特許 5663281 曲げ損失が低減された高帯域幅マルチモード光ファイバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5663281

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】曲げ損失が低減された高帯域幅マルチモード光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/028 20060101AFI20150115BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20150115BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/18

   G02B6/22

【請求項の数】18

【外国語出願】

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2010-266104(P2010-266104)

(22)【出願日】2010年11月30日

(65)【公開番号】特開2011-118392(P2011-118392A)

(43)【公開日】2011年6月16日

【審査請求日】2013年8月27日

(31)【優先権主張番号】0958639

(32)【優先日】2009年12月3日

(33)【優先権主張国】FR

(31)【優先権主張番号】61/266,754

(32)【優先日】2009年12月4日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507112468

【氏名又は名称】ドラカ・コムテツク・ベー・ベー

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ドウニ・モラン

(72)【発明者】

【氏名】マリアンヌ・ビゴ−アストラツク

(72)【発明者】

【氏名】ピエール・シラール

(72)【発明者】

【氏名】クーン・デイ・ヨン

【審査官】 吉田 英一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／０７８９６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／０２８

Ｇ０２Ｂ ６／０３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心から周縁に向かって、
半径ｒ_１、アルファインデックスプロファイル、および前記半径ｒ_１で、約−１×１０^−３より大きい外側クラッドに対する負の屈折率差Δｎ_ｅｎｄを有する中心コアと、
幅ｗ_２、および前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_２を有する内側クラッドと、
幅ｗ_３、約−１５×１０^−３と−３×１０^−３との間の前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_３、および体積ｖ_３を有するデプレスドトレンチと、
外側クラッドとを備え、
前記中心コアのアルファインデックスプロファイルが、１．９と２．１の間のアルファパラメータを有し、
前記内側クラッドの幅ｗ_２が、約０．５ミクロンと２ミクロンの間であり、
前記内側クラッドの屈折率差Δｎ_２の絶対値が、約０．２×１０^−３と２×１０^−３の間であり、
前記デプレスドトレンチの幅ｗ_３が、約３ミクロンと５ミクロンの間であり、
前記デプレスドトレンチの体積ｖ_３が、約２００％・μｍ^２と１，２００％・μｍ^２の間であり、
前記デプレスドトレンチの体積ｖ_３が、次式によって定義され、

【数1】

前記式で、ｒ_ｅｘｔおよびｒ_ｉｎｔは、前記デプレスドトレンチのそれぞれ外半径および内半径であり、Δ％（ｒ）は、パーセンテージで表された前記外側クラッドに対する前記デプレスドトレンチの屈折率差である、マルチモード光ファイバ。

【請求項2】

前記中心コアが、約１１×１０^−３と１８×１０^−３の間、好ましくは約１３×１０^−３と１６×１０^−３の間の前記外側クラッドに対する最大の屈折率差Δｎ_１を有する、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項3】

前記内側クラッドの屈折率差Δｎ_２および前記デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３が以下の不等式
１０００×Δｎ_３＜−１．２９×（１０００×Δｎ_２）^２−１．６４×１０００×Δｎ_２−２．５１
を満足する、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項4】

前記内側クラッドの屈折率差Δｎ_２および前記デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３が以下の不等式
−１．８９×（１０００×Δｎ_２）^２−７．０３×（１０００×Δｎ_２）−９．９１＜１０００×Δｎ_３、および
１０００×Δｎ_３＜−１．５３×（１０００×Δｎ_２）^２−３．３４×１０００×Δｎ_２−４．２５
を満足する、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項5】

前記デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３が、約−１０×１０^−３と−５×１０^−３の間である、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項6】

前記デプレスドトレンチの半径ｒ_ｏｕｔが、約３２ミクロン以下、好ましくは３０ミクロン以下である、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項7】

前記デプレスドトレンチの体積ｖ_３が、約２５０％・μｍ^２と７５０％・μｍ^２の間である、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項8】

８５０ナノメータの波長において１５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失が０．１ｄＢ未満、好ましくは０．０５未満である、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項9】

８５０ナノメータの波長において１０ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失が０．３ｄＢ未満、好ましくは０．１未満である、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項10】

８５０ナノメータの波長において７．５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失が０．４ｄＢ未満、好ましくは０．２ｄＢ未満、より好ましくは０．１ｄＢ未満、さらにより好ましくは０．０１ｄＢ未満である、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項11】

８５０ナノメータの波長において５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失が１ｄＢ未満、好ましくは０．３ｄＢ未満である、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項12】

８５０ナノメータの波長において５．５ミリメートルの曲げ半径で半回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失が０．１ｄＢ未満である、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項13】

８５０ナノメータの波長において、光ファイバが、少なくとも約１，５００ＭＨｚ・ｋｍ、好ましくは少なくとも約３，５００ＭＨｚ・ｋｍの全モード励振（ＯＦＬ）帯域幅を有する、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項14】

光ファイバが、０．１８５と０．２１５の間の開口数（ＮＡ）を有する、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項15】

８５０ナノメータの波長において光ファイバが、０．３３ｐｓ／ｍ未満の外側ＤＭＤ値を有する、請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項16】

前記中心コアの半径ｒ_１が２５±１．５ミクロンであり、
８５０ナノメータの波長において光ファイバが、約０．１４ｐｓ／ｍ未満の外側ＤＭＤ値（０−２３ミクロン）を有する、
請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項17】

前記中心コアの半径ｒ_１が約２３．５ミクロンと２６．５ミクロンの間であり、
８５０ナノメータの波長において光ファイバが、約０．２５ｐｓ／ｍ未満の外側ＤＭＤ値（０−２３ミクロン）を有する、
請求項１に記載のマルチモード光ファイバ。

【請求項18】

請求項１に記載の光ファイバの少なくとも一部を備えるマルチモード光ファイバシステムであって、好ましくは約１００メートルの距離に渡って少なくとも１０ＧｂＥ（Ｇｂ／ｓ）のデータレートを有し、より好ましくは約３００メートルの距離に渡って少なくとも１０ＧｂＥ（Ｇｂ／ｓ）のデータレートを有する、マルチモード光ファイバシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバ伝送の分野に関し、より詳細には、高データレートアプリケーションのための低減された曲げ損失および高帯域幅を有するマルチモード光ファイバに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバ（すなわち、一般に１つまたは複数の被覆層によって包まれたガラス繊維）は従来、光信号を送信しかつ／または増幅する光ファイバコアと、光信号をコア内に閉じ込める光クラッドとを含む。したがって、コアの屈折率ｎｃは一般に、光クラッドの屈折率ｎｇより大きい（すなわち、ｎｃ＞ｎｇ）。

【0003】

光ファイバでは、屈折率プロファイルは一般に、屈折率を光ファイバの半径に関連付ける関数のグラフ表示によって分類される。従来、光ファイバの中心への距離ｒがＸ軸に示され、（半径ｒにおける）屈折率と、光ファイバの外側クラッド（たとえば外側光クラッド）の屈折率との差がＹ軸に示される。屈折率プロファイルは、ステップ、台形、アルファまたは三角形の各々の形状を有するグラフについて、「ステップ」プロファイル、「台形」プロファイル、「アルファ」プロファイルまたは「三角形」プロファイルと呼ばれる。これらの曲線は一般に、光ファイバの理論的プロファイルまたは設定プロファイルを表す。しかし、光ファイバの製造の制約によって、実際のプロファイルがわずかに異なることになり得る。

【0004】

概して、光ファイバの２つの主要なカテゴリ：マルチモードファイバとシングルモードファイバが存在する。マルチモード光ファイバでは、所与の波長について、複数の光モードが光ファイバに沿って同時に伝搬されるが、シングルモード光ファイバでは、高次のモードが強く減衰される。シングルモードまたはマルチモードのグラスファイバの典型的な直径は、１２５ミクロンである。マルチモード光ファイバのコアは一般に、約５０ミクロンと６２．５ミクロンの間の直径を有するが、シングルモード光ファイバのコアは一般に、約６ミクロンと９ミクロンの間の直径を有する。マルチモードシステムは一般に、マルチモードの光源、コネクタおよび保守がより低いコストで取得され得るので、シングルモードシステムほど高価でない。

【0005】

マルチモード光ファイバは一般に、ローカルネットワークやＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ：ローカルエリアネットワーク）など、広帯域幅を必要とする短距離アプリケーションに使用される。マルチモード光ファイバは、具体的には光ファイバ互換性の要件に関する基準（たとえば帯域幅、開口数およびコア直径）を定義するＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５１．１勧告に基づく国際的な標準化の主題であった。

【0006】

さらに、ＯＭ３規格は、長距離（すなわち３００メートル超の距離）に渡り高帯域幅アプリケーション（すなわち１ＧｂＥより大きいデータレート）の要求を満たすように採用されてきた。高帯域幅アプリケーションの開発により、マルチモード光ファイバの平均コア径は、６２．５ミクロンから５０ミクロンに減少した。

【0007】

一般に、光ファイバは、高帯域幅アプリケーションでうまく機能するようにできるだけ広い帯域幅を有するべきである。所与の波長について、光ファイバの帯域幅は、いくつかの異なるやり方で特徴付けられ得る。一般に、いわゆる「全モード励振」状態（ＯＦＬ：ｏｖｅｒｆｉｌｌｅｄ ｌａｕｎｃｈ）帯域幅と、いわゆる「実効モード帯域幅」状態（ＥＭＢ：ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｏｄａｌ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）との間で区別される。ＯＦＬ帯域幅の取得は、（たとえばレーザダイオードまたは発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を使用して）光ファイバの半径方向面に渡り均一励起を示す発光源を使用することを前提とする。

【0008】

ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：垂直共振器面発光半導体レーザ）などの高帯域幅アプリケーションで使用される最近開発された光源は、光ファイバの半径方向面に渡り不均一励起を示す。この種類の光源では、ＯＦＬ帯域幅はそれほど適切でない測定値であり、したがって、実効モード帯域幅（ＥＭＢ）を使用することが望ましい。計算された実効帯域幅（ＥＭＢｃ）は、使用されたＶＣＳＥＬの種類とは無関係に、マルチモード光ファイバの最小ＥＭＢを推定する。ＥＭＢｃは、（たとえばＦＯＴＰ−２２０規格に記載された）異モード遅延（ＤＭＤ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ−ｍｏｄｅ−ｄｅｌａｙ）測定から得られる。

【0009】

ＤＭＤを測定し、実効モード帯域幅を計算する方法の一実施形態は、ＦＯＴＰ−２２０規格において見られ得る。この技法についてのさらなる詳細は、以下の刊行物に述べられている：Ｐ．Ｆ．ＫｏｌｅｓａｒおよびＤ．Ｊ．Ｍａｚｚａｒｅｓｅ、「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｄｅ Ｄｅｌａｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ５１ｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｉｒｅ ａｎｄ Ｃａｂｌｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、４５３−４６０頁、Ｄ．ＣｏｌｅｍａｎおよびＰｈｉｌｉｐ Ｂｅｌｌ、「Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ＥＭＢ Ｅｎｈａｎｃｅｓ １０ＧｂＥ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｌａｓｅｒ−Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ５０／１２５μｍ Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ」、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃａｂｌｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ。

【0010】

図１は、２００２年１１月２２日のＴＩＡ ＳＣＦＯ−６．６バージョンで公開されたＦＯＴＰ−２２０規格の基準によるＤＭＤ測定の概略図を示している。図１は、光ファイバの一部（すなわち、外側クラッドに囲まれた光コア）を表している。ＤＭＤグラフは、連続した各パルス間で半径方向にオフセットして、所与の波長λ０を有する光パルスをマルチモード光ファイバに連続的に注入することによって得られる。次いで、所与のファイバ長Ｌの後に、各パルスの遅延が測定される。複数の同一の光パルス（すなわち、同じ振幅、波長および周波数を有する光パルス）が、マルチモード光ファイバのコアの中心に対するそれぞれ異なる半径方向オフセットを伴って注入される。図１に、注入された光パルスが、光ファイバの光コア上で黒点として示されている。光ファイバを直径５０ミクロンで特徴付けるために、ＦＯＴＰ−２２０規格は、少なくとも２４回の個々の測定が（すなわち２４個の異なる半径方向オフセット値で）行われるよう推奨している。これらの測定から、モード分散および計算された実効モード帯域幅（ＥＭＢｃ）を決定することが可能である。

【0011】

ＴＩＡ−４９２ＡＡＡＣ−Ａ規格は、イーサネット（登録商標）高帯域伝送網アプリケーションで長距離に渡って使用される５０ミクロン直径マルチモード光ファイバの性能要件を指定している。ＯＭ３規格は、８５０ナノメータの波長において、少なくとも２，０００ＭＨｚ・ｋｍのＥＭＢを必要とする。ＯＭ３規格は、３００メートルの距離まで１０Ｇｂ／ｓ（１０ＧｂＥ）のデータレートへのエラーフリー伝送を保証する。ＯＭ４規格は、５５０メートルの距離まで１０Ｇｂ／ｓ（１０ＧｂＥ）データレートへのエラーフリー伝送を得るために、８５０ナノメータの波長で少なくとも４，７００ＭＨｚ・ｋｍのＥＭＢを必要とする。

【0012】

マルチモード光ファイバでは、光ファイバに沿ったいくつかのモードの伝搬時間または群遅延時間の差によって、光ファイバの帯域幅が決まる。具体的には、同じ伝搬媒質について（すなわちステップインデックスマルチモード光ファイバでは）、それぞれ異なるモードは、それぞれ異なる群遅延時間を有する。群遅延時間のこの差によって、光ファイバのそれぞれ異なる半径方向オフセットに沿って伝搬するパルス間でタイムラグが生じることになる。

【0013】

たとえば、図１の右側のグラフに示されるように、タイムラグが、個々のパルス間で観測される。この図１のグラフは、ミクロン単位の半径方向オフセット（Ｙ軸）、およびパルスが光ファイバの所与の長さを通過するのに要したナノ秒単位の時間（Ｘ軸）に従ってそれぞれの個々のパルスを示している。

【0014】

図１に示されたよう、Ｘ軸に沿ってピークの位置は変化しており、それは、個々のパルス間のタイムラグ（すなわち遅延）を示している。この遅延は、結果として生じる光パルスの広がりを引き起こす。光パルスが広がると、パルスが立下りパルスに重畳されるリスクが増し、光ファイバによってサポートされる帯域幅（すなわちデータレート）が減少する。したがって、帯域幅は、光ファイバのマルチモードコア内で伝搬する光モードの群遅延時間に直接に関連している。したがって、広い帯域幅を保証するには、すべてのモードの群遅延時間が同一であることが望ましい。別の言い方をすると、所与の波長についてモード間分散はゼロ、または少なくとも最小限に抑えられるべきである。

【0015】

モード間分散を減少させるために、電気通信で使用されるマルチモード光ファイバは一般に、光ファイバの中心からクラッドとの界面に向かって累進的に減少する屈折率（すなわち「アルファ」コアプロファイル）をもつコアを有する。こうした光ファイバは、数年間使用されており、その特性については、「Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｇｒａｄｅｄ−Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｄ．Ｇｌｏｇｅら、Ｂｅｌｌ ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ １９７３、１５６３−１５７８頁に記載されており、「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎ Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｇ．Ｙａｂｒｅ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２０００年２月、１８巻、２号、１６６−１７７頁に要約されている。

【0016】

グレーデッドインデックス型光ファイバ（すなわちアルファインデックスプロファイル）は、次式に従って、屈折率値ｎと光ファイバの中心からの距離ｒとの関係によって述べられ得る。

【数1】

ただし、α≧１であり、αは、インデックスプロファイルの形状を示す無次元のパラメータであり、
ｎは、光ファイバのコアの最大屈折率であり、
ａは、光ファイバのコアの半径であり、

【数2】

ただし、ｎ_０は、外側クラッド（ほとんどの場合、シリカで作られる）の屈折率に対応し得るマルチモードコアの最小屈折率である。

【0017】

したがって、グレーデッドインデックス（すなわちアルファプロファイル）を有するマルチモード光ファイバは、光ファイバのいずれかの半径方向に沿って屈折率の値が光ファイバのコアの中心からその周縁に向かって連続的に減少するように回転対称性を有するコアプロファイルをもつ。マルチモード光信号がこうしたグレーデッドインデックスコア内で伝搬するとき、それぞれ異なる光モードは、それぞれ異なる伝搬媒質に遭遇する（すなわち屈折率が変化するためである）。これは、結果として、それぞれの光モードの伝搬速度にそれぞれ異なるやり方で影響を及ぼす。したがって、パラメータαの値を調整することによって、すべてのモードに事実上等しい群遅延時間を得ることが可能である。別の言い方をすると、屈折率プロファイルは、モード間分散を減少させ、さらには除去するように変更されてよい。

【0018】

しかし、実際には、製造されたマルチモード光ファイバは、一定の屈折率の外側クラッドによって囲まれたグレーデッドインデックス型の中心コアを有する。コア−クラッド界面は、コアのアルファインデックスプロファイルを遮る。したがって、マルチモード光ファイバのコアは、理論上完全なアルファプロファイル（すなわちアルファ設定プロファイル）に決して対応しない。外側クラッドは、低次のモードに対して高次のモードを加速する。この現象は、「クラッド効果」として知られている。ＤＭＤ測定では、最大の半径方向位置（すなわち外側クラッドに最も近い）について得られた応答は、複数のパルスを示し、それによって、応答信号の時間拡散がもたらされる。したがって、帯域幅は、このクラッド効果によって減少する。

【0019】

マルチモード光ファイバは一般に、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）など、広帯域幅を必要とする短距離アプリケーションに使用される。こうしたアプリケーションでは、光ファイバは、偶然の、そうでなければ意図されない曲げを受けることがあり、それによって、光ファイバのモード電力分散および帯域幅が変更され得る。

【0020】

したがって、１０ミリメートル未満の曲率半径を有する曲げの影響を受けないマルチモード光ファイバを達成することが望ましい。提案された１つの解決策は、コアとクラッドの間にデプレスドトレンチ（ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ ｔｒｅｎｃｈ）を加えることを伴う。しかし、トレンチの位置および深さは、光ファイバの帯域幅に著しく影響することがある。

【0021】

特開２００６／４７７１９号公報は、クラッド内にデプレスドトレンチを有するグレーデッドインデックス型光ファイバを開示している。しかし、開示された光ファイバは、所望の比較的に低い帯域幅よりも高い曲げ損失を示している。さらに、開示された光ファイバのクラッド効果については言及されていない。

【0022】

国際公報第２００８／０８５８５１号は、クラッド内にデプレスドトレンチを有するグレーデッドインデックス型光ファイバを開示している。しかし、開示された光ファイバは、比較的に低い帯域幅を示しており、そのクラッド効果については言及されていない。

【0023】

米国特許出願公報第２００９／０１５４８８８号明細書は、クラッド内にデプレスドトレンチを有するグレーデッドインデックス型光ファイバを開示している。しかし、開示された光ファイバは、比較的に低い帯域幅を示しており、そのクラッド効果については言及されていない。

【0024】

欧州特許第０１３１７２９号明細書は、クラッド内にデプレスドトレンチを有するグレーデッドインデックス型光ファイバを開示している。この特許によれば、高帯域を達成するために、グレーデッドインデックスコアの末端とデプレスドトレンチの始端のとの間の距離は、０．５ミクロンと２ミクロンの間であるべきである。しかし、開示された光ファイバは所望のものよりも高い曲げ損失を示している。さらに、開示された光ファイバのクラッド効果については言及されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0025】

【特許文献1】特開２００６／４７７１９号公報

【特許文献2】国際公報第２００８／０８５８５１号

【特許文献3】米国特許出願公報第２００９／０１５４８８８号明細書

【特許文献4】欧州特許第０１３１７２９号明細書

【特許文献5】米国特許第５，５２２，００７号明細書

【特許文献6】米国特許第５，１９４，７１４号明細書

【特許文献7】米国特許第６，２６９，６６３号明細書

【特許文献8】米国特許第６，２０２，４４７号明細書

【特許文献9】国際公報第２００９／０７８９６２号

【特許文献10】米国特許出願公報第２００８／１６６０９４号明細書

【非特許文献】

【0026】

【非特許文献1】Ｐ．Ｆ．ＫｏｌｅｓａｒおよびＤ．Ｊ．Ｍａｚｚａｒｅｓｅ、「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｄｅ Ｄｅｌａｙ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ５１ｓｔ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｉｒｅ ａｎｄ Ｃａｂｌｅ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ、４５３−４６０頁

【非特許文献2】Ｄ．ＣｏｌｅｍａｎおよびＰｈｉｌｉｐ Ｂｅｌｌ、「Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ＥＭＢ Ｅｎｈａｎｃｅｓ １０ＧｂＥ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｌａｓｅｒ−Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ５０／１２５μｍ Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ」、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃａｂｌｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｗｈｉｔｅｐａｐｅｒ

【非特許文献3】「Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｇｒａｄｅｄ−Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｄ．Ｇｌｏｇｅら、Ｂｅｌｌ ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ １９７３、１５６３−１５７８頁

【非特許文献4】「Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎ Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒｓ」、Ｇ．Ｙａｂｒｅ、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２０００年２月、１８巻、２号、１６６−１７７頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0027】

したがって、高データレートアプリケーションのための、低減された曲げ損失および高帯域幅を有し、クラッド効果が減少したグレーデッドインデックス型マルチモード光ファイバが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0028】

一態様では、本発明は、中心コアと、内側クラッドと、デプレスドトレンチと、外側クラッド（たとえば外側光クラッド）とを含む光ファイバを包含する。一般に、中心コアは、アルファインデックスプロファイル（すなわちグレーデッドインデックス型プロファイル）および半径ｒ_１を有するガラスベースの中心コアである。中心コアのアルファインデックスプロファイルは、外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_ｅｎｄに対応する中心コアの半径ｒ_１上で最小の屈折率を有する。別の言い方をすると、中心コアは、半径ｒ_１およびアルファインデックスプロファイル、また中心コアの半径ｒ_１で、外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_ｅｎｄを有する。

【0029】

光ファイバの内側クラッドは、中心コアと外側クラッドの間に位置する。内側クラッドは、半径ｒ_２、幅ｗ_２、および外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_２を有する。

【0030】

光ファイバのデプレスドトレンチは、内側クラッドと外側クラッドの間に位置する。デプレスドトレンチは、半径ｒ_ｏｕｔ、幅ｗ_３、および外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_３を有する。

【0031】

換言すると、本発明は、中心から周縁に向かって：− 半径ｒ_１、アルファインデックスプロファイル、および前記半径ｒ_１で、約−１×１０^−３より大きい外側クラッドに対する負の屈折率差Δｎ_ｅｎｄを有する中心コアと、− 半径ｒ_２、幅ｗ_２、および前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_２を有する内側クラッドと、− 半径ｒ_ｏｕｔ、幅ｗ_３、約−１５×１０^−３と−３×１０^−３の間の前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_３、および（ｉｖ）体積ｖ_３を有するデプレスドトレンチと、− 外側クラッドとを備えるマルチモード光ファイバに関する。

【0032】

換言すると、本発明は：（ｉ）半径ｒ_１、（ｉｉ）アルファインデックスプロファイル、（ｉｉｉ）前記半径ｒ_１で、約−１×１０^−３より大きい外側クラッドに対する負の屈折率差Δｎ_ｅｎｄを有する中心コアと、前記中心コアと前記外側クラッドの間に位置する内側クラッドであって、（ｉ）半径ｒ_２、（ｉｉ）幅ｗ_２、および（ｉｉｉ）前記外側クラッド対する屈折率差Δｎ_２を有する内側クラッドと、前記内側クラッドと前記外側クラッドの間に位置するデプレスドトレンチであって、（ｉ）半径ｒ_ｏｕｔ、（ｉｉ）幅ｗ_３、（ｉｉｉ）約−１５×１０^−３と−３×１０^−３の間の前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_３、および（ｉｖ）体積ｖ_３を有するデプレスドトレンチとを備えるマルチモード光ファイバに関する。

【0033】

別の実施形態では、中心コアのアルファインデックスプロファイルは、１．９と２．１の間のアルファパラメータを有する。

【0034】

別の実施形態では、中心コアは、約１１×１０^−３と１８×１０^−３の間の前記外側クラッドに対する最大屈折率差Δｎ_１を有する。

【0035】

別の実施形態では、中心コアは、約１３×１０^−３と１６×１０^−３の間の前記外側クラッドに対する最大の屈折率差Δｎ_１を有する。

【0036】

別の実施形態では、中心コアの屈折率差Δｎ_ｅｎｄは、負の数、一般には−１×１０^−３と０の間（たとえば約−０．７×１０^−３と−０．３×１０^−３の間）である。

【0037】

別の実施形態では、デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は、−１５×１０^−３と−３×１０^−３の間である。

【0038】

別の実施形態では、前記内側クラッドの屈折率差Δｎ_２および前記デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は、以下の不等式を満足する：
１０００×Δｎ_３＜−１．２９×（１０００×Δｎ_２）^２−１．６４×１０００×Δｎ_２−２．５１。

【0039】

別の実施形態では、前記内側クラッドの屈折率差Δｎ_２および前記デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は、以下の不等式を満足する：
−１．８９×（１０００×Δｎ_２）^２−７．０３×（１０００×Δｎ_２）−９．９１＜１０００×Δｎ_３、および
１０００×Δｎ_３＜−１．５３×（１０００×Δｎ_２）^２−３．３４×１０００×Δｎ_２−４．２５。

【0040】

別の実施形態では、前記内側クラッドの屈折率差Δｎ_２の絶対値は、約０．２×１０^−３および２×１０^−３の間である。

【0041】

別の実施形態では、前記内側クラッドの幅ｗ_２は、約０．５ミクロンと２ミクロンの間である。

【0042】

別の実施形態では、前記デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は、約−１０×１０^−３と−５×１０^−３の間である。

【0043】

別の実施形態では、前記デプレスドトレンチの幅ｗ_３は、約３ミクロンと６ミクロンの間、好ましくは３ミクロンと５ミクロンの間である。

【0044】

別の実施形態では、前記デプレスドトレンチの半径ｒ_ｏｕｔは、約３２ミクロン以下である。

【0045】

別の実施形態では、前記デプレスドトレンチの半径ｒ_ｏｕｔは、３０ミクロン以下である。

【0046】

別の実施形態では、前記デプレスドトレンチの体積ｖ_３は、約２００％・μｍ^２と１，２００％μｍ^２の間である。

【0047】

別の実施形態では、前記デプレスドトレンチの体積ｖ_３は、約２５０％・μｍ^２と７５０％・μｍ^２の間である。

【0048】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において１５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．１ｄＢ未満である。

【0049】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において１５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．０５ｄＢ未満である。

【0050】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において１０ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．３ｄＢ未満である。

【0051】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において１０ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．１ｄＢ未満である。

【0052】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において７．５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．４ｄＢ未満（たとえば０．２ｄＢ未満）である。

【0053】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において７．５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．１ｄＢ未満（たとえば０．０５ｄＢ未満）である。

【0054】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において７．５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．０４ｄＢ未満（たとえば０．０１ｄＢ未満）である。

【0055】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は１ｄＢ未満である。

【0056】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．３ｄＢ未満である。

【0057】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において５．５ミリメートルの曲げ半径で半回巻いた場合、光ファイバの曲げ損失は０．１ｄＢ未満である。

【0058】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において、光ファイバは、少なくとも約１，５００ＭＨｚ・ｋｍの全モード励振（ＯＦＬ）帯域幅を有する。

【0059】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において、光ファイバは、少なくとも約３，５００ＭＨｚ・ｋｍの全モード励振（ＯＦＬ）帯域幅を有する。

【0060】

別の実施形態では、光ファイバは、０．１８５と０．２１５の間の開口数（ＮＡ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有する。

【0061】

別の実施形態では、８５０ナノメータの波長において光ファイバは、０．３３ｐｓ／ｍ未満、好ましくは０．２５ｐｓ／ｍ未満、より好ましくは０．１４ｐｓ／ｍ未満の外側ＤＭＤ値を有する。

【0062】

別の実施形態では、前記中心コアの半径ｒ_１は、２５±１．５ミクロンであり、８５０ナノメータの波長において光ファイバは、約０．１４ｐｓ／ｍ未満の外側ＤＭＤ値（０−２３ミクロン）を有する。

【0063】

特定の一実施形態では、本発明は、（ｉ）半径ｒ_１、（ｉｉ）アルファインデックスプロファイル、および（ｉｉｉ）前記半径ｒで、約−１×１０^−３よりも大きい、外側クラッドに対する負の屈折率差Δｎ_ｅｎｄを有する中心コアと、前記中心コアと前記外側クラッドの間に位置する内側クラッドであって、（ｉ）半径ｒ_２、（ｉｉ）幅Ｗ_２、および（ｉｉｉ）前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_２を有する内側クラッドと、前記内側クラッドと前記外側クラッドの間に位置するデプレスドトレンチであって、（ｉ）約３２ミクロン以下の半径ｒ_ｏｕｔ、（ｉｉ）幅ｗ_３、（ｉｉｉ）約−１５×１０^−３と^−３×１０^−３の間の前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_３、および（ｉｖ）体積ｖ_３を有するデプレスドトレンチとを備えるマルチモード光ファイバに関し、前記内側クラッドの屈折率差Δｎ_２および前記デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は、以下の不等式を満足する：
１０００×Δｎ_３＜−１．２９×（１０００×Δｎ_２）^２−１．６４×１０００×Δｎ_２−２．５１。

【0064】

一実施形態では、前記中心コアの半径ｒ_１は、約２３．５ミクロンと２６．５ミクロンの間であり、８５０ナノメータの波長において光ファイバは、約０．２５ｐｓ／ｍ未満の外側ＤＭＤ値（０−２３ミクロン）を有する。

【0065】

特定の実施形態では、本発明は、（ｉ）半径ｒ_１、（ｉｉ）アルファインデックスプロファイル、および（ｉｉｉ）前記半径ｒ_１で、約−１×１０^−３より大きい、外側クラッドに対する負の屈折率差Δｎ_ｅｎｄを有する中心コアと、前記中央コアと前記外側クラッドの間に位置する内側クラッドであって、（ｉ）半径ｒ_２、（ｉｉ）幅Ｗ_２、および（ｉｉｉ）前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_２を有する内側クラッドと、前記内側クラッドと前記外側クラッドの間に位置するデプレスドトレンチであって、（ｉ）半径ｒ_ｏｕｔ、（ｉｉ）幅ｗ_３、（ｉｉｉ）約−１５×１０^−３と−３×１０^−３の間の前記外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_３、および（ｉｖ）体積ｖ_３を有するデプレスドトレンチとを備えるマルチモード光ファイバに関し、８５０ナノメータの波長において光ファイバは、少なくとも２，０００ＭＨｚ・ｋｍの実効モード帯域幅（ＥＭＢ）を有し、前記内側クラッドの屈折率差Δｎ_２、および前記デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は、以下の不等式の両方を満足する：
−１．８９×（１０００×Δｎ_２）^２−７．０３×（１０００×Δｎ_２）−９．９１＜１０００×Δｎ_３、および
１０００×Δｎ_３＜−１．５３×（１０００ｘΔｎ_２）^２−３．３４×１０００×Δｎ_２−４．２５。

【0066】

別の態様では、本発明は、上記内容に従って光ファイバの一部を含む光伝送システムを包含する。

【0067】

一実施形態では、光システムは、少なくとも１００メートル（たとえば３００メートル）に渡って少なくとも１０Ｇｂ／ｓのデータレートを有する。

【0068】

上記の例示的な要約、ならびに本発明の他の目的および／または利点、およびそれが達成されるやり方について、以下の詳細な説明およびその添付の図面内でさらに説明される。

【図面の簡単な説明】

【0069】

【図1】ＤＭＤ測定法およびグラフの一例を示す概略図である。

【図2】本発明による光ファイバの一実施形態の屈折率プロファイルを示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0070】

本発明は、クラッド効果の減少と共に、低減された曲げ損失および高帯域幅を達成するマルチモード光ファイバを包含する。このマルチモード光ファイバは、高データレートアプリケーションに特に適している。

【0071】

上述されたように、図２は、本発明による光ファイバの一実施形態の屈折率プロファイルをグラフで示している。光ファイバは、外側クラッド（たとえば外側光クラッド）に囲まれる中心コアを含む。コストの理由により、外側クラッドは一般には天然シリカで作られるが、それは、ドープシリカで作られることもある。中心コアは、半径ｒ_１、外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_１、およびアルファインデックスプロファイルを有する。中心コアのアルファインデックスプロファイルは、外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_ｅｎｄに対応する中心コアの半径ｒ_１で最小の屈折率を有する。別の言い方をすると、中心コアの半径ｒ_１で、中心コアは、外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_ｅｎｄを有する。

【0072】

一般に、中心コアのアルファインデックスプロファイルは、中心コアの半径ｒ_１で最小の屈折率値を有し、この最小屈折率値は、外側クラッドの屈折率値より小さい。したがって、Δｎ_ｅｎｄは、外側クラッドとの屈折率差（たとえばｎ_ｃｏｒｅ（ｒ_１）−ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}）として表される場合、負数である。一実施形態では、中心コアの屈折率差Δｎ_ｅｎｄ（すなわち中心コアのアルファプロファイルの終端で）は、約−１×１０^−３より大きく、かつ０未満である。別の言い方をすると、外側クラッドに対して中心コアは、約−１×１０^−３より大きい負の屈折率差Δｎ_ｅｎｄを有する。

【0073】

一般的な実施形態では、中心コアの半径ｒ_１は、約２５ミクロンである。外側クラッドに対する中心コアの最大の屈折率差Δｎ_１は一般に、約１１×１０^−３と１８×１０^−３の間（たとえば１３×１０^−３と１６×１０^−３の間）である。さらに、中心コアのアルファインデックスプロファイルのアルファパラメータは一般に、約１．９と２．１の間である。

【0074】

光ファイバは、中心コアと外側クラッド（たとえば中心コアを直接囲む）の間に位置する内側クラッドをも含む。内側クラッドは、半径ｒ_２、幅ｗ_２、および外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_２を有する。

【0075】

一部の実施形態では、内側クラッドの屈折率差Δｎ_２は、内側クラッドの幅ｗ_２に渡って一定である。内側クラッドの屈折率差Δｎ_２の絶対値（すなわち｜Δｎ_２｜）は一般に、約０．２×１０^−３より大きく、かつ２×１０^−３未満である。内側クラッドの幅ｗ_２は、約０．５ミクロンと２ミクロンの間である。

【0076】

デプレスドトレンチは一般に、内側クラッドと外側クラッド（たとえば内側クラッドを直接囲む）の間に位置する。デプレスドトレンチは、幅ｗ_３、半径ｒ_ｏｕｔ、および外側クラッドに対する屈折率差Δｎ_３を有する。

【0077】

一般に、用語「デプレスドトレンチ」は、外側クラッドの屈折率より実質上小さい屈折率を有する光ファイバの半径部分について述べるために用いられる。デプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は一般に、約−１５×１０^−３と−３×１０^−３（たとえば−１０×１０^−３と−５×１０^−３の間）である。デプレスドトレンチの幅ｗ_３は一般に、約３ミクロンと５ミクロンの間である。

【0078】

概して、屈折率差は、次式を使用してパーセンテージとして表すこともできる：

【数3】

ただし、ｎ（ｒ）は、半径方向位置の関数として比較屈折率値（たとえばデプレスドトレンチの屈折率ｎ_３）であり、ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}は、外側クラッドの屈折率値である。この数式は、屈折率が光ファイバの所与の区間に渡って変化する（すなわち屈折率が半径方向位置の関数として変化する）場合、または屈折率が所与の区間に渡って一定である場合に使用され得ることが当業者には認識されよう。

【0079】

外側クラッドは一般に、一定の屈折率を有することが当業者には認識されよう。そうではあるが、外側クラッドが一定でない屈折率を有する場合、屈折率差は一般に、外側クラッドの最も内側の部分（すなわち中心コアにも最も近く、光ファイバ内の光信号の伝搬に影響を及ぼし得る外側クラッドのその部分）に関して測定される。

【0080】

外側クラッドに対する一定の屈折率差は、次式を用いて、パーセンテージとして表すこともできる：

【数4】

ただし、ｎは、比較屈折率値（たとえばデプレスドトレンチの屈折率ｎ_ｔ）であり、ｎ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}は、外側クラッドの屈折率値である。

【0081】

本明細書では、デプレスドトレンチの体積ｖは、次式によって定義される：

【数5】

この式で、ｒ_ｅｘｔおよびｒ_ｉｎｔは、デプレスドトレンチのそれぞれ外半径および内半径であり、Δ％（ｒ）は、パーセンテージで表された外側クラッドに対するデプレスドトレンチの屈折率差である。この数式は、非矩形トレンチと矩形トレンチの両方の文脈で用いられ得ることが当業者には理解されよう。

【0082】

デプレスドトレンチが矩形形状（すなわちステップインデックスプロファイル）を有する場合、数式（上記）は、次式へと簡略化され得る：

【数6】

この式で、ｒ_ｅｘｔおよびｒ_ｉｎｔは、は、デプレスドトレンチのそれぞれ外半径および内半径であり、Δ％は、パーセンテージで表された外側クラッドに対するデプレスドトレンチの屈折率差である。

【0083】

したがって、内側クラッドを直接囲むデプレスドトレンチを含む光ファイバの一実施形態では、デプレスドトレンチは、次式によって定義された体積ｖ_３を有する：

【数7】

デプレスドトレンチの体積ｖ_３は一般に、約２００％・μｍ^２と１，２００％・μｍ^２の間（たとえば２５０％・μｍ^２と７５０％・μｍ^２の間）である。概して、第２のデプレスドトレンチの特性によって、低い曲げ損失の達成が促される。

【0084】

一実施形態では、内側クラッドの屈折率差Δｎ_２とデプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は、以下の不等式を満足する：
１０００×Δｎ_３＜−１．２９×（１０００×Δｎ_２）^２−１．６４×１０００×Δｎ_２−２．５１。

【0085】

特定の理論との結び付きなしに、本発明人は、内側クラッドの屈折率差Δｎ_２とデプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３のこの関係が、広帯域幅を保存しながら低い曲げ損失を達成することを見つけた。

【0086】

一部の実施形態では、光ファイバは８５０ナノメータの波長において、１５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合には０．１ｄＢ未満（たとえば０．０５ｄＢ未満）の曲げ損失、１０ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合には０．３ｄＢ未満（たとえば０．１ｄＢ未満）の曲げ損失、７．５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合には０．４ｄＢ未満（たとえば０．２ｄＢ未満）の曲げ損失、５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合には１ｄＢ未満（たとえば０．３ｄＢ未満）の曲げ損失を有する。

【0087】

一般に、この光ファイバは、従来技術のファイバより高い帯域幅を有する。具体的には、８５０ナノメータの波長において光ファイバは、６，０００ＭＨｚ・ｋｍ以上など、少なくとも１５００ＭＨｚ・ｋｍのＯＦＬ帯域幅を有し得る。より一般的には、光ファイバは、少なくとも１０，０００ＭＨｚ・ｋｍのＯＦＬ帯域幅を示す。

【0088】

しかし、上述されたように、ＯＦＬ帯域幅は、光ファイバの高データレートアプリケーションへの適性を評価するために使用される唯一のパラメータではない。高データレートアプリケーションへの光ファイバ性能を向上させるには、（たとえばコア−クラッド界面上の）光ファイバのクラッド効果を減少させることが重要である。

【0089】

光ファイバのクラッド効果は、外側マスクで得られる異モード遅延測定を使用して評価することもできる。たとえば、５０ミクロンの中心コア（すなわち５０±３ミクロンの中心コア直径、または２５±１．５ミクロンの半径）では、外側マスク０−２３ミクロン上の異モード遅延値は、ＦＯＴＰ−２２０規格の方法を使用して取得されてよい。この点で、外側マスク０−２３ミクロン（すなわち外側ＤＭＤ（０−２３ミクロン））上の異モード遅延値は、中心コア（すなわち０ミクロン）の中心から２３ミクロンまでの半径方向オフセット範囲に渡ってＤＭＤ方法を用いて測定される。換言すると、光ファイバの外側ＤＭＤ値を計算するとき、２３ミクロンより大きい半径方向オフセット値の信号は考慮されない。外側マスクの寸法は、より大きいまたは小さいコア径を有する光ファイバに合わせて変更され得ることが当業者には認識されよう。たとえば、より大きい寸法（たとえばより大きい内半径および外半径）を有するマスクが、６２．５ミクロンの直径コアを有するマルチモード光ファイバに対して使用され得る。同様に、より小さい寸法（たとえばより小さい内半径および外半径）を有するマスクが、５０ミクロン未満のコアを有するマルチモード光ファイバに対して使用され得る。

【0090】

外側ＤＭＤは、７５０メートルの光ファイバに渡って測定されたＤＭＤのプロットから生じる。使用される光源は、８５０ナノメータで放射するパルスＴｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザであってよい。光源は、４分の１の高さで４０ｐｓ未満のパルスを放射し、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ：二乗平均平方根）スペクトル幅は、０．１ナノメータ未満である。

【0091】

本発明による光ファイバの一実施形態は、外側ＤＭＤ遅延の改善を示す。具体的には、８５０ナノメータの波長において、この光ファイバの実施形態は一般に、約０．３３ｐｓ／ｍ未満（たとえば０．２５ｐｓ／ｍ未満）の外側ＤＭＤ値を示す。より一般的には、光ファイバの実施形態は、０．１４ｐｓ／ｍ以下の外側ＤＭＤ値を示す。

【0092】

一部の実施形態では、小さい外半径ｒ_ｏｕｔをもつデプレスドトレンチを使用する光ファイバは、高帯域および改善された曲げ損失を有する。光ファイバの屈折率プロファイルによって、中心コアと内側クラッドとデプレスドトレンチとの総計幅を制限しながら、大きいデプレスドトレンチ体積ｖ_３を使用することが可能となる。換言すると、光ファイバの屈折率プロファイルは、デプレスドトレンチの体積により高帯域および低い曲げ損失を達成するが、一般に小さいデプレスドトレンチ外半径ｒ_ｏｕｔを維持する。

【0093】

光ファイバが光プリフォームから製造される場合、外半径ｒ_ｏｕｔが小さくなるにつれて、ファイバ線引き後に取得され得る光ファイバの長さが長くなることが当業者には認識されよう。換言すると、デプレスドトレンチの外半径ｒ_ｏｕｔが小さくなるにつれて、単一の光プリフォームから生産され得る光ファイバは多くなる。さらに、外半径ｒ_ｏｕｔが小さい場合、中心コアのアルファインデックスプロファイルの品質を監視しやすくなる。したがって、光ファイバ製造コストを減少することができ、光ファイバ製造速度が増加され得る。

【0094】

一部の実施形態では、デプレスドトレンチの外半径ｒ_ｏｕｔは、約３２ミクロン以下（たとえば３０ミクロン以下）である。さらに、８５０ナノメータの波長でこの光ファイバの実施形態は、７．５ミリメートルの曲げ半径で２回巻いた場合には０．１ｄＢ以下（たとえば０．０１ｄＢ以下）の曲げ損失、５．５ミリメートルの曲げ半径で半回巻いた場合には０．１ｄＢ以下の曲げ損失、また０．１ｐｓ／ｎｍ以下（たとえば０．０６ｐｓ／ｎｍ以下）の外側ＤＭＤ遅延を示す。したがって、この光ファイバの実施形態は、制限された外半径ｒ_ｏｕｔで低い曲げ損失および高帯域を達成することを可能にする。さらに、この光ファイバの実施形態は、製造コストの減少および製造速度の向上を促す。

【0095】

別の実施形態によれば、本発明による光ファイバは、ＯＭ３規格に準拠する。具体的には、８５０ナノメータの波長において光ファイバは、（ｉ）２，０００ＭＨｚ・ｋｍより大きい実効モード帯域幅（ＥＭＢ）、（ｉｉ）０．３ｐｓ／ｍ未満のモード分散外側ＤＭＤ遅延、（ｉｉｉ）１，５００ＭＨｚ・ｋｍより大きいＯＦＬ帯域幅、および（ｉｖ）０．１８５と０．２１５の開口数を有する。

【0096】

一実施形態では、内側クラッドの屈折率差Δｎ_２およびデプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３は、以下の不等式の両方を満足する：
−１．８９×（１０００×Δｎ_２）^２−７．０３×（１０００×Δｎ_２）−９．９１＜１０００×Δｎ３、および
１０００×Δｎ_３＜−１．５３×（１０００×Δｎ_２）^２−３．３４×１０００×Δｎ_２−４．２５。

【0097】

この実施形態の光ファイバは、低い曲げ損失と共に、少なくとも約４，７００ＭＨｚ・ｋｍ（たとえば、１０，０００ＭＨｚ・ｋｍなど、少なくとも６，０００ＭＨｚ・ｋｍ）の帯域幅を有する。さらに、光ファイバのこの実施形態は一般に、ＯＭ４規格に準拠する。具体的には、８５０ナノメータの波長において、光ファイバは、（ｉ）少なくとも４，７００ＭＨｚ・ｋｍの実効モード帯域幅（ＥＭＢ）、（ｉｉ）０．１４ｐｓ／ｍ未満のモード分散外側ＤＭＤ遅延、（ｉｉｉ）３，５００ＭＨｚ・ｋｍより大きいＯＦＬ帯域幅、および（ｉｖ）０．１８５と０．２１５の間の開口数を有する。

【0098】

本発明は、表１に示された光ファイバプロファイルの実施形態を用いてよりよく理解されよう。表１（下記）は、本発明による光ファイバの実施形態の、シミュレーションされたファイバプロファイルパラメータおよび性能特性を示している。

【表1】

【0099】

表１の第１の列は、光ファイバの各実施形態の参照番号を示している。第２および第３の列はそれぞれ、内側クラッドの幅ｗ_２およびデプレスドトレンチの幅ｗ_３を示す。第４および第５の列はそれぞれ、内側クラッドの屈折率差Δｎ_２およびデプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３を示す。第６の列は、パーセンテージで表された、デプレスドトレンチの屈折率差Δ_３％を示す。第７の列は、デプレスドトレンチの体積ｖ_３を示す。最後の４つの列は、外側ＤＭＤ遅延、８５０ナノメータにおけるＯＦＬ帯域幅、８５０ｎｍにおいて５ミリメートル曲げ半径で２回巻いた場合の曲げ損失、および８５０ｎｍにおいて７．５ミリメートル曲げ半径で２回巻いた場合の曲げ損失を示す。

【0100】

例示的な光ファイバ１および２は、負の内側クラッド屈折率差Δｎ_２を有する。例示的な光ファイバ３から１１は、正の内側クラッド屈折率差Δｎ_２を有する。例１から１１は、デプレスドトレンチの体積ｖ_３を増加させると、曲げ損失が５ミリメートルの曲げ半径では０．０４１ｄＢに、７．５ミリメートルの曲げ半径では０．００８ｄＢに減少することを示している。さらに、外側ＤＭＤ遅延およびＯＦＬ帯域幅は、悪い影響を受けない。したがって、内側クラッドの屈折率差Δｎ_２およびデプレスドトレンチの屈折率差Δｎ_３を調整することによって、約０．０６ｐｓ／ｍの外側ＤＭＤ遅延、および１３２００ＭＨｚ・ｋｍより大きいＯＦＬ帯域幅を保存しながら、曲げ損失を低減させる。

【0101】

一実施形態によれば、本発明の光ファイバは、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６５１．１に準拠する。したがって、それは、５０ミクロンの中心コア直径（すなわち２５ミクロンの中心コア半径ｒ_１）、および／または０．２±０．０１５の開口数を有する。

【0102】

別の態様では、本発明は、本明細書に開示された、本発明による光ファイバの少なくとも一部を含むマルチモード光システムを包含する。具体的には、光システムは、少なくとも１００メートル（たとえば３００メートル）に渡って少なくとも１０Ｇｂ／ｓのデータレートを示すことができる。

【0103】

この光ファイバは、最終プリフォームから線引きすることによって製造されてよい。

【0104】

最終プリフォームは、１次プリフォームに外側オーバークラッド層（すなわちオーバークラッドプロセス）を設けることによって製造されてよい。外側オーバークラッド層は一般に、ドープされた、またはドープされない天然または合成の石英ガラスからなる。外側オーバークラッド層を提供するためにいくつかの方法を使用することができる。

【0105】

方法の第１の実施形態では、外側オーバークラッド層は、熱の影響により１次プリフォームの外側周縁で天然または合成シリカ粒子を付着しまたはガラス化することによって提供されてよい。こうしたプロセスは、たとえば米国特許第５，５２２，００７号、第５，１９４，７１４号、第６，２６９，６６３号および第６，２０２，４４７号から知られている。

【0106】

方法の別の実施形態では、１次プリフォームは、シリカスリービングチューブを使用してオーバークラッドされてよく、このシリカスリービングチューブはドープされてもよいし、ドープされなくてもよい。次いで、このスリービングチューブは、１次プリフォームへとコラプスされてよい。

【0107】

方法の別の実施形態では、オーバークラッド層は、外付け気相蒸着法（ＯＶＤ：Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって適用されてよい。ここで、まずスート層が、１次プリフォームの外周縁部に付着され、次いでスート層はガラス化されて、ガラスが形成される。

【0108】

１次プリフォームは、外付け気相蒸着法（ＯＶＤ）および気相軸付け法（ＶＡＤ：Ｖａｐｏｒ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）など、外付け気相蒸着技法によって製造されてよい。あるいは、１次プリフォームは、内付け蒸着技法によって製造されてよく、この内付け蒸着技法では、ガラス層は、改良型化学気相蒸着法（ＭＣＶＤ：Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、炉式化学気相蒸着法（ＦＣＶＤ：Ｆｕｒｎａｃｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）およびプラズマ化学気相蒸着法（ＰＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）など、ドープまたは非ドープ石英ガラスの基材チューブの内側表面に付着される。

【0109】

例を挙げると、１次プリフォームは、ＰＣＶＤプロセスを使用して製造されてよく、このＰＣＶＤプロセスは、中心コアの勾配屈折率プロファイルを正確に制御することができる。

【0110】

たとえばデプレスドトレンチは、化学気相蒸着プロセスの一環として基材チューブの内側表面に付着されてよい。より一般的には、デプレスドトレンチは、（ｉ）勾配屈折率中心コアの付着のための内付け蒸着プロセスの開始点としてフッ素ドープ基材チューブを使用することによって、または（ｉｉ）勾配屈折率中心コアに渡ってフッ素ドープ石英管にスリービングすることによって製造されてよく、この勾配屈折率中心コアはそれ自体、外付け蒸着プロセス（たとえばＯＶＤやＶＡＤ）を使用して製造されてよい。したがって、結果として生じるプリフォームから製造された構成ガラス繊維は、その中心コアの周縁部に位置するデプレスドトレンチを有してよい。

【0111】

上述されたように、１次プリフォームは、フッ素ドープ基材チューブを使用して内付け蒸着プロセスによって製造されてよい。付着された層を含む、結果として生じるチューブは、デプレスドトレンチの厚さを増し、またはその幅に渡って変化する屈折率を有するデプレスドトレンチを作成するために、１つまたは複数の追加のフッ素ドープ石英管によってスリービングされてよい。必要ではないが、１つまたは複数の追加のスリービングチューブ（たとえばフッ素ドープ基材チューブ）が、オーバークラッドステップが実施される前に１次プリフォームへとコラプスされてよい。スリービングおよびコラプスプロセスは、ジャケッティングと呼ばれることもあり、１次プリフォームの外側に複数のガラス層を構築するために繰り返されてよい。

【0112】

明細書および／または図では、本発明の一般的な実施形態について開示されている。本発明は、こうした実施形態に限定されない。用語「および／または」の使用は、リストされた関連するアイテムのいずれか、およびその１つまたは複数のすべての組合せを含むものである。図は、概略的な図であり、したがって、必ずしも一定の尺度で描かれていない。特に示されていない限り、特定の用語は、限定のためではなく、一般的で説明的な意味で用いられている。

【図1】

【図2】