特許 6149295 大有効面積光ファイバ

(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】6149295

(24)【登録日】2017年6月2日

(45)【発行日】2017年6月21日

(54)【発明の名称】大有効面積光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/028 20060101AFI20170612BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20170612BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/028

   G02B6/036

【請求項の数】8

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-511449(P2014-511449)

(86)(22)【出願日】2012年5月15日

(65)【公表番号】特表2014-517343(P2014-517343A)

(43)【公表日】2014年7月17日

(86)【国際出願番号】US2012037887

(87)【国際公開番号】WO2012158667

(87)【国際公開日】20121122

【審査請求日】2015年5月12日

(31)【優先権主張番号】61/487,351

(32)【優先日】2011年5月18日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100090468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐久間 剛

(72)【発明者】

【氏名】リー，ミンジュン

【審査官】 奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１０−５１５９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０２１０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０６５４９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０６３６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７８５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１６１８１１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／０２− ６／０３６

Ｇ０２Ｂ ６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラスコア及び前記ガラスコアを囲んで前記ガラスコアに直に接しているガラスクラッド層を有する光ファイバにおいて、
前記ガラスコアが、
約１６μｍ＜Ｒ_ｃ＜５０μｍの、半径Ｒ_ｃ、
１５５０ｎｍの波長においてアルファ値が約１.０以上で約１０より小さい分布屈折率プロファイル、
前記ガラスクラッド層に対する約０.２％から約０.７５％の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％、及び
約１５０μｍ^２以上の有効面積、
を有し、
前記ガラスコアは１５５０ｎｍの波長においてＸ個のモードで光信号の伝搬及び伝送をサポートする、ここでＸは１より大きく、１１０以下の整数である、
及び
前記ガラスクラッド層が、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｃｌ最大％であるような、最大相対屈折率Δ_ｃｌ最大％を有する、及び
前記光ファイバが１５５０ｎｍの波長において約０.１５ｎｓ/ｋｍ以下のＲＭＳパルス広がりを有し、ここで前記ＲＭＳパルス広がりとは、前記ガラスコア内を伝搬する前記光信号の前記Ｘ個のモード間の遅延である、
ことを特徴とする光ファイバ。

【請求項2】

ガラスコア及び前記ガラスコアを囲んで前記ガラスコアに直に接しているガラスクラッド層を有する光ファイバにおいて、
前記ガラスコアが、
約１２μｍから約５０μｍの半径Ｒ_ｃ、
１５５０ｎｍの波長においてアルファ値が約１.０以上で約１０より小さい分布屈折率プロファイル、
前記ガラスクラッド層に対する約０.２％から約０.７５％の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％、及び
約１５０μｍ^２以上の有効面積、
を有し、
前記ガラスコアは１５５０ｎｍの波長においてＸ個のモードで光信号の伝搬及び伝送をサポートする、ここでＸは１より大きく、１１０以下の整数である、
及び
前記ガラスクラッド層が、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｃｌ最大％であるような最大相対屈折率Δ_ｃｌ最大％を有し、Δ_Ｌ最小％＜Δ_ｃｌ最大％であるような相対屈折率Δ_Ｌ最小％をもつ低屈折率リングを含み、
前記光ファイバが１５５０ｎｍの波長において約０.１５ｎｓ/ｋｍ以下のＲＭＳパルス広がりを有し、ここで前記ＲＭＳパルス広がりとは、前記ガラスコア内を伝搬する前記光信号の前記Ｘ個のモード間の遅延である、
ことを特徴とする光ファイバ。

【請求項3】

ガラスコア及び前記ガラスコアを囲んで前記ガラスコアに直に接しているガラスクラッド層を有する光ファイバにおいて、
前記ガラスコアが、
約１２μｍから約５０μｍの半径Ｒ_ｃ、
１５５０ｎｍの波長においてアルファ値が約２.０以下の分布屈折率プロファイル、
前記ガラスクラッド層の外層クラッドに対する約０.２％から約０.７５％の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％、及び
１５０μｍ^２以上の有効面積、
を有し、
前記ガラスコアは１５５０ｎｍの波長においてＸ個のモードで光信号の伝搬及び伝送をサポートする、ここでＸは１より大きく、１１０以下の整数である、
及び
前記ガラスクラッド層が、
前記ガラスコアを囲んで前記ガラスコアに直に接している内層クラッドであって、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｉｃ％であるような、相対屈折率Δ_ｉｃ％を有する内層クラッド、
前記内層クラッドを囲んで前記内層クラッドに直に接している低屈折率リング、及び
前記低屈折率リングを囲んで前記低屈折率リングに直に接している前記外層クラッド、
を有し、
前記低屈折率リングが前記外層クラッドに対する最小相対屈折率Δ_Ｌ最小％を有し、
前記外層クラッドが、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｏｃ最大％＞Δ_Ｌ最小％であるような、純石英ガラスに対する最大相対屈折率Δ_ｏｃ最大％を有し、
前記光ファイバが１５５０ｎｍの波長において約０.１５ｎｓ/ｋｍ以下のＲＭＳパルス広がりを有し、ここで前記ＲＭＳパルス広がりとは、前記ガラスコア内を伝搬する前記光信号の前記Ｘ個のモード間の遅延である、
ことを特徴とする光ファイバ。

【請求項4】

ガラスコア及び前記ガラスコアを囲んで前記ガラスコアに直に接しているガラスクラッド層を有する光ファイバにおいて、
前記ガラスコアが、
約６μｍから約１６μｍの半径Ｒ_ｃ、
前記ガラスクラッド層に対する約０.２％から約０.５％の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％、
１５５０ｎｍの波長においてアルファ値が１０以上のステップ屈折率プロファイル、及び
約１５０μｍ^２以上の有効面積、
を有し、
前記ガラスコアは１５５０ｎｍの波長においてＸ個のモードで光信号の伝搬及び伝送をサポートする、ここでＸは１より大きく、２５以下の整数である、
前記光ファイバの理論カットオフ波長は前記光信号のＬＰ_１１モードに対して１５００ｎｍ以上である、
及び
前記ガラスクラッド層が、
Δ_ｃ最大％＞Δ_ｃｌ最大％であるような、最大相対屈折率Δ_ｃｌ最大％、
前記ガラスコアを囲む低屈折率リング、及び
前記低屈折率リングを囲んで前記低屈折率リングに直に接している外層クラッド、
を有し、
前記低屈折率リングは前記外層クラッドに対する最小相対屈折率Δ_Ｌ最小％を有し、
前記外層クラッドが、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｏｃ最大％＞Δ_Ｌ最小％であるような、純石英ガラスに対する最大相対屈折率Δ_ｏｃ最大％を有し、
前記光ファイバが１５５０ｎｍの波長において約０.１５ｎｓ/ｋｍ以下のＲＭＳパルス広がりを有し、ここで前記ＲＭＳパルス広がりとは、前記ガラスコア内を伝搬する前記光信号の前記Ｘ個のモード間の遅延である、
ことを特徴とする光ファイバ。

【請求項5】

前記ガラスコアの前記有効面積が約２００μｍ^２以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ。

【請求項6】

前記アルファ値が１５５０ｎｍの波長において約１.９以上で約２.１以下であることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ。

【請求項7】

前記光ファイバが１５５０ｎｍの波長において１ｄＢ以下のピンアレイ曲げ損失を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ。

【請求項8】

１５５０ｎｍの波長において前記アルファ値が約１.９以上で約２.１以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の説明】

【0001】

本出願は２０１１年５月１８日に出願された米国仮特許出願第６１/４８７３５１号の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記特許出願の明細書の内容に依存し、その明細書の内容は全体が本明細書に参照として含められる。

【技術分野】

【0002】

本明細書は、全般に光ファイバに関し、さらに詳しくは、大有効面積を有し、非線形性が低められた、光ファイバに関する。

【背景技術】

【0003】

長距離にわたる大パワー伝送を提供する光遠距離通信システムには一般に光増幅器技術及び波長分割多重（ＷＤＭ）技術が用いられる。大パワー及び長距離の定義は、ビットレート、ビットエラーレート、多重化方式及び、おそらく、光増幅器が指定されている、特定の遠距離通信システムの文脈においてのみ有意である。一般に、ファイバ非線形性がそのような高速長距離ＷＤＭ遠距離通信システムに対する基本的制限要因である。例えば、いくつかの用途において、光ファイバ内を伝搬される１ｍＷ以下の単一パワーレベルは、自己位相変調、４光波混合、相互位相変調及び非線形散乱過程を含む、非線形効果に敏感であり得る。これらの非線形効果のそれぞれはＷＤＭ遠距離通信システム内を伝搬している光信号の劣化を引きおこし得る。

【0004】

ファイバの非線形性は、光ファイバのパワー密度が光ファイバの有効面積に反比例するから、有効面積を大きくすることで低めることができる。しかし、光ファイバの有効面積の増大は一般に（マイクロ及びマクロの両方の）誘起曲げ損失を増大させ、この結果、光ファイバ内を伝搬している光信号の減衰を増大させる。したがって、ファイバの有効面積を大きくすることによって従来の単一モード伝送光ファイバの非線形性を低めることができる能力は、ファイバ内を伝搬している光信号の基本モードに対する曲げ損失の対応する増大によって制限される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、非線形性が低められ、かつ曲げ損失が減じられる、伝送光ファイバのための別の設計が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態にしたがえば、光ファイバはガラスコア及びガラスコアを囲んでガラスコアに直に接しているガラスクラッド層を有することができる。ガラスコアは約１２μｍから約５０μｍの半径Ｒ_ｃ（例えば、１６μｍ＜Ｒ_ｃ＜５０μｍ）及び１５５０ｎｍの波長においてアルファ値が約１.０以上で約１０未満の分布屈折率プロファイルを有することができる。ガラスクラッド層に対するコアの最大相対屈折率Δ_ｃ最大％は約０.２％から約０.７５％とすることができる。コアの有効面積は約１５０μｍ^２以上とすることができる。ガラスコアは１５５０ｎｍの波長においてＸ個のモードで光信号の伝搬及び伝送をサポートすることができる。ここで、Ｘは１より大きく、１１０以下の整数である。ガラスクラッド層は、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｃｌ最大％であるような、最大相対屈折率Δ_ｃｌ最大％を有することができ、光ファイバは１５５０ｎｍの波長において約０.１５ｎｓ/ｋｍ以下のＲＭＳパルス広がりを有する。

【0007】

別の実施形態において、光ファイバはガラスコア及びガラスコアを囲んでガラスコアに直に接しているガラスクラッド層を有する。ガラスコアは約１２μｍから約５０μｍの半径Ｒ_ｃ（例えば、１６μｍ＜Ｒ_ｃ＜５０μｍ）及びアルファ値が１５５０ｎｍの波長において約１.９以上で約２.１以下の分布屈折率プロファイルを有することができる。ガラスクラッド層の外層クラッドに対するコアの最大相対屈折率Δ_ｃ最大％は約０.２％から約０.７５％とすることができる。コアの有効面積は約１５０μｍ^２以上とすることができる。ガラスコアは１５５０ｎｍの波長においてＸ個のモードで光信号の伝搬及び伝送をサポートすることができる。ここで、Ｘは１より大きく、１１０以下の整数である。ガラスクラッド層はガラスコアを囲んでガラスコアに直に接している内層クラッドを有する。内層クラッドはΔ_ｃ最大％＞Δ_ｉｃ最大％であるような相対屈折率Δ_ｉｃ％を有することができる。低屈折率リングが内層クラッドを囲んで内層クラッドに直に接することができる。外層クラッドが低屈折率リングを囲んで低屈折率リングに直に接することができる。低屈折率リングは外層クラッドに対する最小相対屈折率Δ_Ｌ最小％を有し、外層クラッドは、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｏｃ最大％＞Δ_Ｌ最小％であるような純石英ガラスに対する最大相対屈折率Δ_ｏｃ最大％を有する。光ファイバは、１５５０ｎｍの波長において約０.１５ｎｓ/ｋｍ以下のＲＭＳパルス広がりを有する。

【0008】

また別の実施形態において、光ファイバはガラスコア及び、ガラスコアを囲んでガラスコアに直に接している、ガラスクラッド層を有する。ガラスコアは、約６μｍから約１６μｍの半径Ｒ_ｃを有することができる。コアの最大相対屈折率Δ_ｃ最大％はガラスクラッド層に対して約０.２％から約０.５％とすることができる。コアは１５５０ｎｍの波長においてアルファ値が１０以上のステップ屈折率プロファイルを有することができる。コアの有効面積は約１５０μｍ^２以上とすることができ、ガラスコアは１５５０ｎｍ以上の波長においてＸ個のモードで光信号の伝搬及び伝送をサポートすることができる。ここで、Ｘは１より大きく、２５以下である。光ファイバの理論カットオフ波長は光信号のＬＰ_１１モードに対して１５５０ｎｍ以上である。ガラスクラッド層は、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｃｌ最大％であるような最大相対屈折率Δ_ｃｌ最大％を有することができる。本実施形態の光ファイバのガラスクラッド層は必要に応じて低屈折率リングも有することができる。

【0009】

本発明のさらなる特徴及び利点は以下の詳細な説明に述べられ、ある程度は、当業者にはその説明から容易に明らかであろうし、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲を、また添付図面も、含む本明細書に説明される実施形態を実施することによって認められるであろう。

【0010】

上述の全般的説明及び以下の詳細な説明がいずれも様々な実施形態を説明し。特許請求される主題の本質及び特質を理解するための概要または枠組みの提供が目的とされていることは当然である。添付図面は様々な実施形態のさらに深い理解を提供するために含められ、本明細書に組み入れられて本明細書の一部をなす。図面は本明細書に説明される様々な実施形態を示し、記述とともに、特許請求される主題の原理及び動作の説明に役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本明細書に説明される１つ以上の実施形態にしたがう、光ファイバの断面を簡略に示す。

【図2A】図２Ａは、本明細書に示され、説明される、１つ以上の実施形態にしたがう、図１の光ファイバの相対屈折率プロファイルを簡略に示す。

【図2B】図２Ｂは、本明細書に示され、説明される、１つ以上の実施形態にしたがう、図１の光ファイバの別の相対屈折率プロファイルを簡略に示す。

【図3】図３は、本明細書に説明される１つ以上の実施形態にしたがう、光ファイバの断面を簡略に示す。

【図4A】図４Ａは、本明細書に示され、説明される、１つ以上の実施形態にしたがう、低屈折率リングをもつ光ファイバの相対屈折率プロファイルを簡略に示す。

【図4B】図４Ｂは、本明細書に示され、説明される、１つ以上の実施形態にしたがう、低屈折率リングをもつ光ファイバの相対屈折率プロファイルを簡略に示す。

【図5】図５は、１５５０ｎｍの波長におけるΔ_ｃ最大％値が異なる様々な光ファイバについて、パルス広がり（ｙ軸）をアルファ値（ｘ軸）の関数としてグラフで示す。

【図6】図６は、Δ_ｃ最大％値が異なる光ファイバについて、パルス広がり（ｙ軸）を波長（ｘ軸）の関数としてグラフで示す。

【発明を実施するための形態】

【0012】

長距離伝送ファイバとして用いるための光ファイバの、それらの例が添付図面に示される、実施形態をここで詳細に参照する。可能であれば必ず、図面を通して同じ参照数字が同じかまたは同様の要素を指して用いられる。長距離伝送ファイバとして用いるための光ファイバの一実施形態が図１に断面で簡略に示される。光ファイバは一般にガラスクラッド層で囲まれたガラスコアを有する。ガラスコアは一般に約６μｍから約５０μｍの半径Ｒ_ｃ及びガラスクラッド層に対する約０.２％から約０.５％の最大相対屈折率Δ_ｃ最大を有する。ガラスコアの有効面積は約１５０μｍ^２以上である。ガラスコアは一般に１５５０ｎｍにおいてＸ個のモードで光信号の伝送及び伝搬をサポートすることができ、Ｘは、１より大きく、１１０以下の整数である。ガラスクラッド層は一般にΔ_ｃ最大＞Δ_ｃｌ最大であるような最大相対屈折率Δ_ｃｌ最大を有する。光ファイバ及び光ファイバの特性が本明細書において添付図面を特に参照してさらに詳細に説明される。

【0013】

光ファイバを説明するため、以下の術語が本明細書に用いられる。

【0014】

術語「屈折率プロファイル」は、本明細書に用いられるように、屈折率または相対屈折率とファイバの半径の間の関係である。

【0015】

術語「相対屈折率」は、本明細書に用いられるように、

【数1】

【0016】

と定義される。ここでｎ(ｒ)は、別途に指定されない限り、半径ｒにおける屈折率である。相対屈折率は、別途に指定されない限り、１５５０ｎｍにおいて定められる。一態様において、基準屈折率ｎ_基準は石英ガラスの屈折率である。別の態様において、ｎ_基準はクラッド層の最大屈折率である。本明細書に用いられるように、別途に指定されない限り、相対屈折率はΔで表され、その値は「％」単位で与えられる。ある領域の屈折率が基準屈折率ｎ_基準より小さい場合、相対屈折率パーセントは負であって、陥没領域または陥没屈折率を有すると称され、最小相対屈折率は、別途に指定されない限り、屈折率が最も負の点において計算される。ある領域の屈折率が基準屈折率ｎ_基準より大きい場合、相対屈折率パーセントは正であって、その領域は隆起している、または正屈折率を有するということができる。

【0017】

術語「上げドーパント」は、本明細書に用いられるように、純粋なアンドープＳｉＯ_２に対してガラスの屈折率を上げるドーパントを指す。術語「下げドーパント」は、本明細書に用いられるように、純粋なアンドープＳｉＯ_２に対してガラスの屈折率を下げる性質を有するドーパントである。上げドーパントは、上げドーパントではない１つ以上の他のドーパントがともなう場合、負の相対屈折率を有する光ファイバの領域に存在することができる。同様に、正の相対屈折率を有する光ファイバの領域に上げドーパントではない１つ以上の他のドーパントが存在することができる。下げドーパントは、下げドーパントではない１つ以上の他のドーパントがともなう場合、正の相対屈折率を有する光ファイバの領域に存在することができる。同様に、負の相対屈折率を有する光ファイバの領域に下げドーパントではない１つ以上の他のドーパントが存在することができる。

【0018】

本明細書に用いられるように、光ファイバの「有効面積」は光が伝搬する光ファイバの面積であり、

【数2】

【0019】

と定義される。ここで、Ｅはファイバ内を伝搬する光に付随する電場であり、ｒはファイバの半径である。有効面積は、別途に指定されない限り、１５５０ｎｍの波長において決定される。

【0020】

モードフィールド径（ＭＦＤ）は単一モードファイバ内を伝搬している光のスポット径またはビーム幅の尺度である。モードフィールド径は、光源波長、ファイバコア半径及びファイバ屈折率プロファイルの関数である。ＭＦＤはピーターマン(Peterman)II法を用いて測定され、

【数3】

【0021】

及び

【数4】

【0022】

である。ここで、Ｅはファイバ内の電場分布であり、ｒはファイバの半径である。

【0023】

あるモードのカットオフ波長は、その波長より短い波長ではそのモードの光ファイバ内の伝搬がとまる最短波長である。単一モードファイバのカットオフ波長は、光ファイバが１つの伝搬モードしかサポートしないであろう、最短波長である。単一モードファイバのカットオフ波長は高次モードの中で最長のカットオフ波長に対応する。一般に最長カットオフ波長はＬＰ_１１モードのカットオフ波長に相当する。動作波長がカットオフ波長より短ければ、多モード動作がおこり得るし、別の分散源の導入がファイバの情報搬送容量を制限し得る。数学的定義は、ヨイノーム(Jeunhomme)著，「単一モード光学(Single Mode Fiber Optics)」，（米国ニューヨーク），マーセル・デッカー(Marcel Dekker)，１９９０年，ｐ.３９〜４４に見ることができ、モード伝搬定数が外層クラッド内の平面波伝搬定数に等しくなる波長として理論ファイバカットオフが説明されている。この理論波長は直径変化がない無限長の完全に真っ直ぐなファイバについて妥当である。

【0024】

ケーブルカットオフ波長または「ケーブルカットオフ」は、ＥＩＡ-４５５-１７０伝送パワーによる単一モードファイバのケーブルカットオフ波長、すなわち「ＦＯＴＰ-１７０」に説明される、２２ｍケーブルカットオフ試験で近似され得る。ケーブルカットオフは、本明細書に説明されるように、上記の近似試験を用いて得られた値を意味する。

【0025】

本明細書に用いられるように、「少数モードファイバ」は、単一モードより多くのモードであるが通常の多モードファイバよりは少ないモードの伝搬をサポートするファイバを指す。特に、「少数モードファイバ」は、ケーブルカットオフ測定において定められるような２２ｍより長いファイバ長においてファイバが１つより多くの伝搬モードをサポートすることを意味する。少数モードファイバは理論カットオフ波長が長いファイバを設計することによって得ることができる。

【0026】

光ファイバの曲げ耐性または曲げ性能は、規定された試験条件下でファイバを通って伝搬している光の誘起減衰によって測定することができる。本明細書に説明される光ファイバの曲げ性能は、曲げに対する光ファイバの相対耐性を比較するための、ピンアレイ曲げ試験を用いて測定されている。この試験を実施するため、本質的に誘起曲げ損失のない光ファイバについて減衰が測定される。次いで、光ファイバはピンアレイを巡って編まれ、減衰が再び測定される。一般にｄＢ単位で表される、曲げによって誘起される減衰は２つの減衰測定値の間の差である。ピンアレイは単列に配置され、平坦面上の固定垂直位置に保持された、１０本一組の円柱形ピンである。ピンの中心間隔は５ｍｍである。ピン直径は０.６７ｍｍである。光ファイバは隣り合うピンの一方の側から他方の側へと巡らされる。試験中、光ファイバは、ファイバが接触しているピンの外周部分に光ファイバを合わせるに十分な張力の下におかれる。試験は光ファイバのマクロ曲げ耐性に関わる。

【0027】

術語「αプロファイル」または「アルファプロファイル」は、本明細書に用いられるように、ｒを半径として式：

【数5】

【0028】

にしたがう、「％」単位のΔを用いて表される、相対屈折率を指す。ここで、Δ_０はコアの半径であり、ｒはｒ_ｉ≦ｒ≦ｒ_ｆの範囲にあり、Δは上で定義された通りであり、ｒ_ｉはαプロファイルの始点であり、ｒ_ｆはαプロファイルの終点であって、αは実数の指数である。ステップ屈折率プロファイルに対し、アルファ値は１０以上である。分布屈折率プロファイルに対し、アルファ値は１０より小さい。術語「放物型」は、本明細書に用いられるように、コア内の１つ以上の点において２.０のα値から若干変動し得る、実質的に放物線形状の屈折率プロファイルを、また僅かな偏差及び／または中心線ディップを有するプロファイルも、含む。

【0029】

ファイバの波長分散または分散は、材料分散、導波路分散及びモード間分散の総和である。

【0030】

本明細書で別途に指定されない限り、光ファイバの上掲の特性は１５５０ｎｍにおいて測定されている。

【0031】

図１を参照すれば、本明細書に説明される１つ以上の実施形態にしたがう、光ファイバ１００のガラス部分の断面が簡略に示されている。光ファイバ１００は一般にクラッド層１０４に囲まれてクラッド層１０４に直に接しているコア１０２を有する。本明細書に図示され、説明される実施形態において、コア１０２及びクラッド層１０４は一般にシリカ、具体的には石英ガラスを含む。光ファイバ１００の断面は一般にコア１０２の中心に関して回転対称とすることができ、コア１０２は半径Ｒ_ｃを有することができる。本明細書に説明される実施形態において、コア１０２の半径Ｒ_ｃは約６μｍ以上で約５０μｍ以下である。クラッド層１０４はコア１０２を囲み、半径Ｒ_ｃから半径Ｒ_ｃｌまで広がり、よってクラッド層は径方向厚さＴ_ｃｌ＝Ｒ_ｃｌ−Ｒ_ｃを有する。本明細書に説明されるいくつかの実施形態において、半径Ｒ_ｃｌ（すなわち光ファイバ１００のガラス部分の半径）は約１２５μｍである。しかし、クラッド層１０４の寸法は、半径Ｒ_ｃｌが１２５μｍより大きくなり得るかまたは１２５μｍより小さくなり得るように、調節され得ることは当然である。

【0032】

本明細書に説明される実施形態において、コア１０２はクラッド層１０４に対する最大相対屈折率Δ_ｃ最大％を有し、クラッド層１０４は、Δ_ｃ最大％＞Δ_ｃｌ最大％であるような、純石英ガラスに対する最大相対屈折率Δ_ｃｌ最大％を有する。

【0033】

本明細書に図示され、説明される実施形態において、コア１０２は純石英ガラス（ＳｉＯ_２）または純粋なアンドープ石英ガラスに対してガラスコアの屈折率を上げる１つ以上のドーパントを有する石英ガラスを含む。コアの屈折率を上げるに適するドーパントには、限定ではなく、ＧｅＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_５，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｎｂ_２Ｏ_３，Ｔａ_２Ｏ_５及び／またはこれらの組合せがある。本明細書に説明される実施形態において、コア１０２は、コア１０２の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％が約０.２％から約０.７５％、さらに好ましくは約０.３％から約０.５％、さらに一層好ましくは約０.３５％から約０.５％、最も好ましくは約０.４％から約０.５％になるような、十分な量のドーパントを含有する。

【0034】

本明細書に説明される実施形態において、コア１０２はステップ屈折率プロファイルまたは分布屈折率プロファイル（すなわちαプロファイル）を有することができる。例えば、一実施形態において、コア１０２は、図２Ａに簡略に示されるように、ステップ屈折率プロファイルを有する。これらの実施形態においてコアの半径Ｒ_ｃは約６μｍから約１６μｍであり、プロファイルのα値は１０以上、さらに好ましくは１５以上、さらに一層好ましくは２０以上である。

【0035】

他の実施形態において、コア１０２は、図２Ｂに示されるように、１５５０ｎｍの波長において、α値が１以上で１０より小さく、好ましくは約１.９以上で約２.１以下、さらに好ましくは約１.９７以上で約１.９８以下の、アルファプロファイルをもつ分布屈折率を有することができる。コア１０２がアルファプロファイルを有する実施形態において、コア１０２の半径Ｒ_ｃは約１２μｍ以上で約５０μｍ以下である。

【0036】

図１に示される光ファイバ１００の実施形態において、クラッド層１０４は、コア１０２の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％がクラッド層１０４の最大相対屈折率Δ_ｃｌ最大％より大きい限り、純石英ガラス（ＳｉＯ_２）、クラッド層１０４が「上げドープ」されている場合のように、屈折率を上げる１つ以上のドーパント（例えば、ＧｅＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_５，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｎｂ_２Ｏ_３及び／またはＴａ_２Ｏ_５）を含む石英ガラス、または内層クラッドが「下げドープ」されている場合のように、フッ素のような、屈折率を下げるドーパントを含む石英ガラスを含むことができる。例えば、一実施形態において、クラッド層は純石英ガラスである。また別の実施形態において、内層クラッドは、ＧｅＯ_２，ＴｉＯ_２または同様の上げドーパントで上げドープされた石英ガラスを含むことができる。

【0037】

図３及び４Ａ〜４Ｂを次に参照すれば、別の実施形態の光ファイバ１０１が簡略に示されている。光ファイバ１０１は一般に、上述したように、分布屈折率プロファイルまたはステップ屈折率プロファイルをもつコア１０２及びクラッド層１０４を有する。しかし、本実施形態においては、クラッド層１０４が少なくとも低屈折率リング１０８及び外層クラッド１１０を有する。クラッド層１０４は必要に応じて、図３に示されるように、内層クラッド１０６も有することができる。詳しくは、コア１０２が分布屈折率プロファイルを有する光ファイバ１０１の実施形態において、低屈折率リング１０８は、図３及び４Ａに示されるように、内層クラッド１０６によってコア１０２から隔てることができる。あるいは、低屈折率リング１０８は、図４Ｂに簡略に示されるように、コア領域を囲んでコア領域に直に接することができる。同様に、コア１０２がステップ屈折率プロファイルを有する光ファイバ１０１の実施形態において、低屈折率リング１０８はコア１０２を囲んでコア１０２に直に接することができ（クラッド層は内層クラッドを有していない）、あるいは低屈折率リング１０８は、図３に示されるように、コア１０２と低屈折率リングの間に配置された内層クラッド１０２によってコア１０２から隔てることができる。

【0038】

内層クラッド１０６は、含められている場合、コア１０２を囲んでコア１０２に直に接していて、コア１０２の半径Ｒ_ｃから半径Ｒ_ｉｃまで広がり、よって内層クラッド１０６は、本明細書に説明される実施形態では約１μｍから約５μｍの、径方向厚さＴ_ｉｃ＝Ｒ_ｉｃ−Ｒ_ｃを有する。

【0039】

内層クラッド１０６は、純石英ガラス（ＳｉＯ_２）、内層クラッド１０６が「上げドープ」されている場合のように、屈折率を上げる１つ以上のドーパント（例えば、ＧｅＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_５，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｎｂ_２Ｏ_３及び／またはＴａ_２Ｏ_５）を含む石英ガラス、または内層クラッドが「下げドープ」されている場合のように、フッ素のような、屈折率を下げるドーパントを含む石英ガラスを含むことができる。本明細書に説明される光ファイバ１０１の実施形態において、内層クラッド１０６の相対屈折率Δ_ｉｃ％は、図４に示されるように、コア１０２の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％より小さい。本明細書に説明される実施形態において、内層クラッドの相対屈折率Δ_ｉｃ％は約０％から約０.２％、さらに好ましくは約０％から約０.１％である。

【0040】

低屈折率リング１０８は、コア１０２を囲む、シリカベースガラスの環状領域である。低屈折リング１０８は、本明細書でさらに詳細に説明されるように、光ファイバ１０１の曲げ性能のさらなる向上に役立つ。クラッド層１０４が内層クラッド１０６を有する実施形態において、内層クラッド１０６はコア１０２と低屈折リング１０８の間に配置され、よって低屈折リング１０８はコア１０２から隔てられる（すなわち低屈折リング１０８はコア１０２に直に接していない）。低屈折率リング１０８が内層クラッド１０６によってコア１０２から隔てられ、コアがアルファプロファイルをもつ分布屈折率を有する実施形態において、コアのアルファ値は１５５０ｎｍの波長において約１以上で約１０より小さく、さらに好ましくは１５５０ｎｍの波長において約１.９以上で約２.１以下に、さらに一層好ましくは１５５０ｎｍの波長において約１.９７以上で約１.９８以下に、することができる。

【0041】

しかし、内層クラッドを含まずにクラッド層１０４が形成されている（すなわちＴ_ｉｃ＝０の）実施形態においては、低屈折率リング１０８がコア１０２を囲んでコア１０２に直に接していて、コアはアルファプロファイルをもつ分布屈折率を有し、コアのアルファ値は１５５０ｎｍの波長において約２.０以下、さらに好ましくは１５５０ｎｍの波長において１.９７以上で約１.９８以下である。

【0042】

本明細書に説明される実施形態において、低屈折率リング１０８は半径Ｒ_ｉｃから半径Ｒ_Ｌまで広がり、よって低屈折率リングの径方向厚さはＴ_Ｌ＝Ｒ_Ｌ−Ｒ_ｉｃである。しかし、Ｔ_ｉｃ＝０の（すなわち光ファイバ１０１が内層クラッド１０６を含まずに形成されている）実施形態においては、径方向厚さはＴ_Ｌ＝Ｒ_Ｌ−Ｒ_ｃである。一般に、低屈折率リング１０８の径方向厚さＴ_Ｌは約２μｍから約１５μｍである。

【0043】

低屈折率リング１０８は一般に、純石英ガラスに対して低屈折率リング１０８の屈折率を小さくするために下げドープされた、石英ガラスを含む。例えば、低屈折率リング１０８は、フッ素、ホウ素及び／またはこれらの組合せで、下げドープすることができる。本明細書に説明される実施形態において、低屈折率リング１０８は、低屈折率リングの最小相対屈折率（Δ_Ｌ最小％）が純石英ガラスに対して約−０.１％から約−１.０％、さらに好ましくは約−０.１％から約−０.７％になるような、十分な量の下げドーパントによって形成される。

【0044】

外層クラッド１１０は低屈折率リング１０８を囲んで低屈折率リング１０８に直に接している。外層クラッド１１０は一般に半径Ｒ_Ｌから半径Ｒ_ｃｌまで広がり、よって外層クラッドは径方向厚さＴ_ｏｃ＝Ｒ_ｃｌ−Ｒ_Ｌを有する。外層クラッド１１０は一般に、低屈折率リング１０８の相対屈折率Δ_Ｌ最小％より大きく、コア１０２の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％より小さい、純石英ガラスに対する相対屈折率Δ_ｏｃ％を有する。いくつかの実施形態においてはΔ_ｏｃ％≧Δ_ｉｃ％であり、他の実施形態においてはΔ_ｏｃ％≦Δ_ｉｃ％である。したがって、外層クラッド１１０は、外層クラッド１１０の相対屈折率Δ_ｏｃ％がコア１０２の最大相対屈折率Δ_ｃ最大％より小さく、低屈折率リング１０８の最小相対屈折率Δ_Ｌ最小％より大きい限り、純石英ガラス（ＳｉＯ_２）、外層クラッド１１０が「上げドープ」されている場合のように、屈折率を上げる１つ以上のドーパント（例えば、ＧｅＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，Ｐ_２Ｏ_５，ＴｉＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｎｂ_２Ｏ_３及び／またはＴａ_２Ｏ_５）を含む石英ガラス、または外層クラッドが「下げドープ」されている場合のように、フッ素のような、屈折率を下げるドーパントを含む石英ガラスを含むことができる。特例の一実施形態において、外層クラッド１１０は、外層クラッド１１０の純石英ガラスに対する相対屈折率Δ_ｏｃ％が約０.０２％から約０.２％であるように、上げドープされる。

【0045】

図４Ａを特に参照すれば、光ファイバの特定の一実施形態の屈折率プロファイルが図式表示されている。本実施形態において、ファイバのコアは、最大相対屈折率Δ_ｃ最大％を有する、分布屈折率プロファイルを有する。光ファイバのクラッド層はコアの最大相対屈折率Δ_ｃ最大％より小さい相対屈折率Δ_ｉｃ％を有する内層クラッドを含めて形成される。低屈折率リングが、内層クラッドのすぐ隣に、内層クラッドに直に接して配置される。低屈折率リングはΔ_ｉｃ％及びΔ_ｃ最大％より小さい最小相対屈折率Δ_Ｌ最小％を有する。外層クラッドが低屈折率リングを囲んで低屈折率リングに直に接し、Δ_ｉｃ％及びΔ_Ｌ最小％より大きく、Δ_ｃ最大％より小さい相対屈折率Δ_ｏｃ％を有する。したがって、本実施形態においてはΔ_ｃ最大％＞Δ_ｏｃ％＞Δ_ｉｃ％＞Δ_Ｌ最小％である。しかし、他の実施形態も可能であることは当然である。例えば、Δ_ｏｃ％をΔ_ｉｃ％と等しくすることができる。あるいはΔ_ｉｃ％をΔ_ｏｃ％より大きくすることができる。

【0046】

本明細書に説明される光ファイバの実施形態において、コア半径Ｒ_ｃとコアの最大相対屈折率Δ_ｃ最大％の組合せが、光ファイバを伝搬している光信号の高次モードの理論カットオフ波長を長くする。これらの高次モードの理論カットオフ波長を長くすることには、光ファイバのコア内を伝搬することができるモードの数を増やす効果があり、この結果、光ファイバは小数モードになる（すなわち、光ファイバは、単一モードよりは多く、多モードファイバよりは少ない、モードの伝搬及び伝送をサポートする）。例えば、本明細書に説明される実施形態において、光信号のＬＰ_１１モードの理論カットオフ波長は１５５０ｎｍ以上であり、２０００ｎｍより長波長であることが好ましく、２５００ｎｍより長波長であることがさらに好ましい。同様に、ＬＰ_０２モードの理論カットオフ波長は１１００ｎｍ以上であり、１５００ｎｍより長波長であることが好ましく、１８００ｎｍより長波長であることがさらに好ましい。１５５０ｎｍの波長を有する光信号のＬＰ_１２モードの理論カットオフ波長は８００ｎｍ以上であり、１２００ｎｍより長波長であることが好ましく、１５００ｎｍより長波長であることがさらに好ましい。

【0047】

本明細書に説明される実施形態において、コア半径が６μｍから５０μｍの範囲にあり、相対屈折率Δ_ｃ最大％が約０.２％以上で約０.５％以下の、光ファイバを形成することにより、Ｘ個のモードをサポートする光ファイバが得られる。ここでＸは整数である。ファイバのコア内でサポートされるスカラーモード（すなわち縮退偏波モード）の数は式：

【数6】

【0048】

によって決定することができる。ここで、Ｒ_ｃはコアの半径であり、ｎ_ｃ最大はコアの最大屈折率であり、ｋは波数（すなわち、２π/λ，ここでλはコア内を伝搬される光の波長である）であり、アルファはコアのアルファ値であって、Δ_ｃ最大はコアの最大相対屈折率である。本明細書に説明される実施形態において、Ｘは１より大きく、１１０以下である。例えば、アルファ値が２でΔ_ｃ最大が０.２〜０.５％の分布屈折率プロファイル及び約１５μｍ〜５０μｍの半径を光ファイバのコアが有する実施形態において、Ｘは４〜１１０の整数をとり得る。しかし、Δ_ｃ最大が０.２〜０.５％のステップ屈折率プロファイル及び約６μｍから約１６μｍの半径を光ファイバのコアが有する実施形態において、Ｘは２〜２５の整数になるであろう。

【0049】

光ファイバのコア内を伝搬し得る高次モードの数を増やすだけでなく、上に説明され、図１及び３に示される、構造及び特性をもって形成された光ファイバは一般に、光ファイバのコアを通って伝搬される基本モードに対する、拡大された有効面積（Ａ_有効）を有し、したがって光ファイバは一般に低められた非線形性を有する。具体的には、約６μｍから約５０μｍの半径と、約０.２％以上で約０.５％以下の相対屈折率Δ_ｃ最大％が組み合わさったコアにより、通常の単一モードファイバに対して光ファイバの有効面積の拡大が得られる。本明細書に説明される実施形態において、光ファイバは一般に、約１５０μｍ^２より大きく、さらに好ましくは約１６０μｍ^２より大きく、さらに一層好ましくは約１７０μｍ^２より大きい、有効面積を有する。いくつかの実施形態において、光ファイバの有効面積は約２００μｍ^２より大きく、さらには３００μｍ^２より大きくなり得る。また別の実施形態において、有効面積は５００μｍ^２もの大きさにさえなり得る。

【0050】

しかし、通常の単一モードファイバとは異なり、光ファイバの有効面積の拡大に対応する光ファイバの曲げ性能の劣化が生じない。実際には、有効面積の拡大は１５５０ｎｍの波長におけるピンアレイ曲げ損失の実減少をもたらす。一般に、本明細書に説明される光ファイバは、１５５０ｎｍにおいて約８ｄＢより小さく、好ましくは４ｄＢより小さく、さらに好ましくは２ｄＢより小さく、最も好ましくは約１ｄＢより小さい、ピンアレイ曲げ損失を有する。

【0051】

好ましいことに、本明細書に開示される光ファイバは、１３μｍより大きく、好ましくは１３μｍ以上で３０μｍ以下の、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径を有する。いくつかの実施形態において、モードフィールド径は、約１３μｍよりは大きく、約２３μｍよりは小さくなり得る。

【0052】

本明細書に開示される光ファイバは、１５００ｎｍにおいて約２０ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以上で約２３ｐｓ/ｎｍ/ｋｍ以下の波長分散及び、約０.０６００ｐｓ/ｎｍ^２/ｋｍ以上で約０.０７００ｐｓ/ｎｍ^２/ｋｍ以下、好ましくは約０.０６００ｐｓ/ｎｍ^２/ｋｍ以上で約０.０６７０ｐｓ/ｎｍ^２/ｋｍ以下の、１５５０ｎｍにおける分散勾配も有する。分散勾配に対する分散値の比として定義されるカッパ（κ）値は１５５０ｎｍにおいて約３１０ｎｍから３５０ｎｍの間であることが好ましい。

【0053】

本明細書に説明される光ファイバはコアの拡大された有効面積の結果として非線形性が低められている。これらのファイバは標準的単一モードファイバに対して改善されたピンアレイ曲げ性能も示す。しかし、ステップ屈折率プロファイルを有するコアを用いる光ファイバの実施形態においては、光信号の基本モードが相異なる時間遅延をもって高次モードを励起し得る。さらに、基本モードと高次モードの間のモード転換は、雑音を増大させ、性能を劣化させる、マルチパス干渉（ＭＰＩ）を生じさせ得る。原理的には、モードとＭＰＩの間の時間遅延はデジタル信号処理を利用することで補償され得る。しかし、そのような補償手法は、デジタル信号処理を適用する前に、時間遅延及びＭＰＩを最小限に抑えることによって改善され得る。

【0054】

図５を次に参照すれば、上述したように、アルファ値が２０より小さい分布屈折率プロファイルを有するコアをもつ光ファイバを形成することによって、高次モードとＭＰＩの間の時間遅延を減じることができる。一般に、アルファ値をステップ屈折率プロファイルから小さくすると、光ファイバ内を伝搬しているモード間の時間遅延が減少する。例えばアルファ値を約２０から約３まで小さくすると、時間遅延は１/１０よりも小さくなる。特に、アルファ値が１.９と２.１の間の分布屈折率を光ファイバが有する場合に、高次モード間の時間遅延を最小限に抑え得ることが判明した。例えば、図５は、最大相対屈折率Δ_ｃ最大％が０.３５％，０.４０％，０.４５％及び０.５０％のモデル化光ファイバについて、ＲＭＳパルス広がり（ｙ軸）をアルファ値（ｘ軸）の関数としてグラフで示す。ＲＭＳパルス広がりは一般にコア内を伝搬される光信号間のモード間の遅延を表す。図５に示されるように、本明細書に説明される光ファイバは一般に、コアの最大相対屈折率Δ_ｃ最大％が０.５％以下であり、コアのアルファ値が１.９以上で２.１以下である場合に、０.１５ｎｓ/ｋｍより小さいＲＭＳパルス広がり値を有する。特定の一実施形態において、コアのアルファ値は約１.９７と１.９８の間にあり、ＲＭＳパルス広がり値は０．０１ｎｓ/ｋｍより小さい。

【0055】

図６を次に参照すれば、最大相対屈折率Δ_ｃ最大％が０.３５％，０.４０％，０.４５％及び０.５０％であり、最適アルファ値が１.９７２と１.９７４の間にある、モデル化光ファイバについて、ＲＭＳパルス広がり（ｙ軸）が波長（ｘ軸）の関数として示されている。図６に示されるように、１.５μｍから１.６μｍ（すなわち１５００ｎｍから１６００ｎｍ）の範囲内の波長に対し、ＲＭＳパルス広がりの変化は４ｐｓ/ｎｍより小さい。ＲＭＳパルス広がりがそのように小さく、ＭＰＩが小さい光ファイバが得られる時間遅延は、ＷＤＭ光通信システムにおいてデジタル信号処理を用いて容易に補償することができる。

【実施例】

【0056】

本発明は以下の実施例によってさらに明確になるであろう。

【0057】

１５５０ｎｍにおける有効面積及びピンアレイ曲げ損失へのΔ_ｃ最大％及びコア半径の変化の効果を決定するため、複数の光ファイバを数学的にモデル化した。表１はステップ屈折率プロファイルをもつ対照ファイバ及び本発明のファイバに対するデータを収める。具体的には、対照実施例Ｃ１は、コアがステップ屈折率プロファイル、０.２０％のΔ_ｃ最大％値及び６μｍの半径を有する単一モードファイバであり、１５５０ｎｍにおいて１５３.９μｍ^２の有効面積及び１５５０ｎｍにおいて６５ｄＢのピンアレイ曲げ損失が得られた。実施例２〜８もステップ屈折率プロファイルを有するコアについてモデル化している。しかし、実施例２〜８においては、理論カットオフ波長が、Δ_ｃ最大％を大きくし、コアの半径を変えることによって調節されている。表１に示されるように、実施例２〜８はそれぞれ少なくとも２つのモードの伝搬及び伝送をサポートし、それぞれは約１５０μｍ^２より大きく、ほとんどの場合に１７０μｍ^２より大きい、有効面積を有している。実施例２〜８のそれぞれは対照実施例Ｃ１に比較して曲げ損失のかなりの低下を示した。具体的には、実施例２〜８のそれぞれは、少なくともある程度は光ファイバの有効面積の増大により、少なくとも６０ｄＢの曲げ損失の低下を示した。

【表1】

【0058】

分布屈折率プロファイルを有するコアをもつモデル化光ファイバについても同様の傾向が見られた。詳しくは、表２は、アルファ値が２.０の分布屈折率プロファイルを有するコアについてモデル化した実施例９〜１６についてのデータを収める。上述したステップ屈折率プロファイルをもつ実施例と同様、Δ_ｃ最大％を大きくし、コアの半径を変えることによって、分布屈折率コアをもつ光ファイバの理論カットオフ波長を調節した。表２に示されるように、モデル化光ファイバのそれぞれは１５５０ｎｍにおいて２つより多くのモードをサポートし、実施例１６は１０３のモードをサポートしている。さらに、上述したステップ屈折率プロファイルをもつ実施例と同様に、実施例９〜１６のそれぞれは１５０μｍ^２より大きい有効面積を有し、実施例１４及び１６は５００μｍ^２をこえる有効面積を有している。さらになお、実施例９〜１６のそれぞれは７ｄＢより小さいピンアレイ曲げ損失を有し、さらに詳しくは、対照実施例Ｃ１の光ファイバのピンアレイ曲げ損失よりも少なくとも５０ｄＢは低いピンアレイ曲げ損失を有していた。

【表2】

【0059】

表３は実施例１７〜２２についてのデータを収める。実施例１７〜２２の光ファイバはアルファ値が２.０の分布屈折率コアについてモデル化した。実施例１７〜２２の光ファイバでは、上で図３に示されるような、内層クラッドでコアから隔てられた低屈折率リングについてもモデル化した。コアの最大相対屈折率Δ_ｃ最大％を０.４０％から約０.７５％まで変えて、コアの半径Ｒ_ｃを１２.６μｍから３６.３μｍまで変えた。内層クラッドの相対屈折率Δ_ｉｃ％を０.０％から−０.１％まで変えて、内層クラッドの径方向厚さを０.８μｍと２.７μｍの間で変えた。低屈折率リングの最小相対屈折率Δ_Ｌ最小％を約−０.３％から約−０.８％まで変え、低屈折率リングの径方向幅を４.２μｍから６.６μｍまで変えた。

【0060】

実施例１７〜２２の光ファイバは表２の光ファイバと同様の傾向を表した。詳しくは、Δ_ｃ最大％を大きくし、コアの半径を変えることによって、分布屈折率コアをもつ光ファイバの理論カットオフ波長を調節した。表３に示されるように、モデル化光ファイバのそれぞれは１５５０ｎｍの波長において２より多くのモードをサポートしている。さらに、上述したステップ屈折率プロファイルをもつ実施例と同様に、実施例１７〜２２のそれぞれは１５０μｍ^２より大きい有効面積を有し、実施例２１及び２２は２００μｍ^２をこえる有効面積を有している。しかし、内層クラッドによってコアから隔てられた低屈折率リングの付加により、表２に報告される光ファイバに対して光ファイバのピンアレイ曲げ損失はかなり低下し、ピンアレイ曲げ損失は無視できるまでに（すなわち０に）なっている。特に、実施例１７〜２２は、光ファイバがコアから隔てられた低屈折率リングを有して形成された場合に、特に光ファイバのコアが約０.４％より大きな最大相対屈折率Δ_ｃ最大％を有している場合に、光ファイバのピンアレイ曲げ損失が１ｄＢ以下にまで低められ得ることを明らかに示している。

【表3】

【0061】

表４は実施例２３〜２８についてのデータを示す。実施例２３〜２８の光ファイバは、アルファ値が２の分布屈折率コアについてモデル化した。実施例２３〜２８のファイバでは、上で図４Ｂに示されるような、コアを囲んでコアに直接している低屈折率リングについてもモデル化した。コアの最大相対屈折率Δ_ｃ最大％を０.２０％から約０７０％まで変え、コアの半径Ｒ_ｃを１３.９μｍから３７.３μｍまで変えた。低屈折率リングの最小相対屈折率Δ_Ｌ最小％を約−０.１％から約−０.５％まで変え、低屈折率リングの径方向幅を４.７μｍから１１.７μｍまで変えた。

【0062】

実施例２３〜２８の光ファイバは表３の光ファイバと同様の傾向を表した。詳しくは、Δ_ｃ最大％を大きくし、コアの半径を変えることによって、分布屈折率コアをもつ光ファイバの理論カットオフ波長を調節した。表４に示されるように、モデル化光ファイバのそれぞれは１５５０ｎｍの波長において２より多くのモードをサポートしている。さらに、上述したステップ屈折率ファイバと同様に、実施例２３〜２８のそれぞれは１５０μｍ^２より大きい有効面積を有し、実施例２８は２５０μｍ^２をこえる有効面積を有している。しかし、低屈折率リングの付加により、光ファイバのピンアレイ曲げ損失はかなり低下した。特に、実施例２４〜２８は、光ファイバが低屈折率リングを有して形成された場合に、光ファイバのピンアレイ曲げ損失が１ｄＢ以下にまで低められ得ることを明らかに示している。

【表4】

【0063】

本明細書に説明される光ファイバが拡大された有効面積及び低められたピンアレイ曲げ損失を有し、これらはいずれもファイバ内を伝搬する光信号の高次モード理論カットオフ波長を長くすることによって達成されることが、今では理解されるはずである。したがって、本明細書に説明される光ファイバが光信号の１つより多くのモードの伝搬及び伝送をサポートすることは当然である。さらに、有効面積の拡大により光ファイバの非線形性が低められ、よって長距離光通信システムにおける光ファイバの性能が向上する。

【0064】

分布屈折率プロファイルを有するコアをもつ、本明細書に説明される光ファイバが、光ファイバのコア内を伝搬している光信号の高次モード間の時間遅延を最小限に抑えるために用いられ得ることも当然である。さらに、コアから隔てられた低屈折率リングをもつ光ファイバを形成することでファイバのピンアレイ曲げ損失がかなり改善され、よってファイバの伝送性能が改善される。そのような光ファイバは、光ファイバにおける最小限に抑えられた時間遅延を補償するためにデジタル信号処理を容易に用いることができるＷＤＭ通信システムに用いるに適している。

【0065】

特許請求される主題の精神及び範囲を逸脱することなく本明細書に説明される実施形態に様々な改変及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本明細書に説明される実施形態の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価形態の範囲内に入れば、本明細書はそのような改変及び変形を包含するとされる。

【符号の説明】

【0066】

１００，１０１ 光ファイバ
１０２ コア
１０４ クラッド層
１０６ 内層クラッド
１０８ 低屈折率リング
１１０ 外層クラッド

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】