と実質的に等しくてもよく（すなわち、Δｌｉｔ％＝ΔＬＩＴ％）、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しくてもよく（すなわち、Δｉｃｌ％＝ΔＩＣＬ％）、相対屈折率Δｏｃｌ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｏｃｌ％＝ΔＯＣＬ％）ことが理解されるであろう。また、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しい実施形態において、そうするとΔｌｉｔ％＜ΔＩＣＬ％＝ΔＯＣＬ％、およびΔＬＩＴ％＜Δｉｃｌ％＝Δｏｃｌ％。相対屈折率ΔＩＣＬ％が、相対屈折率ΔＯＣＬ％より小さい実施形態において、そうするとΔｌｉｔ％＜ΔＩＣＬ％＜ΔＯＣＬ％およびΔＬＩＴ％＜Δｉｃｌ％＜Δｏｃｌ％。
【０１６５】
第１のセグメント２１０の第１の外側クラッド２２３および第２のセグメント２３０の第２の外側クラッド２４３は、純粋なシリカガラスを含んでもよく、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパントを有するか、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有する。好適なアップドーパントの非限定的な例として、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の外側クラッド２２３および第２の外側クラッド２４３のうち少なくとも１つは、アップドーパントとしてＣｌを含有する。好適なダウンドーパントの非限定的な例として、Ｆ、Ｂまたはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の外側クラッド２２３および第２の外側クラッド２４３のうち少なくとも１つは、ダウンドーパントとしてＦを含有する。
【０１６６】
本明細書に記載される光ファイバー２００の様々な実施形態では、第１のクラッド部分２２２内に第１の低屈折率トレンチ２２４を、および第２のクラッド部分２４２内に第２の低屈折率トレンチ２４４を、含めることによって、曲げ性能が向上している。光ファイバー２００のマクロベンド性能は、ＦＯＴＰ−６２（ＪＥＣ−６０７９３−１−４７）に従って、上述のように決定されてもよい。
【０１６７】
実施形態において、光ファイバー２００は、所望の構造を有するファイバープリフォームを作製するための従来のファイバー製造プロセスを使用して製造する。ファイバープリフォームを作製するために用いられるプロセスの非限定的な例として、外付け気相蒸着法（ＯＶＤ）、修正化学気相蒸着法（ＭＣＶＤ）、物理化学気相蒸着法（ＰＣＶＤ）などが挙げられる。ファイバープリフォームは、形成されると、第１のセグメント２１０の寸法を有するファイバーへと線引きされる。第１のセグメント２１０の寸法を有するファイバーを固定し、ファイバーの一部を第２のセグメント２３０の寸法へとさらに線引きし、移行領域２５０は第１のセグメント２１０と第２のセグメント２３０との間に位置付けられる。
【０１６８】
例えば、一実施形態において、光ファイバー２００が第１の低屈折率コア領域２１４、第１の環状コア領域２１３、第１の内側クラッド部分２２５、第１の低屈折率トレンチ２２４および第１の外側クラッド部分２２３を初めに有するように、光ファイバー２００は初めに形成されてもよい。次に、光ファイバー２００を固定して、ファイバーの一部を加熱し、さらに線引きして、第１の低屈折率コア領域２１４、第１の環状コア領域２１３、第１の内側クラッド部分２２５、第１の低屈折率トレンチ２２４、および第１の外側クラッド部分２２３を有する第１のセグメント２１０、ならびに第２の低屈折率コア領域２３４、第２の環状コア領域２３３、第２の内側クラッド部分２４５、第２の低屈折率トレンチ２４４、および第２の外側クラッド部分２４３を有する第２のセグメント２３０を有する光ファイバーを作製してもよい。この手順において、光ファイバーをさらに線引きすることにより、光ファイバー２００の第２のセグメント２３０の寸法が第１のセグメント２１０に対して低減する。具体的には、第２の低屈折率コア領域２３４の寸法は、第１の低屈折率コア領域２１４に対して著しく低減する。別の実施形態において、光ファイバー２００は、第１のセグメント２１０および第２のセグメント２３０を継合することから形成されてもよい。そのような実施形態において、第１のコア部分２１２、第２のコア部分２３２、第１のクラッド部分２２２および第２のクラッド部分２４２が、上述の属性および特性を有する限りにおいて、第１のセグメント２１０の外径Ｄ０および第２のセグメント２３０の外径ｄ０は、互いに対して略等しくてもよいことが理解される。
【０１６９】
図１Ａ、図７および図９を参照すると、光ファイバー２００を使用して、ガウスレーザービームをベッセルレーザービームに変換してもよい。これらの実施形態において、ベッセルレーザービームＢＬＢのＦＤ値は、少なくとも１０である。例えば、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２５０、少なくとも５００、少なくとも１０００、１０から２０００の範囲、５０から１５００の範囲、または１００から１０００の範囲のＦＤ値である。
【０１７０】
具体的には、ガウスレーザービームＧＬＢは、光ファイバー２００の入口端２３１に光学的に結合されており、第２のセグメント２３０を通って第１のセグメント２１０に向かって伝搬する。ガウスレーザービームＧＬＢは、第２の低屈折率コア領域２３４に入射させてもよい。ガウスレーザービームＧＬＢは、低屈折率領域よりむしろ高屈折率領域を通って伝搬しようとすることが理解される。また、第２の低屈折率コア領域２３４の半径は、第１の低屈折率コア領域２１４へと移行するとき大きさ（半径）が増大するため、第１の低屈折率コア領域２１４を伝搬するガウスレーザービームＧＬＢは強度が低下する。高屈折率領域を通って伝搬しようとするガウスレーザービームＧＬＢと、その強度が第１の低屈折率コア領域２１４を通って伝搬するときに低下することとの組み合わせにより、リング状ビームＲＳＢが形成され、（ａ）ファイバーの出口端２１１が光学合焦パワーを有しない場合（例えば、出口端が平坦である場合）リング状ビームとして、または（ｂ）出口端２１１が、出口端２１１に直接形成されるファイバーレンズを有する場合、もしくはそのようなレンズが出口端２１１に取り付けられている場合（図示せず）ベッセルレーザービームとして、光が出口端２１１を通って光ファイバー２００から出るように、第１の低屈折率コア領域２１４を通って貫通し、第１の環状コア領域２１３に伝搬するガウスレーザービームＧＬＢがもたらされる。ガウスレーザービームＧＬＢは、レンズ系（図示せず）、直接突合せ結合（図示せず）または融着接続（図示せず）によって、光ファイバー２００の入口端２３１に結合することができる。上述のように、光ファイバー２００の出口端２１１を出るリング状レーザービーム（ＲＳＢ）は、自由空間のバルク光学系（図示せず）、または出口端２１１に直接形成されるか、もしくは出口端２１１に取り付けたファイバーレンズ（図示せず）によって、合焦され、ベッセルレーザービームＢＬＢを形成することができる。
【０１７１】
図１Ｂおよび図１０から図１３を参照すると、移行領域３５０で第２のセグメント３３０に光学的に結合されている第１のセグメント３１０を有する光ファイバー３００の実施形態が示されている。光ファイバー３００は、第１のセグメント３１０の第１のコア部分および第２のセグメント３３０の第２のコア部分が二重コア構成を有することを除いて、光ファイバー２００と同様であってもよい。特に、第１のセグメント３１０の第１のコア部分および第２のセグメント３３０の第２のコア部分は、環状コア領域内側に位置付けられ、環状コア領域から低屈折率コア領域によって間隔を開けられた中心コア領域を含んでもよい。光ファイバー３００の少なくともの一部の側面図が図１Ｂに示されており、光ファイバー３００の第１のセグメント３１０および第２のセグメント３３０の半径方向断面がそれぞれ、図１０および図１２に示されており、対応する第１のセグメント３１０および第２のセグメント３３０の相対屈折率プロファイルがそれぞれ、図１１および図１３に示されている。第１のセグメント３１０は第１の外径「Ｄ０」を有し、第２のセグメント３３０は、第２の外径「ｄ０」を有する（図１Ｂ）。第１の外径Ｄ０は、第２の外径ｄ０より大きい。実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約０．２ミリメートル（ｍｍ）から約５．０ｍｍまでであってもよく、第２の外径ｄ０は、約０．１から約４．５ｍｍまでであってもよく、移行領域３５０の長さは、約０．５ｍｍから約２０ｍｍまでであってもよい。実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約０．４ｍｍから約１．０ｍｍまでであり、第２の外径ｄ０は、約０．２ｍｍから約０．９ｍｍまでであり、移行領域３５０の長さは、約１ｍｍから約１０ｍｍまでである。他の実施形態において、第１の外径Ｄ０は、約１５０μｍから約３５０μｍまでであり、第２の外径ｄ０は、約７５μｍから約２２５μｍまでであり、移行領域３５０の長さは、１０ｍｍより大きい。第２のセグメント３３０を通って伝搬するガウスレーザービームＧＬＢは、第１のセグメント３１０を通って伝搬するリング状ビームＲＳＢに変換される。実施形態において、第１のセグメント３１０、第２のセグメント３３０および移行領域３５０は、互いと一体に形成され、光ファイバー３００のテーパー比（ｄ０／Ｄ０）は、約０．２以上および約０．９以下である。他の実施形態において、光ファイバー３００のテーパー比は、約０．３以上および約０．９以下である。さらに他の実施形態において、光ファイバー３００のテーパー比は、約０．３以上および０．８以下である。光ファイバー３００の第１のセグメント３１０（図１０および図１１）は、光ファイバー３００の軸方向中心線２に中心を合わせて配置された第１のコア部分３１２を有する。第１のコア部分３１２は、第１の環状コア領域３１３を含んでもよい。第１のクラッド部分３２２は、第１のコア部分３１２の周りに延在してもよい。光ファイバー３００の第２のセグメント３３０（図１２および図１３）は、第２のコア部分３３２を有し、第２のコア部分３３２の少なくとも一部は、第１のコア部分３１２に光学的に結合されている。第２のクラッド部分３４２は、第２のコア部分３３２の周りに延在してもよい。
【０１７２】
図１Ｂ、図１０および図１１を参照すると、図１０には、図１Ｂの光ファイバー３００の第１のセグメント３１０の半径方向断面が概略的に示されており、図１１には、断面の中心線に対する、半径方向断面の相対屈折率が図式的に示されている。第１のセグメント３１０は一般に、第１のコア部分３１２および第１のクラッド部分３２２を含む。第１のコア部分３１２は、第１のクラッド部分３２２内側に位置付けられ、第１のクラッド部分３２２は第１のコア部分３１２の周りに延在している。第１のコア部分３１２および第１のクラッド部分３２２は、光ファイバー３００の第１のセグメント３１０の断面が光ファイバー３００の第１のコア部分３１２の中心に関して略円形対称であるように、略同心であってもよい。また、第１のコア部分３１２および第１のクラッド部分３２２は、光ファイバー３００の第１のコア部分３１２の中心に関して略軸対称であってもよい。実施形態において、第１のコア部分３１２は、第１の環状コア領域３１３、第１の低屈折率コア領域３１４、および第１の中心コア領域３１５を含んでもよい。第１の低屈折率コア領域３１４は、第１の環状コア領域３１３内側に位置付けられ、第１の中心コア領域３１５は、第１の低屈折率コア領域３１４内側に位置付けられる。図１０に描写されるように、第１の中心コア領域３１５は、第１の低屈折率コア領域３１４によって第１の環状コア領域３１３から間隔を開けられている。実施形態において、第１の低屈折率コア領域３１４は、第１の環状コア領域３１３に直接隣接し、かつ直接接触しており、第１の中心コア領域３１５は、第１の低屈折率コア領域３１４に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１７３】
いくつかの実施形態において、第１のクラッド部分３２２は、任意選択で第１の低屈折率トレンチ３２４および第１の外側クラッド部分３２３を含んでもよい。第１の低屈折率トレンチ３２４は、第１の外側クラッド３２３内側に位置付けられ、第１の低屈折率トレンチ３２４は、第１の外側クラッド３２３に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。第１の低屈折率トレンチ３２４は、含まれる場合、光ファイバー３００の曲げ性能を向上する。すなわち、第１の低屈折率トレンチ３２４は、光ファイバー３００が巻かれた状態のとき、光ファイバー３００において伝搬する光の減衰を低減し、それにより、第１の低屈折率トレンチ３２４を有しない類似の構造を有する光ファイバーと比べて、光ファイバー３００において伝搬する光の減衰を増大させることなく、光ファイバー３００をより締まった、すなわち、より小さい、半径に巻くことができる。
【０１７４】
いくつかの実施形態において（図示せず）、第１の低屈折率トレンチ３２４は、第１のコア部分３１２に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。図１０および図１１に描写される実施形態などの、いくつかの他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４は、第１の内側クラッド部分３２５によって第１のコア部分３１２から間隔を開けられていてもよい、すなわち、第１の内側クラッド部分３２５は、第１の低屈折率トレンチ３２４と第１のコア部分３１２との間で第１の低屈折率トレンチ３２４内側に位置付けられる。実施形態において、第１の内側クラッド部分３２５は、第１の低屈折率トレンチ３２４および第１の環状コア領域３１３に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１７５】
第１のセグメント３１０は、光ファイバー３００の軸方向中心線２からの半径Ｒ４を有する。第１のコア部分３１２は、半径Ｒ４より小さい半径Ｒ１を有する。第１の中心コア領域３１５は、半径Ｒ００を有する。第１の低屈折率コア領域３１４は、内半径Ｒ００、外半径Ｒ０、および半径方向厚さＴＬＩＣ＝Ｒ０−Ｒ００を有する。第１の環状コア領域３１３は、内半径Ｒ０、外半径Ｒ１、および半径方向厚さＴＡＣ＝Ｒ１−Ｒ０を有する。第１の中心コア領域３１５、第１の低屈折率コア領域３１４および第１の環状コア領域３１３それぞれの半径Ｒ００、Ｒ０およびＲ１は、第１の中心コア領域３１５、第１の低屈折率コア領域３１４、および第１の環状コア領域３１３それぞれの相対屈折率プロファイル（図１１）の最大勾配に正接である線が、基準相対屈折率線ΔＯＣＬ％を横切る点で定義される。第１のクラッド部分３２２は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ４、および半径方向厚さＴＣＬ＝Ｒ４−Ｒ１を有する。第１のクラッド部分３２２が第１の低屈折率トレンチ３２４および第１の外側クラッド部分３２３を含む実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４は、内半径Ｒ２、外半径Ｒ３、および半径方向厚さＴＬＩＴ＝Ｒ３−Ｒ２を有する。第１の外側クラッド部分３２３は、内半径Ｒ３、外半径Ｒ４、および半径方向厚さＴＯＣＬ＝Ｒ４−Ｒ３を有する。第１の低屈折率トレンチ３２４が第１のコア部分３１２に直接隣接し、かつ直接接触している実施形態において（図示せず）、第１の低屈折率トレンチ３２４の内半径Ｒ２は、第１のコア部分３１２の半径Ｒ１と等しくてもよい。第１の低屈折率トレンチ３２４が、第１の内側クラッド部分３２５によって第１のコア部分３１２から間隔を開けられている実施形態において、第１の内側クラッド部分３２５は、内半径Ｒ１、外半径Ｒ２、および半径方向厚さＴＩＣＬ＝Ｒ２−Ｒ１を有する。
【０１７６】
第１のセグメント３１０の半径Ｒ４は、約５０μｍから約２５０μｍまでである。いくつかの実施形態において、第１のセグメント３１０の半径Ｒ４は、約１００μｍから約１５０μｍまでである。第１のコア部分３１２の半径Ｒ１は、約５μｍから約４０μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径Ｒ１は、約１０μｍから約３５μｍまでである。第１のクラッド部分３２２の半径方向厚さＴＣＬ（Ｒ４−Ｒ１）は、約７５μｍから約１７５μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径方向厚さＴＣＬは、約８５μｍから約１５０μｍまでである。第１の中心コア領域３１５の半径Ｒ００は、約１μｍから約１５μｍまでである。いくつかの実施形態において、第１の中心コア領域３１５の半径Ｒ００は、約２μｍから約１０μｍまでである。第１の低屈折率コア領域３１４の内半径Ｒ００は、約１μｍから約１５μｍまで、外半径Ｒ０は約２μｍから約３０μｍまで、半径方向厚さＴＬＩＣは約１μｍから約２０μｍまでである。いくつかの実施形態において、内半径Ｒ００は約２μｍから約１０μｍまで、外半径Ｒ０は約５μｍから約２５μｍまで、半径方向厚さＴＬＩＣは約２．５μｍから約１７．５μｍまでである。第１の環状コア領域３１３の内半径Ｒ０は、約２μｍから約３０μｍまで、外半径Ｒ１は約５μｍから約４０μｍまで、第１の環状コア領域３１３の半径方向厚さＴＡＣは約２μｍから約２０μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ０は約５μｍから約２５μｍまで、外半径Ｒ１は約１０μｍから約３５μｍまで、半径方向厚さＴＡＣは約２．５μｍから約１５μｍまでである。第１のクラッド部分３２２が第１の低屈折率トレンチ３２４および第１の外側クラッド部分３２３を含む実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４の内半径Ｒ２は約１０μｍから約５０μｍまで、外半径Ｒ３は約１５μｍから約６５μｍまで、半径方向厚さＴＬＩＴ（Ｒ３−Ｒ２）は約１μｍから約４０μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ２は約１５μｍから約４０μｍまで、外半径Ｒ３は約２５μｍから約５５μｍまで、半径方向厚さＴＬＩＴは約１μｍから約３５μｍまでである。第１の外側クラッド部分３２３の内半径Ｒ３は約１５μｍから約６５μｍまで、外半径Ｒ４は約５０μｍから約２５０μｍまで、半径方向厚さＴＯＣＬ（Ｒ４−Ｒ３）は約５０μｍから約１５０μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ３は約２５μｍから約５５μｍまで、外半径Ｒ４は約１００μｍから約１５０μｍまで、半径方向厚さＴＯＣＬは約６０μｍから約１２５μｍまでである。第１の低屈折率トレンチ３２４が、第１の内側クラッド部分３２５によって第１のコア部分３１２から間隔を開けられている実施形態において、第１の内側クラッド部分３２５の内半径Ｒ１は約５μｍから約４０μｍまで、外半径Ｒ２は約１０μｍから約５０μｍまで、半径方向厚さＴＩＣＬ（Ｒ２−Ｒ１）は約１μｍから約１５μｍまでである。実施形態において、内半径Ｒ１は約１０μｍから約３５μｍまで、外半径Ｒ２は約１５μｍから約４０μｍまで、半径方向厚さＴＩＣＬは約１μｍから約１０μｍまでである。
【０１７７】
図１Ｂ、図１２および図１３を参照すると、図１２には、図１Ｂの光ファイバー３００の第２のセグメント３３０の半径方向断面が概略的に示されており、図１３には、断面の中心線に対する、半径方向断面の相対屈折率が図式的に示されている。第２のセグメント３３０は一般に、第２のコア部分３３２および第２のクラッド部分３４２を含む。第２のコア部分３３２は、第２のクラッド部分３４２内側に位置付けられ、第２のクラッド部分３４２は第２のコア部分３３２の周りに延在している。第２のコア部分３３２および第２のクラッド部分３４２は、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０の断面が光ファイバー３００の第２のコア部分３３２の中心に関して略円形対称であるように、略同心であってもよい。また、第２のコア部分３３２および第２のクラッド部分３４２は、光ファイバー３００の第２のコア部分３３２の中心に関して略軸対称であってもよい。実施形態において、第２のコア部分３３２は、第２の環状コア領域３３３、第２の低屈折率コア領域３３４、および第２の中心コア領域３３５を含んでもよい。第２の低屈折率コア領域３３４は、第２の環状コア領域３３３内側に位置付けられ、第２の中心コア領域３３５は、第２の低屈折率コア領域３３４内側に位置付けられる。図１２に描写されるように、第２の中心コア領域３３５は、第２の低屈折率コア領域３３４によって第２の環状コア領域３３３から間隔を開けられている。実施形態において、第２の低屈折率コア領域３３４は、第２の環状コア領域３３３に直接隣接し、かつ直接接触しており、第２の中心コア領域３３５は、第２の低屈折率コア領域３３４に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１７８】
いくつかの実施形態において、第２のクラッド部分３４２は、任意選択で第２の低屈折率トレンチ３４４および第２の外側クラッド部分３４３を含んでもよい。第２の低屈折率トレンチ３４４は、第２の外側クラッド３４３内側に位置付けられ、第２の低屈折率トレンチ３４４は、第２の外側クラッド３４３に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。第２の低屈折率トレンチ３４４は、含まれる場合、光ファイバー３００の曲げ性能を向上する。すなわち、第２の低屈折率トレンチ３４４は、光ファイバー３００が巻かれた状態のとき、光ファイバー３００において伝搬する光の減衰を低減し、それにより、第２の低屈折率トレンチ３４４を有しない類似の構造を有する光ファイバーと比べて、光ファイバー３００において伝搬する光の減衰を増大させることなく、光ファイバー３００をより締まった、すなわち、より小さい、半径に巻くことができる。光ファイバー３００の第１のセグメント３１０が第１の低屈折率トレンチ３２４を含むとき、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０は第２の低屈折率トレンチ３４４を含むことになり、その逆も同様であることが理解されるであろう。
【０１７９】
いくつかの実施形態において（図示せず）、第２の低屈折率トレンチ３４４は、第２のコア部分３３２に直接隣接し、かつ直接接触していてもよい。いくつかの他の実施形態において、図１２および図１３に描写されるように、第２の低屈折率トレンチ３４４は、第２の内側クラッド部分３４５によって第２のコア部分３３２から間隔を開けられていてもよい。すなわち、第２の内側クラッド３４５は、第２の低屈折率トレンチ３４４内側に位置付けられ、第２の低屈折率トレンチ３４４と第２のコア部分３３２との間に位置付けられる。実施形態において、第２の内側クラッド部分３４５は、第２の低屈折率トレンチ３４４および第２の環状コア領域３３３に直接隣接し、かつ直接接触している。
【０１８０】
図１Ｂおよび図１０から図１３を参照すると、移行領域３５０を介して、第１のコア部分３１２は、第２のコア部分３３２に光学的に結合されており、第１のクラッド部分３２２は第２のクラッド部分３４２に光学的に結合されていることが理解されるであろう。特に、移行領域３５０を介して、第１の中心コア領域３１５は、第２の中心コア領域３３５に光学的に結合されており、第１の低屈折率コア領域３１４は、第２の低屈折率コア領域３３４に光学的に結合されており、第１の環状コア領域３１３は、第２の環状コア領域３３３に光学的に結合されており、第１の外側クラッド部分３２３は、第２の外側クラッド部分３４３に光学的に結合されており、第１の低屈折率トレンチ３２４は、第２の低屈折率トレンチ３４４に光学的に結合されており、第１の内側クラッド部分３２５は、第２の内側クラッド部分３４５に光学的に結合されている。
【０１８１】
第２のセグメント３３０は、光ファイバー３００の軸方向中心線２からの半径ｒ４を有する。第２のコア部分３３２は、半径ｒ４より小さい半径ｒ１を有する。第２の中心コア領域３３５は、半径ｒ００を有する。第２の低屈折率コア領域３３４は、内半径ｒ００、外半径ｒ０、および半径方向厚さｔｌｉｃ＝ｒ０−ｒ００を有する。第２の環状コア領域３３３は、内半径ｒ０、外半径ｒ１、および半径方向厚さｔａｃ＝ｒ１−ｒ０を有する。第２の中心コア領域３３５、第２の低屈折率コア領域３３４および第２の環状コア領域３３３の半径ｒ００、ｒ０およびｒ１は、第２の中心コア領域３３５、第２の低屈折率コア領域３３４および第２の環状コア領域３３３それぞれの相対屈折率プロファイル（図１３）の最大勾配に正接である線が、基準相対屈折率線Δｏｃｌ％を横切る点で定義される。第２のクラッド部分３４２は、内半径ｒ１、外半径ｒ４、および半径方向厚さｔｃｌ＝ｒ４−ｒ１を有する。第２のクラッド部分３４２が第２の低屈折率トレンチ３４４および第２の外側クラッド部分３４３を含む実施形態において、第２の低屈折率トレンチ３４４は、内半径ｒ２、外半径ｒ３、および半径方向厚さｔｌｉｔ＝ｒ３−ｒ２を有する。第２の外側クラッド部分３４３は、内半径ｒ３、外半径ｒ４、および半径方向厚さｔｏｃｌ＝ｒ４−ｒ３を有する。第２の低屈折率トレンチ３４４が第２のコア部分３３２に直接隣接し、かつ直接接触している実施形態において（図示せず）、第２の低屈折率トレンチ３４４の内半径ｒ２は、第２のコア部分３３２の半径ｒ１と等しくてもよい。第２の低屈折率トレンチ３４４が、第２の内側クラッド部分３４５によって第２のコア部分３３２から間隔を開けられている実施形態において、第２の内側クラッド部分３４５は、内半径ｒ１、外半径ｒ２、および半径方向厚さｔｉｃｌ＝ｒ２−ｒ１を有する。
【０１８２】
第２のセグメント３３０の半径ｒ４は、約３０μｍから約８０μｍまでである。いくつかの実施形態において、第２のセグメント３３０の半径ｒ４は、約４０μｍから約７０μｍまでである。第２のコア部分３３２の半径ｒ１は、約３μｍから約２０μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径ｒ１は、約５μｍから約１７．５μｍまでである。第２のクラッド部分２４２の半径方向厚さｔｃｌ（ｒ４−ｒ１）は、約２５μｍから約７０μｍまでである。いくつかの実施形態において、半径方向厚さｔｃｌは、約３５μｍから約６０μｍまでである。第２の中心コア領域３３５の半径ｒ００は、約０．５μｍから約７．５μｍまでである。いくつかの実施形態において、第２の中心コア領域３３５の半径ｒ００は、約１μｍから約５μｍまでである。第２の低屈折率コア領域３３４の内半径ｒ００は約０．５μｍから約７．５μｍまで、外半径ｒ０は約２μｍから約１５μｍまで、半径方向厚さｔｌｉｃは約１μｍから約１０μｍまでである。いくつかの実施形態において、内半径ｒ００は約１μｍから約５μｍまで、外半径ｒ０は約３μｍから約１２μｍまで、半径方向厚さｔｌｉｃは約２μｍから約７．５μｍまでである。第２の環状コア領域３３３の内半径ｒ０は、約２μｍから約１５μｍまで、外半径ｒ１は約３μｍから約２０μｍまで、第２の環状コア領域３３３の半径方向厚さｔａｃは約１μｍから約１０μｍまでである。いくつかの実施形態において、内半径ｒ０は約３μｍから約１２μｍまで、外半径ｒ１は約５μｍから約１７．５μｍまで、半径方向厚さｔａｃは約２μｍから約７μｍまでである。第２のクラッド部分３４２が第２の低屈折率トレンチ３４４および第２の外側クラッド部分３４３を含む実施形態において、第２の低屈折率トレンチ３４４の内半径ｒ２は、約５μｍから約２５μｍまで、外半径ｒ３は約７μｍから約３０μｍまで、半径方向厚さｔｌｉｔ（ｒ３−ｒ２）は約１μｍから約２０μｍまでである。いくつかの実施形態において、内半径ｒ２は、約７μｍから約２０μｍまで、外半径ｒ３は約１０μｍから約２５μｍまで、半径方向厚さｔｌｉｔは約１μｍから約１５μｍまでである。第２の外側クラッド部分３４３の内半径ｒ３は、約７μｍから約３０μｍまで、外半径ｒ４は約３０μｍから約８０μｍまで、半径方向厚さｔｏｃｌ（ｒ４−ｒ３）は約２０μｍから約７０μｍまでである。いくつかの実施形態において、内半径ｒ３は約１０μｍから約２５μｍまで、外半径ｒ４は約４０μｍから約７０μｍまで、半径方向厚さｔｏｃｌは約２５μｍから約６５μｍまでである。第２の低屈折率トレンチ３４４が、第２の内側クラッド部分３４５によって第２のコア部分３３２から間隔を開けられている実施形態において、第２の内側クラッド部分３４５の内半径ｒ１は、約３μｍから約２０μｍまで、外半径ｒ２は約５μｍから約２５μｍまで、半径方向厚さｔｉｃｌ（ｒ２−ｒ１）は約１μｍから約７．５μｍまでである。実施形態において、内半径ｒ１は約５μｍから約１７．５μｍまで、外半径ｒ２は約７μｍから約２０μｍまで、半径方向厚さｔｉｃｌは約１μｍから約５μｍまでである。
【０１８３】
第１のセグメント３１０の第１の中心コア領域３１５は、屈折率ｎＣＣおよび相対屈折率ΔＣＣ％を有し、第２のセグメント３３０の第２の中心コア領域３３５は、屈折率ｎｃｃおよび相対屈折率Δｃｃ％を有する。実施形態において、第１の中心コア領域３１５および第２の中心コア領域３３５は、同じ材料からできており、相対屈折率ΔＣＣ％は、相対屈折率Δｃｃ％に実質的に等しい（すなわち、ΔＣＣ％＝Δｃｃ％）。相対屈折率ΔＣＣ％および相対屈折率Δｃｃ％は、約０．０％から約０．５％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＣＣ％および相対屈折率Δｃｃ％は、約０．１％から約０．４％までである。
【０１８４】
第１のセグメント３１０の第１の低屈折率コア領域３１４は、屈折率ｎＬＩＣおよび相対屈折率ΔＬＩＣ％を有し、第２のセグメント３３０の第２の低屈折率コア領域３３４は、屈折率ｎｌｉｃおよび相対屈折率Δｌｉｃ％を有する。実施形態において、第１の低屈折率コア領域３１４および第２の低屈折率コア領域３３４は、同じ材料からできており、相対屈折率ΔＬＩＣ％は、相対屈折率Δｌｉｃ％に実質的に等しい（すなわち、ΔＬＩＣ％＝Δｌｉｃ％）。相対屈折率ΔＬＩＣ％および相対屈折率Δｌｉｃ％は、約０．２％から約−１．０％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＬＩＣ％および相対屈折率Δｌｉｃ％は、約０．１％から約−０．５％までである。
【０１８５】
第１の環状コア領域３１３は、屈折率ｎＡＣおよび相対屈折率ΔＡＣ％を有し、第２の環状コア領域３３３は、屈折率ｎａｃおよび相対屈折率Δａｃ％を有する。実施形態において、第１の環状コア領域３１３および第２の環状コア領域３３３は、同じ材料からできており、相対屈折率ΔＡＣ％は、相対屈折率Δａｃ％に実質的に等しい（すなわち、ΔＡＣ％＝Δａｃ％）。相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δａｃ％はそれぞれ、相対屈折率ΔＬＩＣ％および相対屈折率Δｌｉｃ％より大きい（すなわち、ΔＡＣ％＞ΔＬＩＣ％、Δａｃ％＞Δｌｉｃ％）。いくつかの実施形態において、相対屈折率ΔＡＣ％は、相対屈折率ΔＣＣ％より大きく（すなわち、ΔＡＣ％＞ΔＣＣ％）、相対屈折率Δａｃ％は、相対屈折率Δｃｃ％より大きい（すなわち、Δａｃ％＞Δｃｃ％）。他の実施形態において、相対屈折率ΔＡＣ％は、相対屈折率ΔＣＣ％と実質的に等しく（すなわち、ΔＡＣ％＝ΔＣＣ％）、相対屈折率Δａｃ％は、相対屈折率Δｃｃ％と実質的に等しい（すなわち、Δａｃ％＝Δｃｃ％）。第１の低屈折率コア領域３１４および第２の低屈折率コア領域３３４が同じ材料からできており、第１の環状コア領域３１３および第２の環状コア領域３３３が同じ材料からできている実施形態において、ΔＡＣ％＞Δｌｉｃ％およびΔａｃ％＞ΔＬＩＣ％。相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δａｃ％は、約０．２％から約２．０％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＡＣ％および相対屈折率Δａｃ％は、約０．３％から約０．７５％までである。
【０１８６】
第１のクラッド部分３２２は、屈折率ｎＣＬおよび純粋なシリカガラスに対する相対屈折率ΔＣＬ％を有する。第１のクラッド部分３２２の屈折率ｎＣＬは、光ファイバー３００の第１のセグメント３１０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用してもよい。第１のクラッド部分３２２が、第１の外側クラッド部分３２３、第１の低屈折率トレンチ３２４、および任意選択で第１の内側クラッド部分３２５を含む実施形態において、光ファイバー３００の第１のセグメント３１０の他のガラス部分の相対屈折率は、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第１の外側クラッド部分３２３に対して決定される。
【０１８７】
第１のクラッド部分３２２が第１の内側クラッド部分３２５および第１の低屈折率トレンチ３２４を含む実施形態において、第１の内側クラッド部分３２５は、屈折率ｎＩＣＬおよび相対屈折率ΔＩＣＬ％を有し、第１の低屈折率トレンチ３２４は、屈折率ｎＬＩＴおよび相対屈折率ΔＬＩＴ％を有する。相対屈折率ΔＩＣＬ％は、図１１において概して描写されるように、概して相対屈折率ΔＬＩＴ％より大きく、概して相対屈折率ΔＡＣ％より小さい（すなわち、ΔＡＣ％＞ΔＩＣＬ％＞ΔＬＩＴ％）。相対屈折率ΔＩＣＬ％は、約−０．１％から約０．１％までであり、相対屈折率ΔＬＩＴは、約−０．１％から約−１．０％までである。実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、約−０．０５％から約０．０５％までであり、相対屈折率ΔＬＩＴ％は、約−０．３％から約−０．５％までである。
【０１８８】
第２のクラッド部分３４２は、屈折率ｎｃｌおよび純粋なシリカガラスに対する相対屈折率Δｃｌ％を有する。第２のクラッド部分３４２の屈折率ｎｃｌは、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用してもよい。第２のクラッド部分３４２が第２の外側クラッド部分３４３、第２の低屈折率トレンチ３４４、および任意選択で第２の内側クラッド部分３４５を含む実施形態において、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０の他のガラス部分の相対屈折率は、本明細書においてさらに詳細に説明されるように、第２の外側クラッド部分３４３に対して決定される。
【０１８９】
第２のクラッド部分３４２が第２の内側クラッド部分３４５および第２の低屈折率トレンチ３４４を含む実施形態において、第２の内側クラッド部分３４５は、屈折率ｎｉｃｌおよび相対屈折率Δｉｃｌ％を有し、第２の低屈折率トレンチ３４４は、屈折率ｎｌｉｔおよび相対屈折率Δｌｉｔ％を有する。相対屈折率Δｉｃｌ％は、図１３において概して描写されるように、概して相対屈折率Δｌｉｔ％より大きく、概して相対屈折率Δａｃ％より小さい（すなわち、Δａｃ％＞Δｉｃｌ％＞Δｌｉｔ％）。実施形態において、第２の内側クラッド部分３４５は、第１の内側クラッド部分３２５と同じ材料からできており、第２の低屈折率トレンチ３４４は、第１の低屈折率トレンチ３２４と同じ材料からできている。したがって、屈折率ｎｉｃｌおよび屈折率ｎｌｉｔはそれぞれ、屈折率ｎＩＣＬおよび屈折率ｎＬＩＴと実質的に等しくてもよく（すなわち、ｎｉｃｌ＝ｎＩＣＬ、ｎｌｉｔ＝ｎＬＩＴ）、相対屈折率Δｉｃｌ％およびΔｌｉｔ％はそれぞれ、相対屈折率ΔＩＣＬ％およびΔＬＩＴ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｉｃｌ％＝ΔＩＣＬ％、Δｌｉｔ％＝ΔＬＩＴ％）。例えば、相対屈折率Δｉｃｌ％は、約−０．１％から約０．１％までであってもよく、相対屈折率Δｌｉｔ％は、約−０．１％から約−１．０％まででもよい。実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、約−０．０５％から約０．０５％までであってもよく、相対屈折率Δｌｉｔ％は、約−０．３％から約−０．５％までであってもよい。
【０１９０】
第１のクラッド部分３２２が第１の外側クラッド部分３２３を含む実施形態において、第１の外側クラッド部分３２３は、屈折率ｎＯＣＬおよび相対屈折率ΔＯＣＬ％を有する。これらの実施形態において、相対屈折率ΔＯＣＬ％は、光ファイバー３００の第１のセグメント３１０の他のガラス部分の相対屈折率を決定するための基準として使用してもよい。本明細書に記載される実施形態において、第１の外側クラッド部分３２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の低屈折率トレンチ３２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％より大きい（すなわち、ΔＯＣＬ％＞ΔＬＩＴ％）。いくつかの実施形態において、第１の外側クラッド部分３２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分３２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より大きくてもよく、例えば、第１の外側クラッド部分３２３の屈折率ｎＯＣＬに対して第１の内側クラッド部分３２５の屈折率ｎＩＣＬを減少させる１種または複数種のダウンドーパントをダウンドープしたシリカガラスを、第１の内側クラッド部分３２５が含むときである。他の実施形態において、第１の外側クラッド部分３２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分３２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しくてもよい。そのような実施形態において、ΔＯＣＬ％＝ΔＩＣＬ％である限り、第１の外側クラッド部分３２３の組成は、第１の内側クラッド部分３２５の組成と同じであっても第１の内側クラッド部分３２５の組成と異なっていてもよい。前述したことに基づいて、第１の外側クラッド部分３２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％は、第１の内側クラッド部分３２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より大きいか、第１の内側クラッド部分３２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しいことが理解されるであろう。
【０１９１】
第２のクラッド部分３４２が第２の外側クラッド部分３４３を含む実施形態において、第２の外側クラッド部分３４３は、屈折率ｎｏｃｌおよび相対屈折率Δｏｃｌ％を有する。したがって、相対屈折率Δｏｃｌ％は、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０の他のガラス部分の相対屈折率のための基準として使用してもよい。本明細書に記載される実施形態において、第２の外側クラッド部分３４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の低屈折率トレンチ３４４の相対屈折率Δｌｉｔ％より大きい（すなわち、Δｏｃｌ％＞Δｌｉｔ％）。いくつかの実施形態において、第２の外側クラッド部分３４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分３４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より大きくてもよく、例えば、第２の外側クラッド部分３４３の屈折率ｎｏｃｌに対して第２の内側クラッド部分３４５の屈折率ｎｉｃｌを減少させる１種または複数種のダウンドーパントをダウンドープしたシリカガラスを、第２の内側クラッド部分３４５が含むときである。他の実施形態において、第２の外側クラッド部分３４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分３４５の相対屈折率Δｉｃｌ％と実質的に等しくてもよい。そのような実施形態において、Δｏｃｌ％＝Δｉｃｌ％である限り、第２の外側クラッド部分３４３の組成は、第２の内側クラッド部分３４５の組成と同じであっても第２の内側クラッド部分３４５の組成と異なっていてもよい。前述したことに基づいて、第２の外側クラッド部分３４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第２の内側クラッド部分３４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より大きいか、第２の内側クラッド部分３４５の相対屈折率Δｉｃｌ％と実質的に等しいことが理解されるであろう。実施形態において、第２の外側クラッド部分３４３は、第１の外側クラッド部分３２３と同じ材料からできており、そのため、第２の外側クラッド部分３４３の屈折率ｎｏｃｌは、第１の外側クラッド部分３２３の屈折率ｎＯＣＬと実質的に等しくてもよく（すなわち、ｎｏｃｌ＝ｎＯＣＬ）、第２の外側クラッド部分３４３の相対屈折率Δｏｃｌ％は、第１の外側クラッド部分３２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｏｃｌ％＝ΔＯＣＬ％＝０）。
【０１９２】
第１のセグメント３１０の第１の中心コア領域３１５および第２のセグメント３３０の第２の中心コア領域３３５は、シリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパント、例えば、限定することなく、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせなど、を有するシリカガラスを含む。実施形態において、第１の中心コア領域３１５および第２の中心コア領域３３５のうち少なくとも１つは、約３重量％と約１７重量％との間のＧｅＯ２を含有する。いくつかの他の実施形態において、第１の中心コア領域３１５および第２の中心コア領域３３５のうち少なくとも１つは、約５重量％と約１３重量％との間のＧｅＯ２を含有する。実施形態において、第１の中心コア領域３１５および第２の中心コア領域３３５は、同じ材料からできており、第１の中心コア領域３１５におけるドーパント濃度は、第２の中心コア領域３３５におけるドーパント濃度と実質的に等しい。
【０１９３】
第１のセグメント３１０の第１の低屈折率コア領域３１４および第２のセグメント３３０の第２の低屈折率コア領域３３４は、シリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパント、例えば、限定することなく、Ｆ、Ｂ、またはそれらの組み合わせなど、を有するシリカガラスを含む。実施形態において、第１の低屈折率コア領域３１４および第２の低屈折率コア領域３３４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約２．５重量％との間の濃度でＦを含む。いくつかの実施形態において、第１の低屈折率コア領域３１４および第２の低屈折率コア領域３３４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。他の実施形態において、第１の低屈折率コア領域３１４および第２の低屈折率コア領域３３４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．５重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率コア領域３１４および第２の低屈折率コア領域３３４のうち少なくとも１つは、約０．５重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率コア領域３１４および第２の低屈折率コア領域３３４のうち少なくとも１つは、約０．７重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。
【０１９４】
第１のセグメント３１０の第１の環状コア領域３１３および第２のセグメント３３０の第２の環状コア領域３３３は、シリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパント、例えば、限定することなく、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせなど、を有するシリカガラスを含む。実施形態において、第１の環状コア領域３１３および第２の環状コア領域３３３のうち少なくとも１つは、約３重量％と約１７重量％との間のＧｅＯ２を含有する。いくつかの他の実施形態において、第１の環状コア領域３１３および第２の環状コア領域３３３のうち少なくとも１つは、約５重量％と約１３重量％との間のＧｅＯ２を含有する。実施形態において、第１の環状コア領域３１３および第２の環状コア領域３３３は、同じ材料からできており、第１の環状コア領域３１３におけるドーパント濃度は、第２の環状コア領域３３３におけるドーパント濃度と実質的に等しい。
【０１９５】
第１のセグメント３１０の第１の内側クラッド部分３２５および第２のセグメント３３０の第２の内側クラッド部分３４５は、純粋なシリカガラスを含んでもよく、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパントを有するか、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有する。好適なアップドーパントの非限定的な例として、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の内側クラッド３２５および第２の内側クラッド３４５のうち少なくとも１つは、アップドーパントとしてＣｌを含有する。好適なダウンドーパントの非限定的な例として、Ｆ、Ｂまたはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の内側クラッド３２５および第２の内側クラッド３４５のうち少なくとも１つは、ダウンドーパントとしてＦを含有する。
【０１９６】
式（３２）および（３３）に関連して上述したように、光ファイバーの特定のガラス部分の半径方向厚さは、その特定のガラス部分の相対屈折率と相互関係にあってもよい。本明細書に説明される実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４のトレンチ体積ＶＬＩＴは、約１００％−μｍ２以上などの約８０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約１１０％−μｍ２以上またはさらに約１２０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約８０％−μｍ２以上および約２２０％−μｍ２以下であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ＶＬＩＴは、約１００％−μｍ２以上および約２００％−μｍ２以下であってもよい。さらに他の実施形態において、トレンチ体積プロファイルＶＬＩＴは、約１１０％−μｍ２以上および約１８０％−μｍ２以下であってもよい。
【０１９７】
本明細書に説明される実施形態において、第２の低屈折率トレンチ３４４のトレンチ体積ｖｌｉｔは、約５０％−μｍ２以上などの約４０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約５５％−μｍ２以上、またはさらに約６０％−μｍ２以上であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約４０％−μｍ２以上および約１１０％−μｍ２以下であってもよい。いくつかの実施形態において、トレンチ体積ｖｌｉｔは、約５０％−μｍ２以上および約１００％−μｍ２以下であってもよい。さらに他の実施形態において、トレンチ体積プロファイルｖｌｉｔは、約５５％−μｍ２以上および約９０％−μｍ２以下であってもよい。
【０１９８】
本明細書で説明される光ファイバーの実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４、第２の低屈折率トレンチ３４４、または第１の低屈折率トレンチ３２４と第２の低屈折率トレンチ３４４の両方は、シリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有するシリカガラスを含む。ダウンドーパントの非限定的な例として、Ｆ、Ｂまたはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４および第２の低屈折率トレンチ３４４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約２．５重量％との間の濃度でＦを含む。いくつかの実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４および第２の低屈折率トレンチ３４４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４および第２の低屈折率トレンチ３４４のうち少なくとも１つは、約０．１重量％と約１．５重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４および第２の低屈折率トレンチ３４４のうち少なくとも１つは、約０．５重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。さらに他の実施形態において、第１の低屈折率トレンチ３２４および第２の低屈折率トレンチ３４４のうち少なくとも１つは、約０．７重量％と約１．８重量％との間の濃度でＦを含む。
【０１９９】
いくつかの実施形態において、第１の低屈折率コア領域３１４の相対屈折率ΔＬＩＣ％、第１の低屈折率トレンチ３２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％、第２の低屈折率コア領域３３４の相対屈折率Δｌｉｃ％、および第２の低屈折率トレンチ３４４の相対屈折率Δｌｉｔ％のうち少なくとも１つはそれぞれ、第１の低屈折率コア領域３１４、第１の低屈折率トレンチ３２４、第２の低屈折率コア領域３３４、および第２の低屈折率トレンチ３４４のうち少なくとも１つのシリカガラスを形成することによって達成され、当該シリカガラスは、シリカガラスにわたって非周期的に配置されるもしくは周期的に配置されるのいずれか、またはその両方である空隙を有する。空隙は光ファイバー３００の長さに沿って、すなわち、縦軸に対して平行に、伸びている（引き延ばされている）が、ファイバー全体の長さ全体に延在してはいない。理論に束縛されることを望むものではないが、空隙は、ファイバーの長さに沿って、数メートル未満、多くの場合１メートル未満、延在すると考えられている。本明細書で開示される光ファイバーは、プリフォーム固化条件を利用する方法によって作製され、当該条件は、相当な量のガスが固化したガラスブランク中に捕らえられ、それによって、固化したガラス光ファイバープリフォームにおける空隙の形成を生じるのに有効である。これらの空隙を除去する工程を経るのではなく、得られるプリフォームを使用して、中に空隙を有する光ファイバーを形成する。いくつかの実施形態において、これらの空隙は、アルゴン、クリプトン、ＣＯ２、ＳＯ２、Ｏ２、またはそれらの混合物などの、１種または複数種のガスを含有してもよい。いくつかの他の実施形態において、空隙は、実質的にガスを含まない。ガスの存在または不在に関わらず、第１の低屈折率コア領域３１４の屈折率ｎＬＩＣ、第１の低屈折率トレンチ３２４の屈折率ｎＬＩＴ、第２の低屈折率コア領域３３４の屈折率ｎｌｉｃ、および第２の低屈折率トレンチ３４４の屈折率ｎｌｉｔの少なくとも１つは、空隙の存在に起因して減少する。代替的にまたは追加的に、第１の低屈折率コア領域３１４のｎＬＩＣ、第１の低屈折率トレンチ３２４の屈折率ｎＬＩＴ、第２の低屈折率コア領域３３４の屈折率ｎｌｉｃ、第２の低屈折率トレンチ３４４の屈折率ｎｌｉｔの少なくとも１つは、本明細書で説明されるように、非周期性の、周期性の、または非周期性と周期性の両方の空隙の分布を有する、ダウンドープしたシリカガラスを形成することによって減少する。
【０２００】
第１の低屈折率トレンチ３２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％は、第１の内側クラッド部分３２５の相対屈折率ΔＩＣＬ％より小さく（すなわち、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％）、第１の外側クラッド部分３２３の相対屈折率ΔＯＣＬ％より小さい（すなわち、ΔＬＩＴ％＜ΔＯＣＬ％）。いくつかの実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しく、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％＝ΔＯＣＬ％。他の実施形態において、相対屈折率ΔＩＣＬ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％より小さく、ΔＬＩＴ％＜ΔＩＣＬ％＜ΔＯＣＬ％。
【０２０１】
第２の低屈折率トレンチ３４４の相対屈折率Δｌｉｔ％は、第２の内側クラッド部分３４５の相対屈折率Δｉｃｌ％より小さく（すなわち、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％）、第２の外側クラッド部分３４３の相対屈折率Δｏｃｌ％より小さい（すなわち、Δｌｉｔ％＜Δｏｃｌ％）。いくつかの実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率Δｏｃｌ％と実質的に等しく、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％＝Δｏｃｌ％。他の実施形態において、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率Δｏｃｌ％より小さく、Δｌｉｔ％＜Δｉｃｌ％＜Δｏｃｌ％。第２の低屈折率トレンチ３４４、第２の内側クラッド部分３４５、および第２の外側クラッド部分３４３がそれぞれ、第１の低屈折率トレンチ３２４、第１の内側クラッド部分３２５、および第１の外側クラッド部分３２３と同じ材料からできている実施形態において、相対屈折率Δｌｉｔ％は、相対屈折率ΔＬＩＴ％と実質的に等しくてもよく（すなわち、Δｌｉｔ％＝ΔＬＩＴ％）、相対屈折率Δｉｃｌ％は、相対屈折率ΔＩＣＬ％と実質的に等しくてもよく（すなわち、Δｉｃｌ％＝ΔＩＣＬ％）、相対屈折率Δｏｃｌ％は、相対屈折率ΔＯＣＬ％と実質的に等しくてもよい（すなわち、Δｏｃｌ％＝ΔＯＣＬ％）ことが理解されるであろう。
【０２０２】
第１のセグメント３１０の第１の外側クラッド３２３および第２のセグメント３３０の第２の外側クラッド３４３は、純粋なシリカガラスを含んでもよく、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を増大させる１種または複数種のアップドーパントを有するか、シリカガラスはシリカガラスの屈折率を減少させる１種または複数種のダウンドーパントを有する。好適なアップドーパントの非限定的な例として、Ｇｅ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｌ、Ｐ、ＧｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｐ２Ｏ５、またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の外側クラッド３２３および第２の外側クラッド３４３のうち少なくとも１つは、アップドーパントとしてＣｌを含有する。好適なダウンドーパントの非限定的な例として、Ｆ、Ｂまたはそれらの組み合わせなどが挙げられる。実施形態において、第１の外側クラッド３２３および第２の外側クラッド３４３のうち少なくとも１つは、ダウンドーパントとしてＦを含有する。
【０２０３】
本明細書に説明される光ファイバー３００の様々な実施形態では、第１のクラッド部分３２２内に第１の低屈折率トレンチ３２４を、および第２のクラッド部分３４２内に第２の低屈折率トレンチ３４４を、含めることによって、曲げ性能が向上している。光ファイバー２００のマクロベンド性能は、ＦＯＴＰ−６２（ＪＥＣ−６０７９３−１−４７）に従って、上述のように決定されてもよい。
【０２０４】
実施形態において、光ファイバー３００は、所望の構造を有するファイバープリフォームを作製するための従来のファイバー製造プロセスを使用して製造する。ファイバープリフォームを作製するために用いられるプロセスの非限定的な例として、外付け気相蒸着法（ＯＶＤ）、修正化学気相蒸着法（ＭＣＶＤ）、物理化学気相蒸着法（ＰＣＶＤ）などが挙げられる。ファイバープリフォームは、形成されると、第１のセグメント３１０の寸法を有するファイバーへと線引きされる。第１のセグメント３１０の寸法を有するファイバーを固定し、ファイバーの一部を第２のセグメント３３０の寸法へとさらに線引きし、移行領域３５０は第１のセグメント３１０と第２のセグメント３３０との間に位置付けられる。
【０２０５】
例えば、一実施形態において、光ファイバー３００が、第１の中心コア領域３１５、第１の低屈折率コア領域３１４、第１の環状コア領域３１３、第１の内側クラッド部分３２５、第１の低屈折率トレンチ３２４および第１の外側クラッド部分３２３を初めに有するように、光ファイバー３００は初めに形成されてもよい。次に、光ファイバー３００を固定して、ファイバーの一部を加熱し、さらに線引きして、第１の中心コア領域３１５、第１の低屈折率コア領域３１４、第１の環状コア領域３１３、第１の内側クラッド部分３２５、第１の低屈折率トレンチ３２４、および第１の外側クラッド部分３２３を有する第１のセグメント３１０、ならびに第２の中心コア領域３３５、第２の低屈折率コア領域３３４、第２の環状コア領域３３３、第２の内側クラッド部分３４５、第２の低屈折率トレンチ３４４、および第２の外側クラッド部分３４３を有する第２のセグメント３３０を有する光ファイバーを作製してもよい。この手順において、光ファイバーをさらに線引きすることにより、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０の寸法が第１のセグメント３１０に対して低減する。具体的には、第２の中心コア領域３３５の寸法は、第１の中心コア領域３１５に対して著しく低減する。
【０２０６】
図１Ｂ、図１１および図１３を参照すると、ガウスレーザービームＧＬＢは、光ファイバー３００の入口端３１１に光学的に結合されており、第１のセグメント３１０を通って第２のセグメント３３０に向かって伝搬する。具体的には、ガウスレーザービームＧＬＢは、第１の中心コア領域３１５へと導入され、第１のセグメント３１０を通って移行領域３５０へと伝搬する。ガウスレーザービームＧＬＢが移行領域３５０を通って第２のセグメント３３０へと伝搬するとき、第２の中心コア領域３３５の減少したサイズではガウスレーザービームＧＬＢの伝搬を支持することができず、ガウスレーザービームＧＬＢの光学パワーは、その代わりに第２の環状コア領域３３３を伝搬し、それにより、ガウスレーザービームＧＬＢはリング状レーザービーム（ＲＳＢ）へと変換される。リング状レーザービームは、第２のセグメント３３０を通って第２の環状コア領域３３３内を伝搬する。実施形態において、図１３に描写されるように、ガウスレーザービームＧＬＢの光学パワーの一部は、第２のセグメント３３０の第２の中心コア領域３３５内に維持される。第２の中心コア領域３３５内に維持されるガウスレーザービームＧＬＢの当該一部は、第１のセグメント３１０の第１の中心コア領域３１５を通って伝搬するガウスレーザービームＧＬＢの１０％未満であってもよい。実施形態において、第２の中心コア領域３３５内に維持されるガウスレーザービームＧＬＢの当該一部は、第１のセグメント３１０の第１の中心コア領域３１５を通って伝搬するガウスレーザービームＧＬＢの１０％未満であってもよい。リング状レーザービームＲＳＢは、出口端３３１を通って光ファイバー３００を出る。ガウスレーザービームＧＬＢは、レンズ系（図示せず）、直接突合せ結合（図示せず）または融着接続（図示せず）によって、光ファイバー３００の入口端３１１に結合することができる。光ファイバー３００の出口端３３１に入射するリング状レーザービームは、自由空間のバルク光学系（図示せず）、または出口端３３１に直接形成されるかもしくは出口端３３１に取り付けたファイバーレンズ（図示せず）によって、合焦させることができる。実施形態において、塗料を使用して第２の中心コア領域３３５を出口端３３１において覆うことによって、出口端３３１において第２の中心コア領域３３５に開口を形成するなどして、第２の中心コア領域３３５内に維持されるガウスレーザービームＧＬＢの当該一部が出口端３３１を出ることを遮ぎってもよい。
【０２０７】
図１Ａおよび図１４は非回折および／または準非回折レーザービームを生成するための光学系４００を概略的に例示する。図１Ａおよび図２から図５に関して前述したように、光学系４００は、移行領域１５０で第２のセグメント１３０に光学的に結合されている第１のセグメント１１０を有する光ファイバー１００を備える。光学系４００は、図１Ａおよび図６から図９に関して説明した光ファイバー２００または図１Ｂおよび図１０から図１３に関して説明した光ファイバー３００を、光ファイバー１００の代わりに含んでもよいことは理解されるであろう。わかりやすくするために、第１のセグメント１１０の出口端１１１における第１の環状コア領域１１３のみを図１４において描写する、すなわち、第１のクラッド部分１２２は示されない。入射するリング状レーザービーム（ＲＳＢ）の高強度に起因して起こり得る、出口端１１１の表面損傷を緩和するために、出口端１１１は、光ファイバー１００の出口端１１１の表面上に、ベッセルレーザービームＢＬＢのビームサイズを大幅に増大できる端面レンズを１０３有する。端面レンズ１０３は、光ファイバー１００の出口端１１１に直接形成されてもよく（図示せず）、または代替法として、端面レンズ１０３は、光ファイバー１００の出口端１１１に取り付けられてもよい。例えば、端面レンズ１０３は、光ファイバー１００の出口端１１１を成形する従来の研磨またはレーザーを使った加工法によって、または、別個の溶融シリカロッド上に所望の表面形状を形成し、次に光ファイバー１００の出口端１１１に融着接続することによって、作製することができる。図１４の実施形態において、元となるガウスレーザービームＧＬＢから変換されたベッセルレーザービームＢＬＢは、端面レンズ１０３によって投影され、アキシコンプリズム４１０上に投射される。これらの実施形態において、端面レンズ１０３は、１０ミリメートル（ｍｍ）未満の焦点距離を有する。ベッセルレーザービームＢＬＢは、アキシコンプリズム４１０を通過し、アキシコンプリズム４１０によりベッセルレーザービームＢＬＢは点ではなく線（レーザー焦線）に再合焦され、ベッセルレーザービームＢＬＢは「回折のない」ビーム４２０へと、すなわち、準非回折ビームへと、再成形される。これらの実施形態において、ベッセルレーザービームＢＬＢのＦＤ値は、少なくとも１０である。例えば、ベッセルレーザービームＢＬＢのＦＤ値は、１０から５０００までであってもよい。例えば、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２５０、少なくとも５００、少なくとも１０００、１０から２０００の範囲、５０から１５００の範囲、または１００から１０００の範囲である。
【０２０８】
図１Ａおよび図１５を参照すると、「回折のない」ビームを生成する光学系５００の別の実施形態が示されている。光学系５００は、移行領域１５０（図示せず）で第２のセグメント１３０（図示せず）に光学的に結合されている第１のセグメント１１０を有する光ファイバー１００を含む（備える）。わかりやすくするために、第１のセグメント１１０の出口端１１１における第１の環状コア領域１１３のみを図１５において描写する、すなわち、第１のクラッド部分１２２は示されない。光学系５００は、図１Ａおよび図６から図９に関して説明した光ファイバー２００または図１Ｂおよび図１０から図１３に関して説明した光ファイバー３００を、光ファイバー１００の代わりに含んでもよいことは理解されるであろう。ガウスレーザービームＧＬＢからリング状ビームＲＳＢに変換されたレーザービームは、光ファイバー１００によって出射され、レンズ５０５によって投影され、レンズ５０５は、例えば、球面レンズ、球面または円柱などの部分を含まない表面プロファイルを有する非球面レンズなどであってもよい。いくつかの実施形態において、非球面レンズは、アキシコンレンズ、例えば、負の屈折力のあるアキシコンレンズ、正の屈折力のあるアキシコンレンズ、反射アキシコンレンズ、回折型アキシコンレンズ、またはプログラム可能な空間光変調アキシコンレンズ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｓｐａｔｉａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ  ａｘｉｃｏｎ  ｌｅｎｓ）（例えば、位相アキシコン（ｐｈａｓｅ  ａｘｉｃｏｎ））などの、円錐波面を生成する光学素子を含んでもよい。実施形態において、ベッセルレーザービームＢＬＢは、光ファイバー１００から伝搬し、レンズ５０５は、ベッセルレーザービームＢＬＢの直径が、光ファイバー１００の直径Ｄ０より少なくとも１０倍大きいように、ベッセルレーザービームＢＬＢを再投影する。投影されたベッセルレーザービームＢＬＢは、アキシコンプリズム５１０に入射し、アキシコンプリズム５１０により、ベッセルレーザービームＢＬＢは点ではなく線に合焦され、ベッセルレーザービームＢＬＢは望ましい「回折のない」ビーム５２０へと、すなわち、本実施形態においては準非回折ビームへと、再成形され、レーザー焦線を形成する。
【０２０９】
ベッセルレーザービームＢＬＢが、図１４に示すアキシコンプリズム４１０および図１５に示すアキシコンプリズム５１０に到達するとき、ベッセルレーザービームＢＬＢの中心領域における光信号は最小化されることが理解されるであろう。結果として、光学系４００、５００の構成はアキシコンプリズム４１０、５１０の中心頂点部位の形状に影響を受けない。このことは、アキシコンプリズムを使用する光学系構成にとって特に有益であり、というのも、製造工程の制限に起因して、ほとんどのアキシコンプリズムには頂点領域近くの品質管理の問題があり、中心頂点部位は従来のレンズのように機能する場合があり、このことにより、「回折のない」ビームのビーム品質が大幅に減退するからである。したがって、図１４および図１５に示す光学系構成において、アキシコンプリズムの中心頂点部位の問題は有効に回避され、高品質な「回折のない」ビーム、すなわち、準非回折ビーム、が生成される。この実施形態によれば、レーザービームのＦＤ値は、少なくとも１０である。例えば、少なくとも５０、少なくとも１００、少なくとも２５０、少なくとも５００、少なくとも１０００、または例えば、１０から２０００の範囲、５０から１５００の範囲、または１００から１０００の範囲である。
【０２１０】
図１Ｂ、図１０から図１３、および図１６を参照すると、「回折のない」特性およびガウス特性の両方を有する「ハイブリッド」ガウス−ベッセルレーザービームを生成するための光学系６００が示されている。光学系６００は、移行領域３５０で第２のセグメント３３０に光学的に結合されている第１のセグメント３１０を有する光ファイバー３００を備える。光学系６００は、少なくとも１つのレンズ６０５および二焦点レンズ６１０も含む。本明細書で説明されるように、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０を出るビームは、リング状部分およびガウスレーザービームＧＬＢ部分を有する。光ファイバー３００によって出射されるリング状ビーム（ＲＳＢ）部分は、少なくとも１つのレンズ６０５によって再投影され、レンズ６０５は、例えば、球面レンズ、または非球面レンズなどであってもよい。実施形態において、リング状ビームＲＳＢ部分は、光ファイバー３００から伝搬し、ベッセルレーザービームＢＬＢ部分の外径が光ファイバー３００の直径Ｄ０より少なくとも１０倍大きいように、レンズ６０５はベッセルレーザービームＢＬＢを形成する。レンズ６０５によって形成されたベッセルレーザービームＢＬＢは、二焦点レンズ６１０の外側部分に入射し、二焦点レンズ６１０により、ベッセルレーザービームＢＬＢは望ましい「回折のない」ビームへと、すなわち、本実施形態においては準非回折ビームへと、再成形される。同時に、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０を出るビームのガウスレーザービームＧＬＢ部分は、少なくとも１つのレンズを通過し、二焦点レンズ６１０の中央部分によって再投影される。二焦点レンズ６１０は、ベッセルレーザービームＢＬＢ部分およびガウスレーザービームＧＬＢ部分を有効に合成して、ハイブリッドビーム６２０の大部分が「回折のない」ハイブリッドビーム６２０を形成する。また、ガウスレーザービームＧＬＢが所望されない、または必要でない実施形態において、ガウスレーザービームＧＬＢは、塗料、開口などによって遮ることができる。
【０２１１】
図１Ａ、図１Ｂ、図１０から図１３、および図１７を参照すると、「回折のない」特性およびガウス特性の両方を有する「ハイブリッド」ガウス−ベッセルレーザービームを生成するための別の光学系７００が示されている。光学系７００は、移行領域３５０で第２のセグメント３３０に光学的に結合されている第１のセグメント３１０を有する光ファイバー３００を備える。第２のセグメント３３０は、光ファイバー３００の端面３０３から出るベッセルレーザービームＢＬＢ部分およびガウスレーザービームＧＬＢ部分が、異なる光学経路および焦点を有するような、テーパー表面部分３０４および平坦コア領域３０５を有する端面３０３を有し、端面３０３は、ベッセルレーザービームＢＬＢ部分およびガウスレーザービームＧＬＢ部分を集束し、「回折のない」単一のビームへと合成することを助ける。光学系７００は、少なくとも１つのレンズ７０５および二焦点レンズ７１０も含む。本明細書で説明されるように、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０を出るビームは、ベッセルレーザービームＢＬＢ部分およびガウスレーザービームＧＬＢ部分を有する。光ファイバー３００によって出射されるベッセルレーザービームＢＬＢ部分は、初めに光ファイバー３００の端面３０３によって投影され、次に、少なくとも１つのレンズ７０５によって再投影され、レンズ７０５は、例えば、球面レンズ、または非球面レンズなどであってもよい。実施形態において、レンズ７０５は、ベッセルレーザービームＢＬＢ部分の外径が光ファイバー３００の直径Ｄ０より少なくとも１０倍大きいように、ベッセルレーザービームＢＬＢを再投影する。再投影されたベッセルレーザービームＢＬＢは、二焦点レンズ７１０の外側部分に入射し、二焦点レンズ７１０により、ベッセルレーザービームＢＬＢは望ましい回折のないビームまたは準非回折ビームへと、再成形される。同時に、光ファイバー３００の第２のセグメント３３０を出るビームのガウスレーザービームＧＬＢ部分は、初めに平坦コア領域３０５によって再投影され、その後、少なくとも１つのレンズ７０５を通過し、二焦点レンズ７１０の中央部分によって再投影される。二焦点レンズ７１０は、ベッセルレーザービームＢＬＢ部分およびガウスレーザービームＧＬＢ部分を有効に合成して、ハイブリッドビーム７２０の大部分が「回折のない」ビーム（準非回折ビーム）であるハイブリッドビーム７２０を形成する。ガウスレーザービームＧＬＢが所望されない、または必要でない実施形態において、ガウスレーザービームＧＬＢは、塗料、開口などによって遮ることができる。第２のセグメント３３０の端面３０３により、光ファイバー３００から出射されるビームを合焦するために使用されるレンズの構成を簡素化できることは理解されるであろう。実施形態において、端面３０３を使用して、少なくとも１つのレンズ７０５および二焦点レンズ７１０を完全に除いてもよい。
【実施例】
【０２１２】
本明細書に記載される実施形態は、以下の実施例によってさらに明らかになる。
【０２１３】
図１Ａおよび図２から図５に描写される光ファイバー１００の５つの実施例（実施例１から５）の半径および相対屈折率の概要を表１に示す。
【０２１４】
【表１】
2020505641.tif 000039
【０２１５】
表１に示すように、実施例１から５においてチャネル１１４の相対屈折率ΔＣＨ％は、−２６％であった。第１の環状コア領域１１３の相対屈折率ΔＡＣ％は、０．１２％から１％までの範囲であり、第１の低屈折率トレンチ１２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％は、０％から−０．６％までの範囲であった。半径Ｒ０は１０μｍから３０μｍまでの範囲であり、半径Ｒ１は１５μｍから４０μｍまでの範囲であり、半径Ｒ２は２０μｍから４０μｍまでの範囲であり、半径Ｒ３は２８μｍから４２．５μｍまでの範囲であり、半径Ｒ４は７３．５μｍから１２５μｍまでの範囲であった。第１の環状コア領域１１３の半径方向厚さＴＡＣは、２．５μｍから１０μｍまでの範囲であり、第１の内側クラッド部分１２５の半径方向厚さＴＩＣＬは、０．０μｍから１２．５μｍまでの範囲であり、第１の低屈折率トレンチ１２４の半径方向厚さＴＬＩＣは、０．０μｍから８．５μｍまでの範囲であり、第１の外側クラッド部分１２３の半径方向厚さＴＯＣＬは、３３．５μｍから１００μｍまでの範囲であった。
【０２１６】
第１のセグメント１１０と第２のセグメント１３０とのテーパー比は、０．５から０．８５までの範囲であった。第２のコア部分１３２の相対屈折率Δｃ％および第２の低屈折率トレンチ１４４の相対屈折率Δｌｉｔ％はそれぞれ、第１の環状コア領域１１３の相対屈折率ΔＡＣ％および第１の低屈折率トレンチ１２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％と実質的に等しかった。半径ｒ１は５．７μｍから２４．６μｍまでの範囲であり、半径ｒ２は８．８μｍから２４．６μｍまでの範囲であり、半径ｒ３は１３．２μｍから３０．２μｍまでの範囲であり、半径ｒ４は４０μｍから６２．５μｍまでの範囲であった。第２の内側クラッド部分１４５の半径方向厚さｔｉｃｌは、０．０μｍから１３．９μｍまでの範囲であり、第２の低屈折率トレンチ１４４の半径方向厚さｔｌｉｃは、０．０μｍから８．９μｍまでの範囲であり、第２の外側クラッド部分１４３の半径方向厚さｔｏｃｌは、２４．６μｍから４９．３μｍまでの範囲であった。
【０２１７】
図１Ａおよび図６から図９に描写される光ファイバー２００の３つの実施例（実施例６から８）の半径および相対屈折率の概要を表２に示す。
【０２１８】
【表２】
2020505641.tif 000040
【０２１９】
表２に示すように、第１の低屈折率コア領域２１４の相対屈折率ΔＬＩＣ％は、０％から−０．５％の範囲であり、第１の環状コア領域２１３の相対屈折率ΔＡＣ％は、０．３４％から１％までの範囲であり、第１の低屈折率トレンチ２２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％は、０％から−０．５％までの範囲であった。実施例６から８に関して、半径Ｒ０は３μｍから５μｍまでの範囲であり、半径Ｒ１は１０μｍから１２μｍまでの範囲であり、半径Ｒ２は１０μｍから１８μｍまでの範囲であり、半径Ｒ３は１０μｍから３０μｍまでの範囲であり、半径Ｒ４は１２５μｍであった。第１の環状コア領域２１３の半径方向厚さＴＡＣは、６μｍから７μｍまでの範囲であり、第１の内側クラッド部分２２５の半径方向厚さＴＩＣＬは、０．０μｍから８μｍまでの範囲であり、第１の低屈折率トレンチ２２４の半径方向厚さＴＬＩＣは、０．０μｍから１２μｍまでの範囲であり、第１の外側クラッド部分２２３の半径方向厚さＴＯＣＬは、９５μｍから１１５μｍまでの範囲であった。
【０２２０】
第１のセグメント２１０と第２のセグメント２３０とのテーパー比は、０．３２から０．５までの範囲であった。第２の低屈折率コア領域２３４の相対屈折率Δｌｉｃ％、第２の環状コア領域２３３の相対屈折率Δａｃ％および第２の低屈折率トレンチ２４４の相対屈折率Δｌｉｔ％はそれぞれ、第１の低屈折率コア領域２１４の相対屈折率ΔＬＩＣ％、第１の環状コア領域２１３の相対屈折率ΔＡＣ％および第１の低屈折率トレンチ２２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％と実質的に等しかった。半径ｒ０は１．３μｍから２μｍまでの範囲であり、半径ｒ１は３．２μｍから５μｍまでの範囲であり、半径ｒ２は３．２μｍから９μｍまでの範囲であり、半径ｒ３は３．２μｍから１５μｍまでの範囲であり、半径ｒ４は４０μｍから６２．５μｍまでの範囲であった。第２の環状コア領域２３３の半径方向厚さｔａｃは、１．９μｍから３．５μｍまでの範囲であり、第２の内側クラッド部分２４５の半径方向厚さｔｉｃｌは、０．０μｍから４μｍまでの範囲であり、第２の低屈折率トレンチ２４４の半径方向厚さｔｌｉｃは、０．０μｍから６μｍまでの範囲であり、第２の外側クラッド部分２４３の半径方向厚さｔｏｃｌは、３６．８μｍから４７．５μｍまでの範囲であった。
【０２２１】
図１Ｂおよび図１０から図１３に描写される光ファイバー３００の３つの実施例（実施例９から１１）の半径および相対屈折率の概要を表３に示す。
【０２２２】
【表３】
2020505641.tif 000041
【０２２３】
表３に示すように、第１の中心コア領域３１５の相対屈折率ΔＣＣ％は、０．１％から０．３４％までの範囲であり、第１の低屈折率３１４の相対屈折率ΔＬＩＣ％は、０％から−０．２％までの範囲であり、第１の環状コア領域３１３の相対屈折率ΔＡＣ％は、０．５％から１％までの範囲であり、第１の低屈折率トレンチ３２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％は、０％から−０．５％までの範囲であった。実施例９から１１に関して、半径Ｒ００は４μｍから７μｍまでの範囲であり、半径Ｒ０は９μｍから２０μｍまでの範囲であり、半径Ｒ１は１５μｍから３０μｍまでの範囲であり、半径Ｒ２は２０μｍから３０μｍまでの範囲であり、半径Ｒ３は３０μｍから５０μｍまでの範囲であり、半径Ｒ４は１２５μｍであった。第１の低屈折率コア領域３１４の半径方向厚さＴＬＩＣは、５μｍから１３μｍまでの範囲であり、第１の環状コア領域３１３の半径方向厚さＴＡＣは、６μｍから１０μｍまでの範囲であり、第１の内側クラッド部分３２５の半径方向厚さＴＩＣＬは、０．０μｍから５μｍまでの範囲であり、第１の低屈折率トレンチ３２４の半径方向厚さＴＬＩＣは、０．０μｍから２８μｍまでの範囲であり、第１の外側クラッド部分３２３の半径方向厚さＴＯＣＬは、７５μｍから９５μｍまでの範囲であった。
【０２２４】
第１のセグメント３１０と第２のセグメント３３０とのテーパー比は、０．４から０．５までの範囲であった。第２の中心コア領域３３５の相対屈折率Δｃｃ％、第２の低屈折率コア領域３３４の相対屈折率Δｌｉｃ％、第２の環状コア領域３３３の相対屈折率Δａｃ％および第２の低屈折率トレンチ３４４の相対屈折率Δｌｉｔ％はそれぞれ、第１の中心コア領域３１５の相対屈折率ΔＣＣ％、第１の低屈折率コア領域３１４の相対屈折率ΔＬＩＣ％、第１の環状コア領域３１３の相対屈折率ΔＡＣ％および第１の低屈折率トレンチ３２４の相対屈折率ΔＬＩＴ％と実質的に等しかった。半径ｒ００は２μｍから３．５μｍまでの範囲であり、半径ｒ０は４．５μｍから１０μｍまでの範囲であり、半径ｒ１は７．５μｍから１５μｍまでの範囲であり、半径ｒ２は８．８μｍから１５μｍまでの範囲であり、半径ｒ３は１５μｍから２０μｍまでの範囲であり、半径ｒ４は５０μｍから６２．５μｍまでの範囲であった。第２の低屈折率コア領域３３４の半径方向厚さｔｌｉｃは、２．４μｍから６．５μｍまでの範囲であり、第２の環状コア領域３３３の半径方向厚さｔａｃは、３μｍから５μｍまでの範囲であり、第２の内側クラッド部分３４５の半径方向厚さｔｉｃｌは、０．０μｍから２．５μｍまでの範囲であり、第２の低屈折率トレンチ３４４の半径方向厚さｔｌｉｃは、０．０μｍから１１．２μｍまでの範囲であり、第２の外側クラッド部分３４３の半径方向厚さｔｏｃｌは、３０μｍから４７．５μｍまでの範囲であった。
【０２２５】
前述したことに基づいて、本明細書で説明される光ファイバーにより、ガウスレーザービームはベッセルレーザービームに変換されることが理解されるであろう。光ファイバーは相対的に低い曲げ損失を有することも理解されるであろう。光ファイバーは、レーザー検査法、レーザー加工法などの、大きい焦点深さを必要とする用途に特に好適である。
【０２２６】
様々な修正および変形が、特許請求される主題の趣旨と範囲から逸脱することなく、本明細書で説明される実施形態に対し行われ得ることは、当業者に明らかとなろう。したがって、本明細書は、本明細書に記載される様々な実施形態の修正および変形を含むことが意図され、ただし、そのような修正および変形が添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内にあることを条件とする。
【０２２７】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【０２２８】
実施形態１  
光ファイバーであって、
当該光ファイバーの軸方向中心線からの半径Ｒ１を有する第１のコア部分であって、当該光ファイバーの軸方向中心線上に中心を合わせて配置され、内半径Ｒ０および第１の半径方向厚さＴＡＣ＝Ｒ１−Ｒ０を有する第１の環状コア領域を含む、第１のコア部分と、
前記第１のコア部分の周りに延在し、半径方向厚さＴＣＬを有する第１のクラッド部分であって、前記第１の環状コア領域は、当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＡＣ％を有する第１のクラッド部分と、を含む、
第１のセグメントと、
前記光ファイバーの軸方向中心線からの半径ｒ１を有する第２のコア部分であって、当該第２のコア部分の少なくとも一部は前記第１の環状コア領域に光学的に結合されており、前記半径Ｒ１は当該半径ｒ１より大きい、第２のコア部分と、
前記第２のコア部分の周りに延在し、前記第１のクラッド部分の半径方向厚さＴＣＬより小さい半径方向厚さｔｃｌを有する第２のクラッド部分であって、当該第２のコア部分は、当該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δｃ％を有し、ΔＡＣ％はΔｃ％と実質的に等しい第２のクラッド部分と、を含む、
第２のセグメントと、
を備える、光ファイバー。
【０２２９】
実施形態２  
前記第１のセグメントは、移行領域で前記第２のセグメントに光学的に結合されている、実施形態１記載の光ファイバー。
【０２３０】
実施形態３  
前記第１のセグメントは第１の外径Ｄ０を有し、前記第２のセグメントは第２の外径ｄ０を有し、当該第１の外径Ｄ０は、当該第２の外径ｄ０に略等しい、実施形態１または２記載の光ファイバー。
【０２３１】
実施形態４  
前記第１のセグメントは第１の外径Ｄ０を有し、前記第２のセグメントは第２の外径ｄ０を有し、当該第１の外径Ｄ０は、当該第２の外径ｄ０より大きい、実施形態１から３いずれかに記載の光ファイバー。
【０２３２】
実施形態５  
前記第１の環状コア領域は、前記第１のセグメントの少なくとも一部を通って延在するチャネルの周りに配置される、実施形態１から４いずれかに記載の光ファイバー。
【０２３３】
実施形態６  
ΔＡＣ％は、約０．２％から約１．０％までである、実施形態１から５いずれかに記載の光ファイバー。
【０２３４】
実施形態７  
前記第１のクラッド部分は、第１の外側クラッド領域、および前記第１のコア部分と当該第１の外側クラッド領域との間に配置される第１の低屈折率トレンチを含み、
前記第２のクラッド部分は、第２の外側クラッド領域、および前記第２のコア部分と当該第２の外側クラッド領域との間に配置される第２の低屈折率トレンチを含む、実施形態１から６いずれかに記載の光ファイバー。
【０２３５】
実施形態８  
前記第１の低屈折率トレンチは、第１の内側クラッド部分によって前記第１のコア部分から間隔を開けられており、
前記第２の低屈折率トレンチは、第２の内側クラッド部分によって前記第２のコア部分から間隔を開けられている、実施形態１から７いずれかに記載の光ファイバー。
【０２３６】
実施形態９  
前記第１の内側クラッド部分の半径方向厚さは、１μｍ以上および１５μｍ以下であり、
前記第２の内側クラッド部分の半径方向厚さは、１μｍ以上および２０μｍ以下である、実施形態１から８いずれかに記載の光ファイバー。
【０２３７】
実施形態１０  
前記第１の低屈折率トレンチは、約８０％−μｍ２以上および約２００％−μｍ２以下のトレンチ体積ＶＬＩＴを有し、
前記第２の低屈折率トレンチは、約４０％−μｍ２以上および約１１０％−μｍ２以下のトレンチ体積ｖｌｉｔを有する、実施形態１から９いずれかに記載の光ファイバー。
【０２３８】
実施形態１１  
前記第１のコア部分は、前記第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＬＩＣ％を有する第１の低屈折率コア領域をさらに含み、当該第１の低屈折率コア領域は、前記第１の環状コア領域内側に配置され、ΔＡＣ％はΔＬＩＣ％より大きく、
前記第２のセグメントの前記第２のコア部分は、
前記光ファイバーの軸方向中心線に中心を合わせて配置され、内半径ｒ０および半径方向厚さｔａｃ＝ｒ１−ｒ０を有する第２の環状コア領域であって、前記第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δａｃ％を有し、Δａｃ％はΔｃ％と等しい第２の環状コア領域と、
前記第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δｌｉｃ％を有する第２の低屈折率コア領域であって、前記第２の環状コア領域内側に配置され、Δａｃ％はΔｌｉｃ％より大きく、ΔＡＣ％はΔａｃ％と実質的に等しい第２の低屈折率コア領域、とを含む、実施形態１から１０いずれかに記載の光ファイバー。
【０２３９】
実施形態１２  
少なくとも前記第２の環状コア領域は、前記第１の環状コア領域に光学的に結合されている、実施形態１から１１いずれかに記載の光ファイバー。
【０２４０】
実施形態１３  
前記第１のコア部分は、前記第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＣＣ％を有する第１の中心コア領域をさらに含み、当該第１の中心コア領域は、前記第１の環状コア領域内側に配置され、前記第１の低屈折率コア領域によって当該第１の環状コア領域から間隔を開けられており、ΔＬＩＣ％はΔＣＣ％より小さく、
前記第２のコア部分は、前記第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δｃｃ％を有する第２の中心コア領域をさらに含み、当該第２の中心コア領域は、前記第２の環状コア領域内側に配置され、前記第２の低屈折率コア領域によって当該第２の環状コア領域から間隔を開けられており、Δｌｉｃ％はΔｃｃ％より小さい、実施形態１から１２いずれかに記載の光ファイバー。
【０２４１】
実施形態１４  
前記第１の環状コア領域の相対屈折率ΔＡＣ％は、前記第１の中心コア領域の相対屈折率ΔＣＣ％より大きいか、または前記第１の中心コア領域の相対屈折率ΔＣＣ％と実質的に等しく、前記第２の環状コア領域の相対屈折率Δａｃ％は、前記第２の中心コア領域の相対屈折率Δｃｃ％より大きいか、または前記第２の中心コア領域の相対屈折率Δｃｃ％と実質的に等しい、実施形態１から１３いずれかに記載の光ファイバー。
【０２４２】
実施形態１５  
光ファイバーであって、
第１の中心コア領域、第１の環状コア領域、および第１の低屈折率コア領域を含む第１のコア部分であって、当該第１の中心コア領域は、当該第１の環状コア領域内側に配置され、当該第１の低屈折率コア領域によって当該第１の環状コア領域から間隔を開けられている、第１のコア部分と、
前記第１のコア部分の周りに延在する第１のクラッド部分であって、前記第１の中心コア領域は当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＣＣ％を有し、前記第１の環状コア領域は当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＡＣ％を有し、前記第１の低屈折率コア領域は当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＬＩＣ％を有し、ΔＬＩＣ％はΔＣＣ％より小さく、ΔＡＣ％より小さい、第１のクラッド部分と、を含む、
第１のセグメントと、
第２の中心コア領域、第２の環状コア領域、および第２の低屈折率コア領域を含む第２のコア部分であって、当該第２の中心コア領域は、当該第２の環状コア領域内側に配置され、当該第２の低屈折率コア領域によって当該第２の環状コア領域から間隔を開けられており、少なくとも当該第２の中心コア領域は、前記第１の環状コア領域に光学的に結合されている、第２のコア部分と、
前記第２のコア部分の周りに延在する第２のクラッド部分であって、前記第２の中心コア領域は当該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δｃｃ％を有し、前記第２の環状コア領域は当該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δａｃ％を有し、前記第２の低屈折率コア領域は前記第１のクラッド部分に対して相対屈折率Δｌｉｃ％を有し、Δｌｉｃ％はΔｃｃ％より小さく、Δａｃ％より小さい、第２のクラッド部分と、を含む、
第２のセグメントと、を備える、光ファイバー。
【０２４３】
実施形態１６  
前記第１のセグメントは、移行領域で前記第２のセグメントに光学的に結合されており、当該第１のセグメントは第１の外径Ｄ０を有し、当該第２のセグメントは第２の外径ｄ０を有し、当該第１の外径Ｄ０は、当該第２の外径ｄ０より大きい、実施形態１５記載の光ファイバー。
【０２４４】
実施形態１７  
ガウスプロファイルを有する出力ビームを出射するレーザー光源と、
前記レーザー光源の前記出力ビームに結合されている光ファイバーであって、
第１の外径Ｄ０を有する第１のセグメントと、
第２の外径ｄ０を有する第２のセグメントであって、前記第１の外径Ｄ０は、当該第２の外径ｄ０より大きく、当該第１の外径Ｄ０に対する、当該第２の外径ｄ０の比は、０．２以上および０．９以下である、第２のセグメントと、
前記第１のセグメントおよび前記第２のセグメントと一体に形成され、当該第１のセグメントおよび当該第２のセグメントを光学的に結合する移行領域であって、当該第１のセグメントは、当該第２のセグメントの第２のコア部分に光学的に結合されている第１の環状コア領域を有する第１のコア部分を含み、前記光ファイバーは、前記レーザー光源の前記出力ビームをガウスプロファイルからベッセルプロファイルに変換する、移行領域と、を備える、
光ファイバーと、
を備える光学系。
【０２４５】
実施形態１８  
前記第１のセグメントは、
前記第１のコア部分の周りに延在する第１のクラッド部分であって、当該第１のコア部分は、前記第１の環状コア領域内側に配置された第１の低屈折率コア領域を含む、第１のクラッド部分をさらに含み、当該第１の環状コア領域は当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＡＣ％を有し、当該第１の低屈折率コア領域は、当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＬＩＣ％を有し、ΔＬＩＣ％はΔＡＣ％より小さく、
前記第２のセグメントは、
前記第２のコア部分の周りに延在する第２のクラッド部分であって、当該第２のコア部分は、第２の環状コア領域および当該第２の環状コア領域内側に配置された第２の低屈折率コア領域を含む、第２のクラッド部分をさらに含み、当該第２の環状コア領域は当該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δａｃ％を有し、当該第２の低屈折率コア領域は、当該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δｌｉｃ％を有し、Δｌｉｃ％はΔａｃ％より小さく、ΔＡＣ％は、Δａｃ％と実質的に同じである、実施形態１７記載の光学系。
【０２４６】
実施形態１９  
前記第１のクラッド部分は、
第１の外側クラッド領域と、当該第１の外側クラッド領域内側に配置され、第１の内側クラッド部分によって前記第１のコア部分から間隔を開けられた第１の低屈折率トレンチとをさらに含み、当該第１の低屈折率トレンチは、当該第１の外側クラッド領域に対して相対屈折率ΔＬＩＴ％を有し、当該第１の内側クラッド部分は、当該第１の外側クラッド領域に対して相対屈折率ΔＩＣＬ％を有し、ΔＡＣ％はΔＩＣＬ％より大きく、ΔＩＣＬ％はΔＬＩＴ％より大きく、
前記第２のクラッド部分は、
第２の外側クラッド領域と、当該第２の外側クラッド領域内側に配置され、第２の内側クラッド部分によって前記第２のコア部分から間隔を開けられた第２の低屈折率トレンチをさらに含み、当該第２の低屈折率トレンチは、当該第２の外側クラッド領域に対して相対屈折率Δｌｉｔ％を有し、当該第２の内側クラッド部分は、当該第２の外側クラッド領域に対して相対屈折率Δｉｃｌ％を有し、Δａｃ％はΔｉｃｌ％より大きく、Δｉｃｌ％はΔｌｉｔ％より大きい、実施形態１７または１８記載の光学系。
【０２４７】
実施形態２０  
前記第１のセグメントは、
前記第１のコア部分の周りに延在する第１のクラッド部分であって、当該第１のコア部分は、前記第１の環状コア領域内側に配置された第１の中心コア領域を含み、当該第１の環状コア領域は第１の低屈折率コア領域によって当該第１の中心コア領域から間隔を開けられている、第１のクラッド部分をさらに含み、当該第１の中心コア領域は、当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＣＣ％を有し、当該第１の環状コア領域は当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＡＣ％を有し、当該第１の低屈折率コア領域は当該第１のクラッド部分に対して相対屈折率ΔＬＩＣ％を有し、ΔＡＣ％は、ΔＣＣ％より大きいか、またはΔＣＣ％と実質的に等しく、ΔＣＣ％はΔＬＩＴ％より大きく、
前記第２のセグメントは、
前記第２のコア部分の周りに延在する第２のクラッド部分であって、当該第２のコア部分は、第２の環状コア領域内側に配置された第２の中心コア領域を含み、当該第２の環状コア領域は、第２の低屈折率コア領域によって当該第２の中心コア領域から間隔を開けられている、第２のクラッド部分をさらに含み、当該第２の中心コア領域は、当該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δｃｃ％を有し、当該第２の環状コア領域は、当該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δａｃ％を有し、当該第２の低屈折率コア領域は、当該第２のクラッド部分に対して相対屈折率Δｌｉｃ％を有し、Δａｃ％はΔｃｃ％より大きいか、またはΔｃｃ％と実質的に等しく、Δｃｃ％は、Δｌｉｃ％より大きい、実施形態１７から１９記載の光学系。
【符号の説明】
【０２４８】
２  軸方向中心線
１００、２００、３００  光ファイバー
１０３  端面レンズ
１１０、２１０、３１０  第１のセグメント
１１１  光ファイバー１００の出口端
１１２、２１２、３１２  第１のコア部分
１１３、２１３、３１３  第１の環状コア領域
１１４  チャネル
１２２、２２２、３２２  第１のクラッド部分
１２３、２２３、３２３  第１の外側クラッド部分
１２４、２２４、３２４  第１の低屈折率トレンチ
１２５、２２５、３２５  第１の内側クラッド部分
１３０、２３０、３３０  第２のセグメント
１３１  光ファイバー１００の入口端
１３２、２３２、３３２  第２のコア部分
１４２、２４２、３４２  第２のクラッド部分
１４３、２４３、３４３  第２の外側クラッド部分
１４４、２４４、３４４  第２の低屈折率トレンチ
１４５、２４５、３４５  第２の内側クラッド部分
１５０、２５０、３５０  移行領域
２１１  光ファイバー２００の出口端
２１４、３１４  第１の低屈折率コア領域
２３１  光ファイバー２００の入口端
２３３、３３３  第２の環状コア領域
２３４、２４３、３３４  第２の低屈折率コア領域
３０３  端面
３０４  テーパー表面部分
３０５  平坦コア領域
３１１  光ファイバー３００の入口端
３１５  第１の中心コア領域
３３１  光ファイバー３００の出口端
３３５  第２の中心コア領域
４００、５００、６００、７００ 光学系
４１０、５１０  アキシコンプリズム
４２０、５２０  「回折のない」ビーム
５０５、６０５、７０５  レンズ
６１０、７１０  二焦点レンズ
６２０  「回折のない」ハイブリッドビーム
７２０  ハイブリッドビーム
【図１Ａ】
2020505641.tif 000042
【図１Ｂ】
2020505641.tif 000043
【図２】
2020505641.tif 000044
【図３】
2020505641.tif 000045
【図４】
2020505641.tif 000046
【図５】
2020505641.tif 000047
【図６】
2020505641.tif 000048
【図７】
2020505641.tif 000049
【図８】
2020505641.tif 000050
【図９】
2020505641.tif 000051
【図１０】
2020505641.tif 000052
【図１１】
2020505641.tif 000053
【図１２】
2020505641.tif 000054
【図１３】
2020505641.tif 000055
【図１４】
2020505641.tif 000056
【図１５】
2020505641.tif 000057
【図１６】
2020505641.tif 000058
【図１７】
2020505641.tif 000059
【国際調査報告】
2020505641.tif 000060
2020505641.tif 000061
2020505641.tif 000062