特許 7409299 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】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/036 20060101AFI20231226BHJP

   G02B 6/44 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

G02B6/036

G02B6/44 331

G02B6/44 301A

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020504941

(86)(22)【出願日】2019-02-26

(86)【国際出願番号】 JP2019007356

(87)【国際公開番号】W WO2019172022

(87)【国際公開日】2019-09-12

【審査請求日】2022-01-21

(31)【優先権主張番号】P 2018040665

(32)【優先日】2018-03-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雅人

(72)【発明者】

【氏名】川口 雄揮

(72)【発明者】

【氏名】山本 義典

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 健美

【審査官】山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０３５７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５２６０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５０５０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１６６８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５１１１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００７５０６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５２２４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５３１７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０８４４２０７８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１６－０８１０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００２２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７６１２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／０２－６／１０

Ｇ０２Ｂ ６／４４

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内クラッドであって、前記コアの屈折率より小さい屈折率を有する内クラッドと、
前記内クラッドを取り囲む外クラッドであって、前記コアの屈折率より小さく前記内クラッドの屈折率より大きい屈折率を有する外クラッドと、
を備え、
波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１０ｍｍでのコースティック半径の、１３１０ｎｍにおけるＬＰ０１モードのモードフィールド径をカットオフ波長で割った値であるＭＡＣ数に対する比である、実効コースティック半径が２.７０μｍ以上であり、
前記内クラッドの外半径ｂが１８．０μｍ以上２２．０μｍ以下であり、
前記内クラッドの平均比屈折率差から前記外クラッドの最大比屈折率差を引いた値Δ _ｄｅｐ が－０.０９％以上－０.０４％以下であり、
前記ＭＡＣ数が６．３０以上７．２５以下である、
光ファイバ。

【請求項2】

波長１３１０ｎｍにおいて８.２μｍ以上９.９μｍ以下のモードフィールド直径を有する、
請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項3】

１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長と、
１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長と、を有する、
請求項１または請求項２に記載の光ファイバ。

【請求項4】

前記コアの直径が７.３μｍ以上９.０μｍ以下であり、
前記コアの平均比屈折率差から前記外クラッドの最大比屈折率差を引いた値Δ_ｃｏｒｅが０.３２％以上０.４０％以下である、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光ファイバ。

【請求項5】

前記コアの中心から波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１５ｍｍでのコースティック半径だけ離れた位置が、前記内クラッドまたは前記内クラッドと前記外クラッドとの間の遷移部内に存在する、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光ファイバ。

【請求項6】

前記コアの中心から波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１５ｍｍでのコースティック半径だけ離れた位置が、前記内クラッドと前記外クラッドとの間の遷移部を除く前記外クラッド内に存在し、
前記コースティック半径で規定される前記位置において、前記コアの前記中心から前記外クラッドの外周面に向かう方向に沿った距離と屈折率との関係で規定される屈折率プロファイルの傾きが負である、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光ファイバ。

【請求項7】

前記コアの中心から波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１５ｍｍでのコースティック半径だけ離れた位置が、前記内クラッドと前記外クラッドとの間の遷移部を除く前記外クラッド内に存在し、
前記コースティック半径で規定される位置において、前記コアの前記中心から前記外クラッドの外周面に向かう方向に沿った距離と残留応力との関係で規定される残留応力プロファイルの傾きが正である、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光ファイバ。

【請求項8】

前記内クラッドおよび前記外クラッドの境界と前記外クラッドの外周面との中間点を基準として外側に位置する、前記外クラッドの最外部において、前記中間点から前記外クラッドの前記外周面に向かって残留応力が減少している、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の光ファイバ。

【請求項9】

前記外クラッドを取り囲むプライマリ樹脂層を更に備えた、
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の光ファイバ。

【請求項10】

前記プライマリ樹脂層が波長５４６ｎｍにおいて１.４４以上１.５１以下の屈折率を有する、
請求項９に記載の光ファイバ。

【請求項11】

前記プライマリ樹脂層を取り囲むセカンダリ樹脂層を更に備えた、
請求項９または請求項１０に記載の光ファイバ。

【請求項12】

前記プライマリ樹脂層と前記セカンダリ樹脂層との間における波長５４６ｎｍにおける屈折率差の絶対値が０.０７以下である、
請求項１１に記載の光ファイバ。

【請求項13】

前記プライマリ樹脂層が１ＭＰａ以下のヤング率を有し、
前記セカンダリ樹脂層が８００ＭＰａ以上のヤング率を有する、
請求項１１または請求項１２に記載の光ファイバ。

【請求項14】

Ｗ型屈折率プロファイルを有する、
請求項１から請求項１３の何れか一項に記載の光ファイバ。

【請求項15】

コアと、
前記コアを取り囲む内クラッドであって、前記コアの屈折率より小さい屈折率を有する内クラッドと、
前記内クラッドを取り囲む外クラッドであって、前記コアの屈折率より小さく前記内クラッドの屈折率より大きい屈折率を有する外クラッドと、
を備え、
Ｗ型屈折率プロファイルを有し、
波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１０ｍｍでのコースティック半径の、１３１０ｎｍにおけるＬＰ０１モードのモードフィールド径をカットオフ波長で割った値であるＭＡＣ数に対する比である、実効コースティック半径が２.７０μｍ以上であり、
前記内クラッドの外半径ｂが１８．０μｍ以上２２．０μｍ以下であり、
前記内クラッドの平均比屈折率差から前記外クラッドの最大比屈折率差を引いた値Δ _ｄｅｐ が－０.０９％以上－０.０４％以下であり、
前記ＭＡＣ数が６．３０以上７．２５以下である、
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ものである。

【0002】

本出願は、２０１８年３月７日出願の日本出願第２０１８－０４０６６５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

【背景技術】

【0003】

光ファイバを使用する光学部品や光学モジュールの他、光ファイバネットワークにおける特にアクセス系では、小さい半径で曲げられた光ファイバが設置される場合が多くある。光ファイバに曲げが加わると、その光ファイバで伝送される光信号に曲げ損失が生じてしまう。このことから、曲げ損失の小さな光ファイバが必要とされている。曲げ損失は、光ファイバを或る半径で曲げることにより発生する損失である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５-１６６８５３号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】R. Morgan, et al., " Wavelength dependence of bending loss in monomode optical fibers: effect of the fiber buffer coating," Opt. Lett., Vol.15, No.17, pp.947-949 (1990).

【発明の概要】

【0006】

本開示の光ファイバは、コアと、該コアを取り囲む内クラッドと、該内クラッドを取り囲む外クラッドとを備える。内クラッドは、コアの屈折率より小さい屈折率を有する。外クラッドは、コアの屈折率より小さく内クラッドの屈折率より大きい屈折率を有する。特に、当該光ファイバにおいて、波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１０ｍｍでのＭＡＣ数に対するコースティック半径の比（コースティック半径／ＭＡＣ数）は、２.７０μｍ以上である。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、光ファイバの屈折率プロファイルの一例を示す図である。

【図2】図２は、或る半径の曲げが加えられた光ファイバの等価的な屈折率プロファイルを示す図である。

【図3A】図３Ａは、光ファイバの各パラメータを説明するための図である。

【図3B】図３Ｂは、光ファイバの断面構造を示す図である。

【図4】図４は、ＭＡＣ数と曲げ損失との間の相関を示すグラフである。

【図5】図５は、Ｗ型屈折率プロファイルを有する光ファイバにおける実効コースティック半径Ｒ_{ｃ，ｅｆｆ}（R=10mm,λ=1625nm）と曲げ損失α_{１６２５，１０}との間の関係を示すグラフである。

【図6】図６は、実効コースティック半径Ｒ_{ｃ，ｅｆｆ}（R=15mm,λ=1625nm）と曲げ損失α_{１６２５，１５}との間の関係を示すグラフである。

【図7】図７は、Ｗ型屈折率プロファイルにおける遷移部を説明するための図である。

【図8】図８は、実施例（EXAMPLE）および比較例（COMPARATIVE EXAMPLE）の光ファイバの諸元を纏めた表である（その１）。

【図9】図９は、実施例および比較例の光ファイバの諸元を纏めた表である（その２）。

【図10】図１０は、光ファイバの各パラメータの好ましい範囲および更に好ましい範囲を纏めた表である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

光ファイバの曲げ損失について検討する際には、コースティック半径（Caustic Radius）と呼ばれるパラメータが重要である。図１および図２を用いてコースティック半径について説明する。図１は、光ファイバの屈折率プロファイルの一例を示す図である。この光ファイバは、Ｗ型屈折率プロファイル１５０を有する。すなわち、この光ファイバは、コア１０と、該コア１０を取り囲む内クラッド２０と、該内クラッド２０を取り囲む外クラッド３０とを備える。内クラッド２０は、コア１０の屈折率より小さい屈折率を有する。外クラッド３０は、コア１０の屈折率より小さく内クラッド２０の屈折率より大きい屈折率を有する。

【0009】

図２は、或る半径の曲げが加えられた光ファイバを直線的な導波路として取り扱うための等価的な屈折率プロファイル１６０を示す図である。光ファイバが曲げられると、該光ファイバの曲げの外側は曲げの内側に比べて光の伝搬距離が長くなる。このため、図２に示されたように、等価的な屈折率プロファイルは曲げの外側に位置する各部での屈折率が高くなる一方、曲げの内側に位置する各部での屈折率が低くなる。この曲げによる屈折率の変化を加えた屈折率を等価屈折率という。図２には、或る波長λでのＬＰ０１モードの実効屈折率のレベルも破線で示されている。コースティック半径は、或る半径の曲げが加えられた光ファイバの曲げ方向に平行な光ファイバの動径方向の等価的な屈折率プロファイル１６０において、光ファイバの断面における中心位置（図３Ａに示されたファイバ断面の中心Ｏに相当）から、等価屈折率と実効屈折率とが互いに等しくなる位置までの距離である。

【0010】

ここで、波長λでのＬＰ０１モードの実効屈折率ｎ_ｅｆｆ(λ)は、光ファイバが曲げられていないときの波長λでのＬＰ０１モードの伝搬定数を、該波長λにおける波数で割った値で規定される。また、波長λにおけるファイバ断面上の屈折率プロファイルをｎ(λ,ｒ)とし、曲げ半径をＲ[ｍｍ]としたとき、光ファイバの等価的な屈折率プロファイルｎ_ｂｅｎｄ(Ｒ,λ,ｒ,θ)は、以下の式（１）で規定される。なお、図３Ａは、光ファイバの各パラメータを説明する図である。

【0011】

【数1】

【0012】

図３Ａに示されたｒ[ｍｍ]は、ファイバ断面の中心Ｏから或る点までの距離である。すなわち、波長λにおけるファイバ断面上の屈折率プロファイルｎ(λ,ｒ)は、距離ｒと光ファイバの断面（ファイバ断面）の中心Ｏから距離ｒだけ離れた位置における屈折率ｎ（波長λにおける屈折率）との関係を表している。曲げ半径Ｒの中心位置とファイバ断面の中心Ｏとを互いに結ぶ直線をｘ軸とし、ファイバ断面の中心Ｏをｘ軸上における原点（ｘ＝０）とし、曲げ半径Ｒの中心位置からファイバ断面の中心Ｏへ向かう方向を正とする。このとき、θは、ファイバ断面上における或る点とファイバ断面の中心Ｏとを互いに結ぶ線分と、ｘが０以上の領域で規定される半直線と、のなす角度である。

【0013】

以下では、θ＝０の場合（すなわち、ｘ軸上でｘ≧０である領域）において、光ファイバの等価屈折率ｎ_ｂｅｎｄ(Ｒ,λ,ｒ,0)がＬＰ０１モードの実効屈折率ｎ_ｅｆｆ(λ)と等しくなる値のうち以下の式（２）を満たす変数ｘの値が、曲げ半径Ｒで光ファイバを曲げたときの波長λにおけるコースティック半径Ｒ_ｃ(Ｒ,λ)と規定される。このようなＲ_ｃ(Ｒ,λ)が複数個ある場合には、それらのうち最小の値が採用される。

【0014】

【数2】

【0015】

ファイバ断面においてコースティック半径より外側に存在する光は、光ファイバの外へ放射されるので曲げ損失となる（特許文献１参照）。すなわち、曲げ損失を小さくするためには、コースティック半径より外側に存在する光のパワーを少なくすることが必要である。コースティック半径より外側に存在する光のパワーを少なくするには、次の２つのアプローチが考えられる。第１のアプローチは、コースティック半径を大きくすることで、光ファイバ断面のうち光が存在すると放射しうる領域を小さくすることである。第２のアプローチは、コアへの光の閉じ込めを強くすることで、光ファイバ断面における光分布の拡がりを小さくすることである。

【0016】

［本開示が解決しようとする課題］
本発明者らは、従来の光ファイバについて検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上述の第２のアプローチにおいて、コアへの光の閉じ込めは、ＭＡＣ数と呼ばれるパラメータで定量的に表すことができる。ＭＡＣ数は、１３１０ｎｍにおけるＬＰ０１モードのモードフィールド直径（ＭＦＤ）をカットオフ波長λcで割った値である。カットオフ波長は、ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５０.１において定義されるファイバカットオフ波長である。ＭＡＣ数と曲げ損失との間には相関がある。したがって、従来は、曲げ損失が小さい光ファイバを製造するための指針として、ＭＡＣ数を小さくすることに注力してきた。

【0017】

図４は、ＭＡＣ数と曲げ損失との間の相関を示すグラフである。しかしながら、図４に示されたように、ＭＡＣ数と曲げ損失との間には或る程度の相関があるものの、バラツキが大きい。なお、図４の縦軸の曲げ損失は、波長λ＝１６２５ｎｍにおける曲げ半径Ｒ＝１０ｍｍでの１ターン当たりの値である。

【0018】

そこで、本発明者らは、曲げ損失を決定するパラメータとしてＭＡＣ数に加えてコースティック半径について検討した。また、本発明者らは、その検討の過程で、コースティック半径をＭＡＣ数で割った値（以後「実効コースティック半径」と記す）と曲げ損失との間の関係を調査した。そして、本発明者らは、光ファイバの試作を重ねた結果、ＭＡＣ数に比べて実効コースティック半径で曲げ損失を精度よく決定することができることを見出した。

【0019】

本開示は、上記知見に基づいてなされたものであり、曲げ損失が小さい光ファイバを提供することを目的としている。

【0020】

［本開示の効果］
本開示によれば、曲げ損失が小さい光ファイバを提供することが可能になる。

【0021】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。

【0022】

（１） 本開示の光ファイバは、その一態様として、コアと、該コアを取り囲む内クラッドと、該内クラッドを取り囲む外クラッドと、を備える。内クラッドは、コアの屈折率より小さい屈折率を有する。外クラッドは、コアの屈折率より小さく内クラッドの屈折率より大きい屈折率を有する。特に、当該光ファイバにおいて、波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１０ｍｍでのＭＡＣ数に対するコースティック半径の比（コースティック半径／ＭＡＣ数）は、２.７０μｍ以上である。

【0023】

（２）本開示の一態様として、当該光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおいて８.２μｍ以上９.９μｍ以下のＭＦＤを有するのが好ましい。本開示の一態様として、内クラッドの外半径ｂは１５．５μｍ以上２２．５μｍ以下であり、該内クラッドの平均比屈折率差から外クラッドの最大比屈折率差を引いた値Δ_ｄｅｐは－０.１１％以上－０.０３％以下（より好ましくは－０.０９％以上－０.０３％以下）であり、ＭＡＣ数は６.２６以上７.５６以下であるのが好ましい。この態様において、コアの半径ａに対する内クラッドの外半径ｂの比ｂ／ａは、３.５以上６.０以下であればよい。本開示の一態様として、内クラッドの外半径ｂは１８．０μｍ以上２２．０μｍ以下であり、該内クラッドの平均比屈折率差から外クラッドの最大比屈折率差を引いた値Δ_ｄｅｐは－０.０９％以上－０.０４％以下（より好ましくは－０.０７％以上－０.０４％以下）であり、ＭＡＣ数は６．３０以上７．２５以下（または６．４０以上）であるのが好ましい。この態様において、コアの半径ａに対する内クラッドの外半径ｂの比ｂ／ａは、４.５以上５.５以下であればよい。本開示の一態様として、当該光ファイバは、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長λccと、１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長と、を有するのが好ましい。ここで、屈折率ｎの比屈折率差Δは、純シリカの波長１５５０ｎｍにおける屈折率ｎ_０を用いて、
Δ=(ｎ²-ｎ_０ ²)/(2ｎ²)
で定義される。

【0024】

（３） 本開示の一態様として、コアの直径は７.３μｍ以上９.０μｍ以下であり、該コアの平均比屈折率差から外クラッドの最大比屈折率差を引いた値Δ_ｃｏｒｅは０.３２％以上０.４０％以下であるのが好ましい。本開示の一態様として、コア中心（ファイバ断面の中心）から波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１５ｍｍでのコースティック半径だけ離れた位置は、内クラッドまたは該内クラッドと外クラッドとの間の遷移部に存在するのが好ましい。また、本開示の一態様として、コア中心から波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１５ｍｍでのコースティック半径だけ離れた位置は、内クラッドと外クラッドとの間の遷移部を除く該外クラッドに存在するのがこのましい。この場合、コースティック半径で規定される上記位置において、コアの中心から外クラッドの外周面に向かう方向に沿った距離と屈折率との関係で規定される屈折率プロファイルの傾き、すなわち、屈折率プロファイルｎ（λ=1625nm,r）の傾き（dｎ/dｒ）は、負であるのが好ましい。更に、本開示の一態様として、コアの中心から波長１６２５ｎｍにおける曲げ半径１５ｍｍでのコースティック半径だけ離れた位置は、内クラッドと外クラッドとの間の遷移部を除く該外クラッドに存在するのが好ましい。この場合、コースティック半径で規定される位置において、コアの中心から外クラッドの外周面に向かう方向に沿った距離と残留応力との関係で規定される残留応力プロファイルの傾きは、正であるのが好ましい。

【0025】

（４） 本開示の一態様として、外クラッドの最外部における残留応力は、コアの中心から該外クラッドの外周面に向かって残留応力は減少しているのが好ましい。なお、「外クラッドの最外部」は、内クラッドおよび外クラッドの境界と外クラッドの外周面との中間点を基準として外側に位置する外クラッドの一部（外側領域）を意味する。また、残留応力の種類には引張応力と圧縮応力があり、「残留応力の減少」は、引張応力の絶対値の減少と圧縮応力の絶対値の増加の双方を意味する。

【0026】

（５）本開示の一態様として、当該光ファイバは、外クラッドを取り囲むプライマリ樹脂層を更に備えてもよい。また、本開示の一態様として、当該光ファイバは、プライマリ樹脂層と、該プライマリ樹脂層を取り囲むセカンダリ樹脂層を更に備えてもよい。本開示の一態様として、プライマリ樹脂層は、波長５４６ｎｍにおいて１.４４以上１.５１以下の屈折率を有するのが好ましい。本開示の一態様として、プライマリ樹脂層とセカンダリ樹脂層との間における波長５４６ｎｍにおける屈折率差の絶対値は、０.０７以下であるのが好ましい。本開示の一態様として、プライマリ樹脂層は１ＭＰａ以下のヤング率を有し、セカンダリ樹脂層が８００ＭＰａ以上のヤング率を有するのが好ましい。

【0027】

以上、この[本開示の実施形態の説明]の欄に列挙された各態様は、残りの全ての態様のそれぞれに対して、または、これら残りの態様の全ての組み合わせに対して適用可能である。

【0028】

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態に係る光ファイバの具体的な構造を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0029】

ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５７.Ａ２の規格で曲げ損失が最も厳しい条件の一つは、波長λ＝１６２５ｎｍ、曲げ半径Ｒ＝１０ｍｍであると経験的に知られている。図５は、Ｗ型屈折率プロファイルを有する光ファイバにおける実効コースティック半径Ｒ_{ｃ，ｅｆｆ}（R=10mm,λ=1625nm）と曲げ損失との間の関係を示すグラフである。図５の縦軸の曲げ損失は、波長λ＝１６２５ｎｍにおける曲げ半径Ｒ＝１０ｍｍでの１ターン当たりの値（以下、これをα_{１６２５，１０}と記す）である。図５から分かるように、実効コースティック半径が２.７０μｍ以上である光ファイバは、ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５７.Ａ２ の規格である α_{１６２５，１０}≦０.２ｄＢ／turn を満たすことができる。

【0030】

ここで、本開示の光ファイバは、図１に示されたＷ型屈折率プロファイル１５０を有する。また、その断面構造は、図３Ｂに示されたように、コア１０（コア１０の中心とファイバ断面の中心Ｏが一致）と、コア１０を取り囲む内クラッド２０と、内クラッド２０を取り囲む外クラッド３０と、を備える。内クラッド２０は、コア１０の屈折率より小さい屈折率を有する。外クラッド３０は、コア１０の屈折率より小さく内クラッド２０の屈折率より大きい屈折率を有する。更に、当該光ファイバは、外クラッド３０を取り囲むプライマリ樹脂層４０と、該プライマリ樹脂層４０を取り囲むセカンダリ樹脂層５０と、を備える。

【0031】

また、Ｗ型屈折率プロファイル１５０を有するとともに実効コースティック半径が２.７０μｍ以上の光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍのＬＰ０１モードにおけるＭＦＤが８.２μｍ以上９.９μｍ以下であると、ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５７.Ａ２の規格を満たすことが可能になる。ＭＦＤが小さいと実効コースティック半径を小さくすることができるので、該ＭＦＤは、８.２μｍ以上９.６μｍ以下であるのがより好ましく、８.２μｍ以上９.０μｍ以下であるのが更に好ましい。また、Ｇ．６５２．Ｄに代表される下位規格の光ファイバのＭＦＤは８．８μｍ～９．６μｍである。このことから、該ＭＦＤが８．４μｍ以上９．６μｍ以下であることは、下位規格ファイバとの接続損失が大きくなることを抑制できるため好ましい。なお、ＭＦＤは８．５μｍ以上９．２μｍ以下であることがより好ましい。

【0032】

波長１３１０ｎｍで光ファイバがシングルモード伝送を行うための十分条件は、２ｍカットオフ波長が１３１０ｎｍ未満であることである。ＭＦＤが８.２μｍ以上９.９μｍ以下の範囲で２ｍカットオフ波長が１３１０ｎｍ未満になるためには、ＭＡＣ数は６.２６以上７.５６以下である必要がある。このＭＡＣ数の範囲の光ファイバを生産するためには、コアの半径ａに対する内クラッドの外半径ｂの比ｂ／ａは３.５以上６.０以下であり、内クラッドの外半径ｂは１５．５μｍ以上２２．５μｍ以下、内クラッドの平均比屈折率差から外クラッドの最大比屈折率差を引いた値Δ_ｄｅｐが－０.１１％以上－０.０３％以下であるのが好ましい。

【0033】

コアの半径ａおよび内クラッドの外半径ｂは、最大差分の位置で定義される。すなわち、コアの半径ａは、３μｍ≦ｒ≦６μｍの範囲で、波長１５５０ｎｍにおける屈折率ｎ（λ=1550nm,r）の距離変数ｒの微分係数が最小値となる点である。内クラッドの外半径ｂは、６μｍ≦ｒの範囲で波長１５５０ｎｍにおける屈折率ｎ（λ=1550nm,r）の距離変数ｒの微分係数が最大値となる点である。

【0034】

光ファイバの生産では、ＭＡＣ数などの指標から曲げ損失を予測することが重要である。実効コースティック半径Ｒ_{ｃ，ｅｆｆ}（R=10mm,λ=1625nm）（＝Ｒ_ｃ（R=10mm,λ=1625nm）／ＭＡＣ）がＭＡＣ数の関数であると考えると、∂α_{１６２５，１０}(R_{ｃ，ｅｆｆ})/∂MACは、ＭＡＣの変化に対して曲げ損失がどの程度変化しうるかを示す指標となり得る。例えば、光ファイバの長手方向に沿ってＭＡＣが変動したときにどの程度の曲げ損失の変動が予想されるかを把握することができる。ＭＡＣ数に対するＲ_ｃの依存性が無視できる場合、∂α_{１６２５，１０}(R_{ｃ，ｅｆｆ})/∂MACは、以下の式（３）式で計算できる。

【0035】

【数3】

【0036】

すなわち、ＭＡＣ数が大きい方が、光ファイバの長手方向に沿ったＭＡＣ数のバラツきに起因する曲げ損失α_{１６２５，１０}の変動が小さくなり、曲げ損失の品質管理が行いやすくなる効果があることを示している。ＭＡＣ数は６．３０以上７．３０以下のときが好ましく、ｂは１８．０μｍ以上２２．０μｍ以下であり、ｂ／ａは４.５以上５.５以下であり、内クラッドの平均比屈折率差から外クラッドの最大比屈折率差を引いた値Δ_ｄｅｐは－０.０９％以上－０.０４％以下であるのが好ましい。

【0037】

ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下で、ＬＰ０１モードのゼロ分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下であると、波長１.３μｍ帯でモード分散および波長分散による通信品質低下を少なくできる。

【0038】

実効コースティック半径Ｒ_{ｃ，ｅｆｆ}（R=10mm,λ=1625nm）が同じであっても、ＭＡＣ数が大きい方が、光ファイバの長手方向に沿ったＭＡＣ数のバラツキに起因する曲げ損失α_{１６２５,１０}の変動を抑えることができる。しかしながら、実効コースティック半径を変えずにＭＡＣ数を大きくするには、コースティック半径を大きくする必要がある。コースティック半径を大きくする方法の一つとして、コアの直径を大きくし、外クラッドに対するコアの平均比屈折率差を大きくし、かつ、ＬＰ０１モードの実効屈折率を高める方法がある。コアの直径（２ａ）が７.３μｍ以上９.０μｍ以下であり、コアの平均比屈折率差から外クラッドの最大比屈折率差を引いた値（Δ_ｃｏｒｅ）が０.３２％以上０.４０％以下であり、Δ_ｃｏｒｅ－Δ_ｄｅｐが０.３６％以上０.４４％以下であるとき、波長１.３μｍ帯でマルチモード伝送となることを防ぎつつ実効屈折率を高めることができる（コースティック半径を大きくすることができる）。より好ましくは、コアの直径（２ａ）が７.４μｍ以上８.７μｍ以下であり、Δ_ｃｏｒｅが０.３４％以上０.３８％以下であり、Δ_ｃｏｒｅ－Δ_ｄｅｐが０.４０％以上０.４４％以下である。

【0039】

波長１６２５ｎｍで曲げ半径１５ｍｍのときの曲げ損失α_{１６２５，１５}も、ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５７.Ａ２の規格において最も厳しい曲げ損失規格の一つである。図６は、実効コースティック半径Ｒ_{ｃ，ｅｆｆ}（R=15nm,λ=1625nm）と曲げ損失α_{１６２５，１５}との間の関係を示すグラフである。図６の縦軸の曲げ損失α_{１６２５，１５}は、波長λ＝１６２５ｎｍにおける曲げ半径Ｒ＝１５ｍｍでの１ターン当たりの値である。図６では、内クラッド２０と外クラッド３０との間の遷移部にコースティック半径がある場合と、遷移部を除いた外クラッド３０にコースティック半径がある場合とで、プロットの印を異ならせている。遷移部は、図７に示されたＷ型屈折率プロファイル１７０において、内クラッド２０と外クラッド３０との間において屈折率が遷移している領域である。本明細書では、内クラッド２０と外クラッド３０との境界近傍において、半径に対する屈折率の２階微分値の最大および最小となる２点に挟まれた区間が「遷移部」と規定される。

【0040】

遷移部にコースティック半径で規定される位置が存在する場合、遷移部を除いた外クラッド３０にコースティック半径で規定される位置が存在する場合に比べて、実効コースティック半径Ｒ_{ｃ，ｅｆｆ}（R=15nm,λ=1625nm）が小さくても、曲げ損失α_{１６２５，１５}を小さくすることができる。このことから、コースティック半径で規定される位置は遷移部内に存在する方がよい。遷移部を除いた外クラッド３０にコースティック半径で規定される位置がある場合、実効コースティック半径を大きくする必要がある。実効コースティック半径を大きくする方法の一つとして、コースティック半径で規定される位置における遷移部を除いた外クラッド３０の屈折率プロファイル１７０において、半径に対する屈折率プロファイル１７０の傾きを実質的に負にすることが有効である。なお、図７の例では、遷移部を除いた外クラッド３０（外クラッドの外側領域）の屈折率プロファイル１７０の傾きはゼロ、すなわちコア１０の中心から外クラッド３０の外周面に向かって該外クラッド３０の外側領域の屈折率プロファイル１７０はフラットである。したがって、図７中の破線１７１で示されたように、外クラッド３０の外側領域（遷移部を除いた外クラッドの領域）において、コア１０の中心から外クラッド３０の外周面に向かって屈折率を低下するように調節することにより、当該外クラッド３０の外側領域における屈折率プロファイル１７１の傾きを負に設定することができる。

【0041】

なぜなら、遷移部を除いた外クラッド３０における屈折率プロファイルが正の傾きである場合またはフラットである場合（屈折率プロファイル１７０）に比べて、屈折率プロファイルの傾きを実質的に負にする場合（屈折率プロファイル１７１）は、コースティック半径を長くできるので、曲げ損失α_{１６２５，１５}を小さくすることに寄与できるからである。特に、遷移部を除いた外クラッド３０にコースティック半径で規定される位置が存在するときに、この位置における残留応力プロファイルの傾きが実質的に正であると、光ファイバ母材段階での遷移部を除いた外クラッド３０の屈折率プロファイルが実質的に負でなくても、光弾性効果により、コースティック半径で規定される位置周辺における外クラッド３０の屈折率プロファイルの傾きを負にすることが期待できる。なお、本明細書において、残留応力の符号は、引張応力を正と規定し、圧縮応力を負と規定する。したがって、「残留応力プロファイルの傾きが正」の状態は、コア１０中心から外クラッド３０の外周面に向かう方向に沿って引張応力が増加している状態、圧縮応力から引張応力に遷移している状態、および圧縮応力が増加している状態の何れかに相当する。

【0042】

非特許文献１に記載されているとおり、外クラッド３０を取り囲むプライマリ樹脂層４０と、該プライマリ樹脂層４０を取り囲むセカンダリ樹脂層５０とが設けられた構成（図３Ｂ参照）では、外クラッド３０とプライマリ樹脂層４０との間の屈折率差に起因したウィスパリングギャラリーモード現象が知られている。なお、ウィスパリングギャラリーモード現象は、外クラッド３０とプライマリ樹脂層４０の境界でフレネル反射された放射光が再びＬＰ０１モードに結合する現象である。このウィスパリングギャラリーモード現象により、曲げ損失が悪化する場合があるので、外クラッド３０とプライマリ樹脂層４０との間の屈折率差を大きくしないことが重要である。波長５４６ｎｍにおける外クラッド３０の平均屈折率とプライマリ樹脂層４０の屈折率との差の絶対値は、０.０６以下であることが望ましく、さらに好ましくは、波長５４６ｎｍにおけるプライマリ樹脂層４０の屈折率から外クラッド３０の平均屈折率を引いた値が０以上０.０４以下である。

【0043】

残留応力が外クラッド３０の最外部で負側に低下していると、低下していない場合と比べて、光弾性効果により外クラッド３０とプライマリ樹脂層４０との間の屈折率差を小さくすることができる。これにより、フレネル反射量を減少させて、外クラッド３０とプライマリ樹脂層４０との界面によるウィスパリングギャラリーモード現象を抑える効果がある。

【0044】

プライマリ樹脂層４０とセカンダリ樹脂層５０との界面でも両者の屈折率差によるフレネル反射が起こるため、この境界付近でもウィスパリングギャラリーモード現象が生じうる。このことから、プライマリ樹脂層４０とセカンダリ樹脂層５０との間の屈折率差も小さいことが望ましい。プライマリ樹脂層４０とセカンダリ樹脂層５０との間における波長５４６ｎｍにおける屈折率差の絶対値は、０.１０以下であるのが好ましく、より好ましくは、波長５４６ｎｍにおけるセカンダリ樹脂層５０の屈折率からプライマリ樹脂層４０の屈折率を引いた値が０以上０.０７以下である。また、ファイバ状態（図３Ｂに示されたような断面構造を有する光ファイバに適用された状態）においてプライマリ樹脂層４０のヤング率が１ＭＰａ以下に設定され、セカンダリ樹脂層５０のヤング率が８００ＭＰａ以上（さらに好ましくは１０００ＭＰａ以上）に設定された状態は、マイクロベンド損失をも抑制できる効果を発揮する。なお、マイクロベンド損失は、主に光ファイバがケーブル化された際に、ランダムな方向の曲げに起因して該光ファイバ内で生じる光損失である。

【0045】

図８および図９は、実施例（EXAMPLE）１～１２および比較例（COMPARATIVE EXAMPLE）１～４の光ファイバの諸元を纏めた表である。図８は、曲げ半径Ｒ＝１０ｍｍでの実施例１～５および比較例１～３の光ファイバの諸元を示す。図９は、曲げ半径Ｒ＝１５ｍｍでの実施例６～１２および比較例４の光ファイバの諸元を示す。また、図１０は、光ファイバの各パラメータの好ましい範囲および更に好ましい範囲を纏めた表である。

【符号の説明】

【0046】

１０…コア、２０…内クラッド、３０…外クラッド、４０…プライマリ樹脂層、５０…セカンダリ樹脂層。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】