特許 7326906 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】

(24)【登録日】2023-08-07

(45)【発行日】2023-08-16

(54)【発明の名称】光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/036 20060101AFI20230808BHJP

【ＦＩ】

G02B6/036

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019112800

(22)【出願日】2019-06-18

(65)【公開番号】P2020204727

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2022-05-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100190470

【弁理士】

【氏名又は名称】谷澤 恵美

(72)【発明者】

【氏名】川口 雄揮

(72)【発明者】

【氏名】田村 欣章

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 洋宇

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雅人

【審査官】奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２９７２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１８６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２０７６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０１０４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６５１５７９５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／０２－ ６／１０

Ｇ０２Ｂ ６／４４

Ｃ０３Ｂ ３７／００－３７／１６

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアと、前記コアを取り囲むクラッドと、を備え、
前記クラッドは、前記コアを取り囲む内クラッド層と、前記内クラッド層を取り囲む外クラッド層と、を備え、
前記コアの比屈折率差の最大値Δｎ１ｍａｘ、前記内クラッド層の比屈折率差の最小値Δｎ２ｍｉｎ、前記外クラッド層の比屈折率差の最大値Δｎ３ｍａｘは、－０．１５％＜Δｎ１ｍａｘ＜０．０５％、－０．５％＜Δｎ２ｍｉｎ＜－０．２％、及び、０．０２％＜Δｎ３ｍａｘ－Δｎ２ｍｉｎ＜０．２％なる関係をそれぞれ満足しており、
前記コア及び前記内クラッド層は、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を含み、
前記外クラッド層は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素を含まず、
前記内クラッド層及び前記外クラッド層の比屈折率差の径方向に対する微分値の絶対値は、０．２％／μｍ以下であり、
径方向位置ｒにおける残留応力σ（ｒ）は、前記クラッドにおいて、｜ｄσ（ｒ）／ｄｒ｜≦３０ＭＰａ／μｍである、光ファイバ。

【請求項2】

残留応力をσとし、径方向位置をｒとしたとき、前記クラッドにおいて、｜ｄσ／ｄｒ｜≦２０ＭＰａ／μｍである、請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項3】

波長１５５０ｎｍにおける基底モードの実効断面積は、１００μｍ^２以上である、請求項１又は２に記載の光ファイバ。

【請求項4】

ケーブルカットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下である、請求項３に記載の光ファイバ。

【請求項5】

前記コアの全域に圧縮応力が残留している、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバ。

【請求項6】

波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０．１７４ｄＢ／ｋｍ以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ。

【請求項7】

波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０．１６４ｄＢ／ｋｍ以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ。

【請求項8】

波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０．１５４ｄＢ／ｋｍ以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光ファイバに関する。

【背景技術】

【0002】

信号光を伝送する光ファイバには、伝送損失が低いことが望まれる。汎用的な光ファイバでは、ゲルマニウム（Ｇｅ）を添加して屈折率を高くしたコアにより導波構造を形成している。しかしながら、このようなコアでは、Ｇｅによる散乱損失が生じるため、十分に伝送損失を低減することが困難である。そこで、コアの散乱損失を低減するため、実質的に添加物が存在しないシリカガラスをコアとすると共に、クラッドの屈折率をフッ素（Ｆ）の添加により低くした構造が提案されている。ところが、このような構造であっても、十分な伝送損失の低減効果が得られない場合がある。それは、シリカガラスのコアとＦを含むクラッドとの粘性差が大きいために、線引時の応力がコアへ集中することでガラス欠陥が生じてしまうことによる。

【0003】

特許文献１，２では、コアにＧｅを含まない光ファイバにおいて、コアとコアに隣接するクラッドとの間の粘性差（応力差）を緩和し、伝送損失の低減を図る方法が提案されている。特許文献１に記載の光ファイバは、Ｇｅを含まず塩素（Ｃｌ）を含むコアと、Ｆを含むクラッドとを備えている。この光ファイバは、コアとクラッドとの間に、Ｆを含む応力緩和層を更に備えている。特許文献２に記載の光ファイバは、粘性が一致するように、軟化点の差が５０℃以下に調整されたコア及びクラッドを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１７０１３７号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２１９７７０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、通信容量拡大を実現するため、実効断面積を大きくすることで非線形性を低減した光ファイバや、コアに複数のモードを伝搬させる光ファイバなどが提案されている。こうした伝送用光ファイバには、低い曲げ損失特性も同時に要求される。曲げ損失特性の改善には、クラッドが２層以上で構成され、Ｗ型又はトレンチ型とよばれる屈折率分布を有する光ファイバが一般的に用いられている。

【0006】

従来の粘性整合による伝送損失の低減方法は、光パワーが集中するコアとクラッドとの間の粘性（応力）差に着目したものであるが、実際には光パワーは広い分布を有している。特に、多層構造のクラッドを備える光ファイバでは、クラッド内で応力差が大きくなる場合がある。この場合、構造不整に起因して伝送損失が増加する。したがって、このような光ファイバでは、クラッド内の粘性(応力)差も考慮しなければ十分な伝送損失低減効果が得られない。

【0007】

そこで、曲げ損失特性を改善しながら、伝送損失が低い光ファイバを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一実施形態に係る光ファイバは、コアと、コアを取り囲むクラッドと、を備え、クラッドは、コアを取り囲む内クラッド層と、内クラッド層を取り囲む外クラッド層と、を備え、コアの比屈折率差の最大値Δｎ１ｍａｘ、内クラッド層の比屈折率差の最小値Δｎ２ｍｉｎ、外クラッド層の比屈折率差の最大値Δｎ３ｍａｘは、Δｎ２ｍｉｎ＜ｎ３ｍａｘ＜Δｎ１ｍａｘなる関係を満足しており、径方向位置ｒにおける残留応力σ（ｒ）は、クラッドにおいて、｜ｄσ（ｒ）／ｄｒ｜≦３０ＭＰａ／μｍである。

【0009】

本開示の他の実施形態に係る光ファイバは、コアと、コアを取り囲むクラッドと、を備え、クラッドは、コアを取り囲む内クラッド層と、内クラッド層を取り囲む外クラッド層と、を備え、コアの比屈折率差の最大値Δｎ１ｍａｘ、内クラッド層の比屈折率差の最小値Δｎ２ｍｉｎ、外クラッド層の比屈折率差の最大値Δｎ３ｍａｘは、－０．１５％＜Δｎ１ｍａｘ＜０．０５％、－０．５％＜Δｎ２ｍｉｎ＜－０．２％、及び、０．０２％＜Δｎ３ｍａｘ－Δｎ２ｍｉｎ＜０．２％なる関係をそれぞれ満足しており、コア及び内クラッド層は、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を含み、外クラッド層は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素を含まず、内クラッド層及び外クラッド層の比屈折率差の径方向に対する微分値の絶対値は、０．２％／μｍ以下であり、径方向位置ｒにおける残留応力σ（ｒ）は、クラッドにおいて、｜ｄσ（ｒ）／ｄｒ｜≦３０ＭＰａ／μｍである。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、曲げ損失特性を改善しながら、伝送損失が低い光ファイバを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る光ファイバの断面図である。

【図2】図２は、実験例１に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。

【図3】図３（ａ）は、実験例１に係る光ファイバの残留応力分布を示す図である。図３（ｂ）は、実験例１に係る光ファイバの残留応力の径方向に対する微分値の絶対値の分布を示す図である。

【図4】図４は、実験例２に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。

【図5】図５（ａ）は、実験例２に係る光ファイバの残留応力分布を示す図である。図５（ｂ）は、実験例２に係る光ファイバの残留応力の径方向に対する微分値の絶対値の分布を示す図である。

【図6】図６は、伝送損失と残留応力の微分最大値の絶対値との関係を示すグラフである。

【図7】図７は、実験例３及び実験例４に係る光ファイバの屈折率分布及びカリウム分布を示す図である。

【図8】図８（ａ）は、実験例３に係る光ファイバの残留応力分布を示す図である。図８（ｂ）は、実験例３に係る光ファイバの残留応力の径方向に対する微分値の絶対値の分布を示す図である。

【図9】図９（ａ）は、実験例４に係る光ファイバの残留応力分布を示す図である。図９（ｂ）は、実験例４に係る光ファイバの残留応力の径方向に対する微分値の絶対値の分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。実施形態に係る光ファイバは、コアと、コアを取り囲むクラッドと、を備え、クラッドは、コアを取り囲む内クラッド層と、内クラッド層を取り囲む外クラッド層と、を備え、コアの比屈折率差の最大値Δｎ１ｍａｘ、内クラッド層の比屈折率差の最小値Δｎ２ｍｉｎ、外クラッド層の比屈折率差の最大値Δｎ３ｍａｘは、Δｎ２ｍｉｎ＜ｎ３ｍａｘ＜Δｎ１ｍａｘなる関係を満足しており、径方向位置ｒにおける残留応力σ（ｒ）は、クラッドにおいて、｜ｄσ（ｒ）／ｄｒ｜≦３０ＭＰａ／μｍである。

【0013】

上記実施態様に係る光ファイバでは、曲げ損失特性を改善することができる。また、残留応力の変化がクラッドにおいて｜ｄσ（ｒ）／ｄｒ｜≦３０ＭＰａ／μｍと緩やかであることにより、ガラス欠陥又は構造不整による伝送損失の増加を抑制することができる。

【0014】

残留応力をσとし、径方向位置をｒとしたとき、クラッドにおいて、｜ｄσ／ｄｒ｜≦２０ＭＰａ／μｍであってもよい。この場合、伝送損失の増加を更に抑制することができる。

【0015】

波長１５５０ｎｍにおける基底モードの実効断面積は、１００μｍ^２以上であってもよい。この場合、通信容量の拡大を図ることができる。

【0016】

ケーブルカットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下であってもよい。この場合、Ｃバンド全域において単一モード動作させることができる。

【0017】

コアの全域に圧縮応力が残留していてもよい。コアに引張応力が残留していると、コアを含む周辺のガラスが引っ張られることにより、ガラス欠陥が増え、伝送損失が増加してしまう。この場合、コアの全域に圧縮応力が残留しているので、伝送損失の増加が抑制される。

【0018】

コアは、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を含んでいてもよい。この場合、光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造する際、コアの粘性を下げることができる。これによりガラス構造の緩和が促進され、伝送損失を低減することができる。

【0019】

波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０．１７４ｄＢ／ｋｍ以下であってもよく、０．１６４ｄＢ／ｋｍ以下であってもよく、０．１５４ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。

【0020】

他の実施形態に係る光ファイバは、コアと、コアを取り囲むクラッドと、を備え、クラッドは、コアを取り囲む内クラッド層と、内クラッド層を取り囲む外クラッド層と、を備え、コアの比屈折率差の最大値Δｎ１ｍａｘ、内クラッド層の比屈折率差の最小値Δｎ２ｍｉｎ、外クラッド層の比屈折率差の最大値Δｎ３ｍａｘは、－０．１５％＜Δｎ１ｍａｘ＜０．０５％、－０．５％＜Δｎ２ｍｉｎ＜－０．２％、及び、０．０２％＜Δｎ３ｍａｘ－Δｎ２ｍｉｎ＜０．２％なる関係をそれぞれ満足しており、コア及び内クラッド層は、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を含み、外クラッド層は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素を含まず、内クラッド層及び外クラッド層の比屈折率差の径方向に対する微分値の絶対値は、０．２％／μｍ以下であり、径方向位置ｒにおける残留応力σ（ｒ）は、クラッドにおいて、｜ｄσ（ｒ）／ｄｒ｜≦３０ＭＰａ／μｍである。

【0021】

上記他の実施態様に係る光ファイバでは、曲げ損失特性を改善することができる。また、残留応力の変化がクラッドにおいて｜ｄσ（ｒ）／ｄｒ｜≦３０ＭＰａ／μｍと緩やかであることにより、ガラス欠陥又は構造不整による伝送損失の増加を抑制することができる。

【0022】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の光ファイバの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0023】

図１は、実施形態に係る光ファイバの断面図である。図１に示されるように、本実施形態に係る光ファイバ１は、コア１０と、コア１０を取り囲むクラッド２０と、クラッド２０を取り囲む図示されていない樹脂被覆とを備える。光ファイバ１では、クラッド２０が２層以上で構成される多層構造を有している。本実施形態では、クラッド２０は、コア１０を取り囲む内クラッド層２１と、内クラッド層２１を取り囲む外クラッド層２２と、を含んでいる。図１の断面図は、光ファイバ１の軸方向に対して垂直な断面を表している。

【0024】

コア径（コア１０の外径）は、例えば、１５μｍである。内クラッド層径（内クラッド層２１の外径）は、例えば、５０μｍである。外クラッド層径（外クラッド層２２の外径）は、例えば、１２５μｍである。本実施形態では、外クラッド層径は、クラッド径（クラッド２０の外径）でもある。

【0025】

コア１０の全域には、圧縮応力が残留している。光ファイバ１では、コア１０の比屈折率差の最大値をΔｎ１ｍａｘとし、内クラッド層２１の比屈折率差の最小値をΔｎ２ｍｉｎとし、外クラッド層２２の比屈折率差の最大値をΔｎ３ｍａｘとしたとき、Δｎ２ｍｉｎ＜ｎ３ｍａｘ＜Δｎ１ｍａｘなる関係が満足され、Ｗ型の屈折率分布を有している。比屈折率差は、純石英の屈折率を基準としたものである。また、－０．１５％＜Δｎ１ｍａｘ＜０．０５％、－０．５％＜Δｎ２ｍｉｎ＜－０．２％、及び、０．０２％＜Δｎ３ｍａｘ－Δｎ２ｍｉｎ＜０．２％なる関係が満たされていてもよい。これにより、曲げ損失特性を改善することができる。光ファイバ１は、コア１０と内クラッド層２１の間に、比屈折率差が外クラッド層２２とほぼ等しい台座層（pedestal）を含む「トレンチ型」の屈折率分布を有してもよく、内クラッド層２１が空孔を含む「空孔付与型」の屈折率分布を有してもよい。

【0026】

光ファイバ１では、波長１５５０ｎｍにおける基底モードの実効断面積（Ａｅｆｆ）（以下、単に「実効断面積」）は、例えば、１００μｍ^２以上である。これにより、通信容量の拡大を図ることができる。ケーブルカットオフ波長は、例えば、１５３０ｎｍ以下である。このため、Ｃバンド全域において単一モード動作させることができる。波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０．１７４ｄＢ／ｋｍ以下であってもよく、０．１６４ｄＢ／ｋｍ以下であってもよく、０．１５４ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。

【0027】

コア１０は、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を含む。コア１０は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素からなる元素群のうち少なくとも１種類以上の元素を含むとも言える。コア１０は、例えば、カリウム（Ｋ）を含む。内クラッド層２１は、アルカリ金属元素又はアルカリ土類金属元素を含む。内クラッド層２１は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素からなる元素群のうち少なくとも１種類以上の元素を含むとも言える。内クラッド層２１は、例えば、カリウム（Ｋ）を含む。外クラッド層２２は、アルカリ金属元素及びアルカリ土類金属元素を含まない。

【0028】

内クラッド層２１及び外クラッド層２２の比屈折率差の径方向に対する微分値の絶対値は、０．２％／μｍ以下である。すなわち、光ファイバ１の比屈折率差をΔｎとし、径方向位置をｒとしたとき、内クラッド層２１及び外クラッド層２２において、｜ｄΔｎ／ｄｒ｜≦０．２％／μｍである。これにより、内クラッド層２１及び外クラッド層２２において粘性差が生じ難いので、残留応力が急峻に変化することが抑制される。この結果、ガラス欠陥や構造不整が抑制されることにより、伝送損失の増加が抑制可能となる。

【0029】

残留応力をσとし、径方向位置をｒとしたとき、残留応力の径方向に対する微分値の絶対値｜ｄσ／ｄｒ｜は、クラッド２０において３０ＭＰａ／μｍ以下である。すなわち、クラッド２０において｜ｄσ／ｄｒ｜≦３０ＭＰａ／μｍの関係が満足されている。このように、クラッド２０において残留応力の変化（傾き）が緩やかであることにより、ガラス欠陥又は構造不整による伝送損失の増加を抑制することができる。｜ｄσ／ｄｒ｜は、クラッド２０において２０ＭＰａ／μｍ以下であってもよい。すなわち、クラッド２０において｜ｄσ／ｄｒ｜≦２０ＭＰａ／μｍの関係が満足されていてもよい。この場合、クラッド２０において残留応力の変化（傾き）が更に緩やかであるため、伝送損失の増加を更に抑制することができる。

【0030】

光ファイバ１は、例えば、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）である。光ファイバ１は、シングルモードファイバに限られず、複数のモードを信号光として伝搬させる光ファイバであってもよい。高次のモードでは実効断面積が大きい。よって、高次のモードの伝送損失では、クラッド２０の残留応力分布に起因する伝送損失の影響が大きくなり易く、結果としてモード依存損失が大きくなり易い。しかし、光ファイバ１によれば、モード依存損失を低減することが可能となる。

【0031】

コア１０は、中心に設けられた屈折率のくぼみと、屈折率のくぼみを取り囲むリングと、を有するリングコア形状であってもよい。リングコア形状とすることで、モードフィールド径（ＭＦＤ）を維持しつつ、実効断面積を拡大することができる。つまり、汎用シングルモードファイバとの接続損失の増大を抑制しつつ、非線形性を低くすることが可能となる。クラッド２０は、トレンチ型の屈折率プロファイルの場合のように３層以上のクラッド層を有していてもよい。

【0032】

以下、実験例について説明する。図２は、実験例１に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。図２の横軸は、径方向位置ｒを示し、縦軸は、純石英の屈折率を基準とした比屈折率差を示す。参考のため、図２では、コア、クラッド、内クラッド層、及び外クラッド層に対応する位置に、符号「１０」、「２０」、「２１」、及び「２２」を付している。実験例１の光ファイバは、Ｗ型の屈折率分布を有している。実験例１の光ファイバでは、実効断面積が１５０μｍ^２であり、ケーブルカットオフ波長が１４２０ｎｍ以下である。コアには、質量分率で１００ｐｐｍのカリウムを含む。コア径は、１５μｍであり、内クラッド層径は、５０μｍである。

【0033】

図３（ａ）は、実験例１に係る光ファイバの残留応力分布を示す図である。図３（ａ）の横軸は、径方向位置（ｒ）を示し、縦軸は、残留応力（σ）を示す。図３（ｂ）は、実験例１に係る光ファイバの残留応力の径方向に対する微分値の絶対値の分布を示す図である。図３（ｂ）の横軸は、径方向位置（ｒ）を示し、縦軸は残留応力の径方向に対する微分値の絶対値（｜ｄσ／ｄｒ｜）を示す。図３（ａ）において、マイナスは圧縮応力、プラスは引張応力に対応する。

【0034】

図３（ａ）に示されるように、コアの全域には、圧縮応力が残留している。内クラッド層には、圧縮応力が残留し、外クラッド層には、引張応力が残留している。図３（ｂ）に示されるように、｜ｄσ／ｄｒ｜の最大値は、４２ＭＰａ／μｍである。

【0035】

実験例１の光ファイバでは、内クラッド層及び外クラッド層には、フッ素濃度を調整することで屈折率差が与えられている。これと同時に、内クラッド層及び外クラッド層には、粘性差も生じる。したがって、内クラッド層と外クラッド層との間（界面）で急峻に残留応力が変化する。残留応力の急峻な変化は、ガラス欠陥や構造不整による伝送損失の増加の原因となる。実験例１の光ファイバの伝送損失は、０．１５６ｄＢ／ｋｍである。

【0036】

図４は、実験例２に係る光ファイバの屈折率分布を示す図である。図４の横軸は、径方向位置ｒを示し、縦軸は純石英の屈折率を基準とした比屈折率差を示す。参考のため、図４では、コア、クラッド、内クラッド層、及び外クラッド層に対応する位置に、符号「１０」、「２０」、「２１」、及び「２２」を付している。図４に示されるように、実験例２の光ファイバは、内クラッド層と外クラッド層との間で残留応力が緩やかに変化するよう、フッ素濃度分布を調整した母材により作製した。実験例２の光ファイバは、Ｗ型の屈折率分布を有している。実験例２の光ファイバでは、実効断面積は１５０μｍ^２であり、ケーブルカットオフ波長が１４２０ｎｍ以下である。コアは、質量分率で１００ｐｐｍのカリウムを含む。コア径は、１５μｍであり、内クラッド層径は、５０μｍである。

【0037】

図５（ａ）は、実験例２に係る光ファイバの残留応力分布を示す図である。図５（ａ）の横軸は、径方向位置（ｒ）を示し、縦軸は、残留応力（σ）を示す。図５（ａ）において、マイナスは圧縮応力、プラスは引張応力に対応する。図５（ｂ）は、実験例２に係る光ファイバの残留応力の径方向に対する微分値の絶対値の分布を示す図である。図５（ｂ）の横軸は、径方向位置（ｒ）を示し、縦軸は残留応力の径方向に対する微分値の絶対値（｜ｄσ／ｄｒ｜）を示す。

【0038】

図５（ａ）に示されるように、コアの全域には、圧縮応力が残留している。内クラッド層のコア寄りの部分には、圧縮応力が残留している。残留応力は、内クラッド層の外クラッド層寄りの部分において、圧縮応力から引張応力へと緩やかに変化している。外クラッド層には、引張応力が残留している。図５（ｂ）に示されるように、｜ｄσ／ｄｒ｜の最大値は、２４ＭＰａ／μｍである。実験例２の光ファイバの伝送損失は、０．１５２ｄＢ／ｋｍである。

【0039】

図６は、伝送損失と残留応力の微分最大値の絶対値との関係を示すグラフである。図６の横軸は、クラッドにおける｜ｄσ／ｄｒ｜の最大値を示し、縦軸は、伝送損失を示す。図６に示されるように、｜ｄσ／ｄｒ｜を３０ＭＰａ／μｍ以下とすることで伝送損失を低減することができる。｜ｄσ／ｄｒ｜を２０ＭＰａ／μｍ以下とすることで伝送損失を更に低減することができる。

【0040】

実験例２では、残留応力の変化を緩やかにする方法として、クラッドでのフッ素濃度を調整したが、残留応力の調整方法は、これに限られない。塩素若しくは臭素などの他のハロゲン元素、ゲルマニウム、リン（Ｐ）、アルカリ金属元素、又はアルカリ土類金属元素の濃度分布を調整してもよい。また、例えば、ナトリウム（Ｎａ）又はカリウムなどのガラス中での拡散速度が速い元素については、線引時の張力、又は線引速度などの条件を調整することによって拡散をコントロールし、所望の残留応力分布とすることができる。

【0041】

光ファイバ母材（ガラス母材）のコア部にカリウムを含む場合を考える。カリウムの拡散速度は、比較的速い。したがって、カリウムは、光ファイバ母材ではコア部の中心部に分布していても、線引時の加熱によって、特にドローダウン部（外径が減少する部分）で拡散する。その結果、カリウムは、ファイバ状態では全体に分布する。

【0042】

例えば、線引速度を高速化することで、拡散が生じやすいドローダウン部におけるカリウムの滞在時間が短くなる。これにより、カリウムの拡散を抑制することが可能となる。また、線引時の張力を高くすることによっても、カリウムの拡散を抑制することが可能である。これは、張力が高くなると光ファイバ母材から光ファイバを引き出すのに必要な温度が低温になるので、熱による拡散の効果が弱くなるためである。

【0043】

図７は、実験例３及び実験例４に係る光ファイバの屈折率分布及びカリウム分布を示す図である。図７の横軸は、径方向位置ｒを示し、縦軸は純石英の屈折率を基準とした比屈折率差を示す。縦軸は、カリウムの濃度（ａ．ｕ．）も示す。参考のため、図７では、コア、クラッド、内クラッド層、及び外クラッド層に対応する位置に、符号「１０」、「２０」、「２１」、及び「２２」を付している。実験例３，４の光ファイバの屈折率分布が実線で示され、実験例３の光ファイバのカリウム分布が破線で示され、実験例４の光ファイバのカリウム分布が一点破線で示されている。実験例３，４の光ファイバは、Ｗ型の屈折率分布を有している。実験例３，４の光ファイバでは、実効断面積が１５０μｍ^２であり、ケーブルカットオフ波長が１４２０ｎｍ以下である。コアは、質量分率で１００ｐｐｍのカリウムを含む。コア径は、１５μｍであり、内クラッド層径は、５０μｍである。

【0044】

実験例３に係る光ファイバは、上述のような線引条件の調整を行わず作製された（線引条件未調整）。実験例４に係る光ファイバは、上述のような線引条件の調整を行って作製された（線引条件調整）。実験例３，４に係る光ファイバは、互いに同じ屈折率分布を有すると共に、互いに異なるカリウム分布を有している。カリウムは、ガラスの粘性を低減する効果を有している。このため、カリウムの拡散をコントロールし、カリウムの分布範囲を適正化することで、クラッドの残留応力分布を調整することができる。具体的には、カリウムの存在する領域と、存在しない領域との境界において、残留応力が不連続となる。これにより、クラッド全体での残留応力の変化（傾き）を緩やかにすることができる。

【0045】

図８（ａ）は、実験例３に係る光ファイバの残留応力分布を示す図である。図８（ａ）の横軸は、径方向位置（ｒ）を示し、縦軸は、残留応力（σ）を示す。図８（ｂ）は、実験例３に係る光ファイバの残留応力の径方向に対する微分値の絶対値の分布を示す図である。図８（ｂ）の横軸は、径方向位置（ｒ）を示し、縦軸は残留応力の径方向に対する微分値の絶対値（｜ｄσ／ｄｒ｜）を示す。図８（ａ）において、マイナスは圧縮応力、プラスは引張応力に対応する。

【0046】

図９（ａ）は、実験例４に係る光ファイバの残留応力分布を示す図である。図９（ａ）の横軸は、径方向位置（ｒ）を示し、縦軸は、残留応力（σ）を示す。図９（ｂ）は、実験例４に係る光ファイバの残留応力の径方向に対する微分値の絶対値の分布を示す図である。図９（ｂ）の横軸は、径方向位置（ｒ）を示し、縦軸は残留応力の径方向に対する微分値の絶対値（｜ｄσ／ｄｒ｜）を示す。図９（ａ）において、マイナスは圧縮応力、プラスは引張応力に対応する。

【0047】

図８（ａ）及び図９（ａ）に示されるように、実験例３，４の光ファイバのいずれにおいても、コアの全域に圧縮応力が残留している。内クラッド層のコア寄りの部分にも、圧縮応力が残留している。残留応力は、内クラッド層の外クラッド層寄りの部分において、圧縮応力から引張応力に変化している。外クラッド層には、引張応力が残留している。実験例４の光ファイバでは、実験例３の光ファイバよりも、内クラッド層の外クラッド層寄りの部分における残留応力の変化が緩やかである。

【0048】

図８（ｂ）及び図９（ｂ）に示されるように、実験例３の光ファイバでは、｜ｄσ／ｄｒ｜の最大値は、４５ＭＰａ／μｍであるのに対し、実験例４の光ファイバでは、｜ｄσ／ｄｒ｜の最大値は、２８ＭＰａ／μｍである。実験例３の光ファイバの伝送損失は、０．１６１ｄＢ／ｋｍであるのに対し、実験例４の光ファイバの伝送損失は、０．１５４ｄＢ／ｋｍである。

【符号の説明】

【0049】

１…光ファイバ、１０…コア、２０…クラッド、２１…内クラッド層、２２…外クラッド層。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】