特表 2023-547374 光伝送システムにおける総データ容量の増加

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-10

(54)【発明の名称】光伝送システムにおける総データ容量の増加

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/44 20060101AFI20231102BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20231102BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20231102BHJP

   C03B 37/027 20060101ALI20231102BHJP

【ＦＩ】

G02B6/44 366

G02B6/036

G02B6/44 371

G02B6/02 376A

C03B37/027 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023524564

(86)(22)【出願日】2021-10-18

(85)【翻訳文提出日】2023-06-20

(86)【国際出願番号】 US2021055442

(87)【国際公開番号】W WO2022086863

(87)【国際公開日】2022-04-28

(31)【優先権主張番号】63/104,415

(32)【優先日】2020-10-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】509094034

【氏名又は名称】オーエフエス ファイテル，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100106183

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 弘司

(74)【代理人】

【識別番号】100114915

【弁理士】

【氏名又は名称】三村 治彦

(74)【代理人】

【識別番号】100125139

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100209808

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 高志

(72)【発明者】

【氏名】ペッカム，デヴィッド ダブリュ

(72)【発明者】

【氏名】ヴァイジャ，ドゥルゲシュ

(72)【発明者】

【氏名】ワイマン，ピーター エー．

【テーマコード（参考）】

2H201

2H250

4G021

【Ｆターム（参考）】

2H201AX13

2H201AX18

2H201AX22

2H201AX43

2H201BB06

2H201BB22

2H201BB25

2H201BB52

2H201BB67

2H201BB72

2H201BB80

2H201DD14

2H201DD33

2H201KK06

2H201KK17

2H201KK34C

2H250AB10

2H250AB15

2H250AB18

2H250AB70

2H250AD14

2H250AD32

2H250AD42

2H250AE25

2H250AE64

2H250AH22

2H250BD11

2H250BD18

4G021HA05

(57)【要約】

光ファイバケーブルは、内側チューブの外側に、内側チューブに沿って位置する強度部材を有する内側チューブを含む。水遮断材料はまた、内側チューブの外部に位置する。シースは、強度部材および水遮断材料を取り囲む。ケーブルは、コアを有する光ファイバと、コアを取り囲むトレンチと、トレンチを取り囲むクラッドと、クラッド上に塗布されたコーティングとをさらに備える。ケーブルは、Ｎ本の光ファイバ（Ｎは整数（例えば、１６、３２、４８、９６等）である）を有するファイバ配列を含み、そのうちの少なくとも１本の光ファイバは、約１５５０ナノメートル（～１５５０ｎｍ）の波長（λ）で約７５平方マイクロメートル（～７５μｍ２）の最大有効面積（Ａｅｆｆ）；最大モードフィールド直径（ＭＦＤ）は約８．８μｍであり、λは約１５５０ｎｍである；最大ケーブルカットオフλが約１５２０ｎｍである；そして、約１５５０ｎｍのλで約０．１８０デシベル／キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）の最大減衰を示す。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

透過軸と、
前記透過軸と略平行に延在する内管と、
前記内管の外部に位置し、前記内管に沿って延在する強度部材と、
前記内管の外部に位置する水遮断材料と、
前記強度部材を囲むシースであって、前記水遮断材料をさらに囲むとともに前記透過軸に略平行に延在するシースと、
前記透過軸に沿って延在する光ファイバであって、
コア半径（ｒｃｏｒｅ）を含み、コア屈折率（ｎｃｏｒｅ）をさらに含むコア、
前記コアの半径方向外側に位置し、トレンチ外半径（ｒｔｒｅｎｃｈ）を含み、トレンチ屈折率（ｎｔｒｅｎｃｈ）をさらに含み、前記ｎｔｒｅｎｃｈが前記ｎｃｏｒｅよりも低いトレンチ、
前記トレンチの半径方向外側に位置し、クラッド外半径（ｒｃｌａｄ）を含み、クラッド屈折率（ｎｃｌａｄ）をさらに含み、前記ｎｃｌａｄが前記ｎｔｒｅｎｃｈより高く、前記ｎｃｌａｄが、前記ｎｃｏｒｅより低いクラッド、
前記クラッディングの半径方向外側に位置し、コーティング直径（ｄｃｏａｔ）を含むコーティング、
約１５５０ナノメートル（～１５５０ｎｍ）の波長（λ）で約７５平方マイクロメートル（～７５μｍ２）の最大有効面積（Ａｅｆｆ）、
～１５５０ｎｍのλで～８．８μｍの最大モードフィールド直径（ＭＦＤ）、
～１５２０ｎｍのλで最大ケーブルカットオフ、および、
～１５５０ｎｍのλで約０．１８０デシベル／キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）、
～１５５０ｎｍのλで約０．１７０ｄＢ／ｋｍ、
～１５５０ｎｍのλで約０．１６０ｄＢ／ｋｍからなる群から選択される最大減衰とを含む光ファイバと、
前記内管内に位置し、前記光ファイバを含むファイバ配置と
を含む光ファイバケーブル。

【請求項2】

前記ｒｔｒｅｎｃｈは前記ｒｃｏｒｅより約４倍大きい（ｒｔｒｅｎｃｈ＝４＊ｒｃｏｒｅ）、請求項１に記載のケーブル。

【請求項3】

ｒｔｒｅｎｃｈ＝４．１＊ｒｃｏｒｅである、請求項１に記載のケーブル。

【請求項4】

ｒｔｒｅｎｃｈ＝３．６＊ｒｃｏｒｅである、請求項１に記載のケーブル。

【請求項5】

前記ファイバ配列が
ロール可能なリボン、
カラーコード化された繊維束、
平らなリボン、
２ファイバリボン、および
これらの組み合わせ
からなる群から選択される、請求項１に記載のケーブル。

【請求項6】

前記内管内の間隙空間、および
前記間隙空間に位置し、前記ファイバ配列を囲む水遮断ゲル
をさらに含む請求項１に記載のケーブル。

【請求項7】

前記ｒｃｏｒｅが～４μｍである、請求項１に記載のケーブル。

【請求項8】

前記ｒｃｏｒｅが～４μｍ未満である、請求項１に記載のケーブル。

【請求項9】

前記コアはドーパントを含み、前記ドーパントは、
約１０００ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）～約１８，０００ｐｐｍの塩素（Ｃｌ）、
最大約０．５重量パーセント（～０．５重量％）のフッ素（Ｆ）、
リチウム（Ｌｉ）、
ナトリウム（Ｎａ）、
カリウム（Ｋ）、および
これらの任意の組み合わせ
からなる群から選択される、請求項１に記載のケーブル。

【請求項10】

前記トレンチは、最大約２．５重量パーセント（～２．５重量％）のフッ素（Ｆ）を含む、請求項１に記載のケーブル。

【請求項11】

前記トレンチは、
リチウム（Ｌｉ）、
ナトリウム（Ｎａ）、
カリウム（Ｋ）、および
これらの任意の組み合わせ
からなる群から選択されるアルカリ金属をさらに含む、請求項１０に記載のケーブル。

【請求項12】

前記クラッドはフッ素（Ｆ）ドーパントを含む、請求項１に記載のケーブル。

【請求項13】

前記ｒｃｌａｄが～６２．５μｍである、請求項１に記載のケーブル。

【請求項14】

前記ｒｃｌａｄが～１００μｍ未満である、請求項１３に記載のケーブル。

【請求項15】

前記ｄｃｏａｔが～１２５μｍ未満である、請求項１に記載のケーブル。

【請求項16】

前記ｄｃｏａｔが～１００μｍ未満である、請求項１５に記載のケーブル。

【請求項17】

前記ｄｃｏａｔが～８０μｍ未満である、請求項１５に記載のケーブル。

【請求項18】

前記光ファイバは、
国際電気通信連合電気通信標準化部門（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ， Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ）、シリーズＧ．６５７．Ａ１（ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ１）、および
ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２
からなる群から選択される業界標準に適合するマクロベンド感度をさらに含む、請求項１に記載のケーブル。

【請求項19】

前記ファイバ配列はＮ個の全伝送光ファイバを含み、Ｎは整数である、請求項１に記載のケーブル。

【請求項20】

前記Ｎが、
３２、
４８、および
９６
からなる群から選択される１つである、請求項１９に記載のケーブル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、最初にＤａｖｉｄ Ｗ．Ｐｅｃｋｈａｍという発明者による名称「Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｂｅｎｄ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｉｎ Ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ Ｃａｂｌｉｎｇ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ」を有する、２０２０年１０月２２日に出願された米国特許仮出願６３／１０４，４１５の利益を主張する。これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

本開示は、概して、光ファイバに関し、より詳細には、シングルモードファイバに関する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

光ファイバおよび光ファイバケーブルは、大洋横断海底データ伝送システムで広く使用されている。総データ容量に対する需要が増加するにつれて、それらの増加する需要に関連する対応する課題が存在する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示は、光ファイバケーブルを教示する。簡単に説明すると、光ファイバケーブルの一実施形態は、Ｎ本の光ファイバ（Ｎは整数（例えば、１６、３２、４８、９６等）である）を有するファイバ配列を含み、その少なくとも１本の光ファイバは、約１５５０ナノメートル（～１５５０ｎｍ）の波長（λ）で約７５平方マイクロメートル（～７５μｍ２）の最大有効面積（Ａｅｆｆ）；最大モードフィールド直径（ＭＦＤ）は約８．８μｍであり、λは約１５５０ｎｍである；最大ケーブルカットオフλが約１５２０ｎｍである；そして、約１５５０ｎｍのλで約０．１８０デシベル／キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）の最大減衰を示す。

【0005】

他のシステム、デバイス、方法、特徴、および利点は、以下の図面および詳細な説明の検討によって、当業者に明白となるであろう。
全てのそのような追加のシステム、方法、特徴、および利点は、本説明内に含まれ、本開示の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

【0006】

本開示の多くの態様は、以下の図面を参照してより良く理解することができる。図面中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、本開示の原理を明確に示すことに重点が置かれている。さらに、図面において、同様の参照番号は、いくつかの図を通して対応する部分を示す。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】光ファイバケーブルの一実施形態の断面プロファイルを示す図である。

【図2】光ファイバケーブルの別の実施形態を示す図である。

【図3】光ファイバの一実施形態の屈折率プロファイル（ＲＩＰ）を示すグラフである。

【図4】光ファイバの別の実施形態のＲＩＰを示すグラフである。

【図5】ロール可能なリボンの一実施形態を示す図である。

【図6】平坦なリボンのスタックの一実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

従来の知識は、光ファイバケーブルにおける総データ容量が、対応して増加する各ファイバの伝送帯域幅とともに、また、ケーブル内の光ファイバの各チャネルに対する増加する光パワーとともに増加することを教示している。これは、ケーブルの総データ容量が、各ファイバの伝送帯域幅とケーブル内のファイバ数との積に比例するためである。さらに、ファイバのデータ容量は、利用可能な帯域幅および信号電力に比例する。言い換えれば、目標が光ファイバケーブルにおける総データ容量を増大させることである場合、伝送帯域幅を減少させるか又はチャネル毎の光パワーを減少させることは、直観に反し、従来の知識に反する。

【0009】

しかしながら、大洋横断伝送システムのための総データ容量を制限する際に別の要因が関与する。大洋横断海底伝送システムに充分な光信号パワー対ノイズ比を提供するために、エルビウムドープ光ファイバ増幅器を利用する海中中継器が提供される。半導体レーザは、増幅器の利得機構を提供する増幅器ファイバ内のエルビウム（Ｅｒ）原子の電子を励起するために使用される。残念ながら、海中中継器内のレーザに通電するための電力を提供することは、これらのタイプの光伝送システムにおける制限要因である。送信帯域幅が増加すると、整合利得帯域幅を有するＥｒ増幅器も、電力の限られた供給を利用する上でますます非効率になる。

【0010】

利用可能な電力が限られていることを考慮すると、大洋横断ケーブルの最大総データ伝送容量を達成する最適なシステム設計は、多くの場合、ファイバ当たりの伝送帯域幅をより小さくし、各伝送チャネルへの発射電力をより小さくし、ケーブル内のファイバをより多くすることを必要とする。したがって、本開示は、海中ケーブル内の光ファイバの総数を増加することによって、チャネル毎の伝送帯域幅およびチャネル毎の光パワーを低減しながら、伝送容量全体を増加させるためのアプローチを提供する。チャネル毎の光パワーの低減のために、光ファイバ有効面積（Ａｅｆｆ）を最大化する手法は、利点が限られている。言い換えれば、チャネルごとの光パワーの低減を考慮して最適化することは、従来の手法では対処することができない新しい境界条件を作り出す。代わりに、外因性源および内因性源の両方からのファイバ減衰を低減することが最重要となる。

【0011】

本開示は、空間分割多重（ＳＤＭ）大洋横断海底システムにおける使用のために最適化される、低減されたマイクロベンド感度を伴う高ファイバカウント超低損失（ＵＬＬ）光ファイバを有する光ファイバケーブルを教示する。概して、伝送軸に沿って延在する光ファイバを伴う光ファイバケーブルが開示される。光ファイバのうちの１つ以上は、約１５５０ナノメートル（約１５５０ｎｍ）の波長（λ）で約７５平方マイクロメートル（約７５μｍ２）の最大Ａｅｆｆ；最大モードフィールド直径（ＭＦＤ）は約８．８μｍであり、λは約１５５０ｎｍである；最大ケーブルカットオフλが約１５２０ｎｍである；そして、約１５５０ｎｍのλにおける約０．１８０デシベル／キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）の最大減衰を有する。これらのパラメータは、マイクロ曲げ感度の低下をもたらし、したがって、高ファイバ数ケーブルに配備されたときの損失の低減をもたらす。さらに、これらのパラメータはまた、より低いチャネル毎の光パワーを発射するとき、高いファイバ毎の伝送容量と整合する。いくつかの好ましい実施形態では、最大減衰は、約１５５０ｎｍのλで約０．１７ｄＢ／ｋｍと低い。さらに他のより好ましい実施形態では、最大減衰は、約１５５０ｎｍのλで約０．１６ｄＢ／ｋｍである。

【0012】

各光ファイバの帯域幅の低減を補償するために、光ファイバは、総ファイバ数を増加させ、したがって、ファイバ密度を増加させる、ファイバ配列に構成される。例えば、いくつかの実施形態の総ファイバ数は、３２、４８、９６、またはそれ以上にもなり得る。増加したファイバカウントは、帯域幅におけるチャネル毎の損失を補償するが、増加したファイバ密度はまた、ファイバ密度関連減衰を導入し、これは、内部および外部の両方の減衰源に敏感である要因の注意深い考慮を必要とする。言い換えれば、ファイバ数の増加は、単純な設計選択ではなく、むしろ、信号減衰に影響を及ぼす複数の要因の平衡を必要とする複雑なアプローチである。

【0013】

技術的問題を特定し、技術的問題に対する広範な技術的解決策を提供したので、ここで、図面に示される実施形態の説明を詳細に参照する。いくつかの実施形態がこれらの図面に関連して説明されるが、本開示を本明細書に開示される１つまたは複数の実施形態に限定する意図はない。それどころか、すべての代替形態、修正形態、および均等物を網羅することが意図される。

【0014】

図１は、光ファイバケーブル１００の一実施形態の断面プロファイルを示す図である。ケーブルは、信号伝送軸に実質的に平行に延在する内側管１１０を備える。大洋横断海底ケーブルの場合、内側チューブ１１０は、銅、アルミニウム、または他の可鍛性金属の内側金属チューブであることが多い。内側チューブ１１０に沿って外側に延在するのは、例えば外装鋼ケーブルなどの強度部材１２０である。

【0015】

水遮断ゲル等の水遮断材料１３０もまた、内側管１１０の外部で、強度部材１２０の間の空間内に配置される。いくつかの実施形態では、強度部材１２０および遮水材料１３０は、遮水テープ１３５によって取り囲まれ、これは、ケーブル１００の内部構成要素に侵入することができる任意の水からの追加の保護を提供する。

【0016】

シース１４０（ポリエチレンシースなど）は、強度部材１２０および水分遮断材料１３０（そして、図１の実施形態では、水分遮断テープ１３５が使用される）を取り囲む。さらなる強度のために、シース１４０は、ポリマー編組ロープ１６０によって適所に保持される外側外装鋼ワイヤ１５０によって囲まれる。いくつかの実施形態では、充填材１６５は、外装鋼線１５０間の空間を占有する。

【0017】

光ファイバ１７０を有するファイバ配置は、内側チューブ１１０内に配置される。好ましくは、本発明の光ファイバ１７０について本明細書に記載されるわずかな修正とは別に、光ファイバ１７０は、国際電気通信連合電気通信標準化部門（ＩＴＵ－Ｔ）シリーズＧからの現在の推奨版に準拠する：伝送システムおよびメディア、デジタルシステムおよびネットワークは、光ファイバケーブルのための伝送メディアおよび光学システム特性を示す。ＩＴＵ－Ｔ、シリーズＧ．６５７規格は、本明細書ではＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７と指定され、さらなるサブパート指定はＡ１、Ａ２など（例えば、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ１、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２など。）と指定される。当業者は、曲げ損失に敏感でないシングルモード光ファイバおよびケーブルの特性を記載するＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７規格に精通しているので、ＩＴＵ－Ｔ規格の短縮された議論のみが本明細書で提供される。明確にするために、光ファイバ１７０のいくつかの実施形態の例示的な屈折率プロファイル（ＲＩＰ）が、以下でより詳細に論じられる図３および図４を参照して示される。

【0018】

引き続き図１を参照すると、理解できるように、ファイバ配列は間隙空間を形成する。内管１１０内に浸入する可能性のあるあらゆる水を管理するために、水遮断ゲル１８０はまた、光ファイバ１７０にさらなる保護を提供するために内管１１０内の部分を占める。

【0019】

上述のように、各ファイバ上のより低い伝送帯域幅およびチャネルあたりの電力が使用されるため、高ファイバ密度で充分に多数のファイバを有する光ファイバケーブルを構成することによって、増加した総ケーブル帯域幅が達成される。しかしながら、ファイバ数が増加するにつれて、個々のファイバの同定はますます困難な課題となっている。大洋横断光ファイバケーブルシステムでは、いくつかの異なるケーブルにわたるファイバが、各端部を接続する連続光チャネルを作成するようにともに継ぎ合わされる。各スプライスポイントまたはケーブル端部において、設置者は、適切な接続を確実にするために、各個々のファイバを独自に識別する必要がある。

【0020】

従来のファイバ数の少ない大洋横断システムでは、これは、ＵＶ硬化着色インクの薄層を各ファイバに適用することによって促進することができる。Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＴＩＡ）規格ＴＩＡ－５９８－Ｄ．１，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃａｂｌｅ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｄｉｎｇは、個々のファイバ識別のために１６色を定義する。順番に、これらは、青色、橙色、緑色、褐色、スレート（灰色）、白色、赤色、黒色、黄色、紫色、ローズ（ピンク）、アクア（ターコイズ）、オリーブ、黄褐色、マゼンタ、およびライムグリーンである。人間の目で区別できるこれらの１６を超えるいくつかのさらなる色を作成することが可能であるが、これらのそれぞれを固有の名前と関連付けることは困難になる。当技術分野で知られているこの問題に対する１つの解決策は、インクジェット印刷マークがファイバに周期的に適用されるファイバの「リングマーキング」である。例えば、規則的な距離で繰り返される１つのリングを有する青色ファイバはファイバ番号１７を特定し、１つのリングを有する橙色ファイバはファイバ番号１８を特定し、規則的に繰り返される２つのリングを有する青色ファイバはファイバ番号３３を特定し、以下同様である。残念ながら、リングマーキングは、遅くかつ高価なプロセスであり、個々のファイバを識別するための代替方法が望ましい。

【0021】

一実施形態では、充分に高いファイバ密度（またはファイバ数）は、図５に示されるようなロール可能なリボンを使用することによって達成される。例示のみを目的として、２０２０年７月１５日に出願された、Ｋｏｎｓｔａｄｉｎｉｄｉｓ（「Ｋｏｎｓｔａｄｉｎｉｄｉｓ」）による名称「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇｓ」を有するロール可能なリボンの一例が米国特許出願１６／９２９，２０９に示されており、これは、参照によりその全体が本明細書に明示的に記載されているかのように組み込まれる。図５およびＫｏｎｓｔａｄｉｎｉｄｉｓにおいて４ファイバの実施形態が示されているが、より高い整数（Ｎ）のファイバ数でロール可能なリボンを製造することができることを理解されたい。８本、１２本、１６本又は２４本のファイバを有するロール可能なリボンは全て、当該技術分野において既知である。個々のロール可能なリボンは、リボン内の色順を変えることによって、又はインクジェットプリンタ又は同様の方法を用いて各リボンに印刷マークを適用することによって容易に識別することができる。したがって、高ファイバ数ケーブル内の複数のロール可能なリボンの展開は、個々のファイバ識別の有益な手段を提供することができる。しかしながら、そのような高いファイバ数については、ファイバ減衰に影響を及ぼす要因を注意深く考慮すべきである。

【0022】

明らかに、極めて高いファイバ数を有する単一のロール可能なリボンを有することが可能であるが、より好ましい実施態様は、各ロール可能なリボンがより低いファイバ数を有するが、ロール可能なリボンの全ての集合体が極めて高いファイバ数を有するように、複数のロール可能なリボンを編成することである。例えば、４８本のファイバを有する単一のロール可能なリボンを有するよりもむしろ、より好ましいアプローチは、それぞれ８本のファイバを有する６つのロール可能なリボンを有し、それによって同じ合計４８本のファイバをもたらすことである。

【0023】

複数のロール可能なリボンを内側（または中央）チューブに配置することによって、多数の固有のファイバ色が、ファイバを固有に識別するためにもはや必要ない。例えば、第１のリボン内の青色ファイバは、リボン内の青色ファイバのそれぞれの位置が２つのリボン間で異なる限り、第２のリボン内の青色ファイバと区別することができる。

【0024】

別の実施形態では、充分に高いファイバ数（またはファイバ密度）は、図６に示されるものなどの平坦なリボンのスタックを使用することによって達成される。図６のケーブルは海底ケーブルでなくてもよいが、平坦なリボンのスタックは、他のタイプのケーブルの場合と同様に、大洋横断海底ケーブルに等しく適用可能であることを理解されたい。例示のみを目的として、フラット・リボン・スタックの例は、Ｄｅｂｂａｎ（それぞれ“Ｄｅｂｂａｎ１”と“Ｄｅｂｂａｎ２”）による「光ファイバ・ケーブル」というタイトルで、２０１６年７月２２日に出願された米国特許出願シリアル番号１５／２１６，７８０および１５／２１６，８０７に示されており、ここに明示的に記載されているかのように参照によりその全体が組み込まれている。理解できるように、Ｎ＝１６、Ｎ＝３２、Ｎ＝４８、又は更にはＮ＝９６という高いファイバ数は、平坦なリボンを使用して内側チューブ１１０内に配置することができる。リボン内の色配列の変化または各リボン上の印刷された識別マークは、個々のファイバの識別を可能にすることができる。この場合もやはり、そのような高いファイバ数については、ファイバ減衰に影響を及ぼす要因を注意深く考慮すべきである。

【0025】

他の実施形態では、複数の色分けされたファイバ束、複数の２ファイバリボン、またはロール可能なリボン、平坦なリボン、ファイバ束、複数の２ファイバリボンの任意の組み合わせ、または高いファイバ数（例えば、Ｎ＝１６、３２、４８、９６などである。）をサポートする他の既知の構成を用いて、高いファイバ数が達成可能であることを理解されたい。当業者は、ロール可能なリボン、平坦なリボン、およびファイバ束に精通しているので、これらの構成の切り詰められた議論のみが本明細書で提供される。

【0026】

引き続き図２を参照すると、光ファイバケーブル２００の別の実施形態が示されている。構成要素の位置合わせをより良く示すために、透過軸２０５が左から右に示されている。図２に示すように、光ファイバケーブル２００のこの実施形態は、内管２１０（他の実施形態では緩衝管とも呼ばれ、又は更に他の実施形態ではファイバ内側金属管（ＦＩＭＴ）とも呼ばれる）も備える。内側管２１０は、透過軸２０５に実質的に平行に延在する。

【0027】

強度部材２２０は、内側チューブ２１０の外部に位置する。図２では、強度部材２２０は、内側チューブ２１０に沿って延在するポリカーボネート部材として示されており、シース２４０が強度部材２２０を囲んでいる。シース２４０はまた、透過軸２０５に実質的に平行に延在する。

【0028】

撚り鋼ワイヤ２５０等の外側外装は、シース２４０を包囲し、光ファイバケーブル２１０に強度を提供する。マイラーテープ２６０は、撚られたスチールワイヤ２５０を取り囲み、次に、ポリエチレン外側ジャケット２９０によって取り囲まれる。また、伝送軸２０５に沿って延在するのは、内側管２１０内に位置し、水遮断ゲル２８０によって囲まれる光ファイバ１７０である。好ましくは、光ファイバ１７０は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ１およびＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２規格に準拠し、これらは当業者によく知られており、また上で論じられている。

【0029】

例示的な光ファイバケーブルの内部構成要素について考察してきたが、総データ帯域幅とチャネル当たり電力との間の適切なバランスを提供する光ファイバのいくつかの実施形態の屈折率プロファイル（ＲＩＰ）のグラフを示す図３および図４に注目する。

【0030】

図３および図４に示すように、光ファイバ１７０は、コア半径（ｒｃｏｒｅ）を有するコア３１０を備え、アップドープされたコア屈折率（ｎｃｏｒｅ）を有する。典型的には、コア１７０は、約１，０００ｐｐｍ～約１８，０００ｐｐｍの塩素（Ｃｌ）、約０～０．５重量パーセント（約０．５重量％）のフッ素（Ｆ）、約２００ｐｐｍまでのアルカリ金属（例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）などである。）、またはそれらの任意の組み合わせなどのドーパントを含む。アルカリ金属は、典型的には、コア－ロッド－延伸プロセス、トレンチ－堆積プロセス、クラッド－堆積プロセス、またはファイバ－ドロープロセス中など、高温で（ドーパントの初期位置に応じて）半径方向外向きまたは半径方向内向きのいずれかに拡散する。

【0031】

図３の特定の実施形態に関して、光ファイバ１７０は、約３．６２マイクロメートルのｒｃｏｒｅを有する（ｒｃｏｒｅ＝３．６２μｍを意味する）。図３は約４μｍ未満のｒｃｏｒｅを示すが、他の実施形態は、約４μｍまで、または場合によっては約４μｍより大きいｒｃｏｒｅを企図することを理解されたい。

【0032】

コア３１０の半径方向外側にはトレンチ３２０があり、これはトレンチ外半径（ｒｔｒｅｎｃｈ）を有し、トレンチ屈折率（ｎｔｒｅｎｃｈ）までダウンドープされ、ｎｃｏｒｅはｎｔｒｅｎｃｈより大きい（すなわち、ｎｃｏｒｅ＞ｎｔｒｅｎｃｈ）。トレンチ３２０は、多くの場合、約２．５重量％までのＦドーパントと、場合によっては、コア－トレンチ境界を通ってコア３１０からトレンチ３２０内に拡散したアルカリ金属（例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、またはそれらの組み合わせなど）を含む。いくつかの実施形態では、ｒｔｒｅｎｃｈはｒｃｏｒｅの約４倍である（平均、ｒｔｒｅｎｃｈ＝４＊ｒｃｏｒｅ）。しかし、当然のことながら、他の実施形態は、ｒｔｒｅｎｃｈ＝４．１＊ｒｃｏｒｅほど高いｒｔｒｅｎｃｈまたはｒｔｒｅｎｃｈ＝３．６＊ｒｃｏｒｅほど低いｒｔｒｅｎｃｈを含む。

【0033】

光ファイバ１７０はまた、トレンチ３２０の半径方向外側に位置するクラッド３３０を備え、クラッドは、外側クラッド半径（ｒｃｌａｄ）およびクラッド屈折率（ｎｃｌａｄ）を有し、ｎｃｌａｄは、ｎｔｒｅｎｃｈより高いが、ｎｃｏｒｅより低い（ｎｃｏｒｅ＞ｎｃｌａｄ＞ｎｔｒｅｎｃｈを意味する）。しばしば、クラッド３３０は、クラッド３３０のデルタが約負の０．３３パーセント（約－０．３３％）、または－０．３％と－０．４％の間のどこかになるように屈折率および粘度を変化させるためにＦドーパントを含む。好ましくは、ｒｃｌａｄは６２．５μｍである。

【0034】

典型的には、コーティング３４０は、クラッド３３０の半径方向外側に位置し、それによって、光ファイバ１７０に、コーティング直径（ｄｃｏａｔ）によって決定されるファイバ直径を与える。好ましくは、ｄｃｏａｔは約１２５μｍ未満（ｄｃｏａｔ＜約１２５μｍを意味する）であり、より好ましくは、ｄｃｏａｔ＜～１００μｍまたはさらにはｄｃｏａｔ＜～８０μｍである。そのような小さいドコート値は、望ましいファイバ透過特性を損なうことなく、より高いファイバ密度を提供する。

【0035】

これらのパラメータを用いて、光ファイバ１７０は、より高い総システム容量を可能にする特性を示す。例えば、開示される光ファイバ１７０は、約１５５０ｎｍの波長（λ）で約７８μｍ２～約８０μｍ２（好ましくは、７５μｍ２未満）の最大有効面積（Ａｅｆｆ）、約１５５０ｎｍのλで約８．８μｍの最大モードフィールド直径（ＭＦＤ）、約１５２０ｎｍの最大ケーブルカットオフλ、そして、約１５５０ｎｍのλにおける約０．１８０デシベル／キロメートル（ｄＢ／ｋｍ）の最大減衰を有する。これらの特性から示されるように、光ファイバ１７０は、マイクロベンディング誘発過剰ファイバ損失に対して低い感度を示す。低いマイクロベンディング感度は、電力に対する制約がケーブル内のより高いファイバ密度を可能にすることによってより低いチャネル当たり光電力をもたらす場合であっても、高い総伝送容量を支持する。より低いチャネルあたりの発射電力およびより狭いファイバあたりの伝送帯域幅から生じるファイバあたりの容量の低減は、ケーブル内のより高いファイバ数によって相殺され、それによって、総データ容量の全体的増加を提供する。さらに、これらのファイバ特性は、曲げによって誘発される過剰損失に対する感受性の低下をもたらし、したがって、ファイバが高密度の高ファイバ数ケーブルに配備されるときに低いファイバ損失を維持するのに役立つ。さらに、ｄｃｏａｔの慎重な選択は、曲げ感度とファイバ密度との間のバランスを可能にする。

【0036】

主な問題の１つを言い換えると、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）におけるマイクロベンディング損失は、基本モードからエネルギーを結合し、概して非常に損失が多い高次モードにすることに起因する。マイクロベンディングモード結合は、外力が、概してファイバ軸の偏向または光弾性効果による屈折率プロファイルの歪みの形態で、導波管の軸方向に変動する摂動をもたらすときに生じる。基本モードと高次モードの電界の重なりに加えて、他の重要な要因は、基本モードと高次モードの縦伝搬定数の差である。電界の重なりおよび伝搬定数の差の両方は、導波路設計によって影響を受ける。上述したように、光ファイバ１７０の曲げ感度は、モードオーバーラップを低減する基本モードのＭＦＤの低減によって改善可能である。Ａｅｆｆは一般にＭＦＤの二乗の関数であるので、基本モードＭＦＤの低減は、それに応じてＡｅｆｆを低減する。

【0037】

従来、従来の海底システムは、ケーブル内の各個々のファイバの伝送容量を最大にすることによってデータ伝送容量を増加させ、最適なファイバは最大のＡｅｆｆを有するものである。残念ながら、マイクロベンド感度は、Ａｅｆｆの増加と共に増加した。例えば、Ａｅｆｆ＞１３０μｍ２の場合、曲げ感度は、曲げ非感受性（ＢＩ）ファイバ設計と比較して、２０倍以上増加することがある。曲げ感度のそのような大きな増加のために、許容できない曲げ感度の増加を補償するために、標準より大きいコーティング直径が許容された。これらの標準より大きいコーティング直径は、対応して低いファイバ密度を必要とし、それによって従来の海底ケーブルを１６未満のファイバ数に制限する。

【0038】

ファイバ数を増加させる１つのアプローチは、内側管（または中央管もしくは緩衝管）の内側寸法を増加させることである。残念ながら、内管サイズのそのような増加は、増加したコスト、再設計のための増加したリソース、ケーブルを適格にする新しい努力、ケーブル入口点におけるリピータの信頼性の確保、標準化問題、修理費用、およびケーブル再設計に付随する多くの他の問題を伴う、新しいケーブル設計を必要とする。さらに、寸法の増加はまた、ケーブルへの外力の増加を引き起こす。底部では、内側管の寸法の実質的な増加は、ある点で実用的でなくなる。

【0039】

図１～４の実施形態は、改善されたＢＩを可能にすると同時に、より高いファイバ密度も可能にする。約１５５０ｎｍのλで、全ての関連する寸法が同等であり、開示されるファイバのいくつかの実施形態は、約９．２μｍのＭＦＤを有する従来の超低損失（ＵＬＬ）シングルモードファイバ（ＳＭＦ）のマイクロベンド感度の約０．７５倍未満であるマイクロベンド感度を示す。他の実施形態は、従来のＵＬＬ－ＳＭＦのマイクロベンド感度の約０．５倍未満であるマイクロベンド感度を示す（全ての関連する寸法は同等である）。

【0040】

ファイバ数の増加から生じる別の問題は、個々のファイバを同定するのが困難であることであり、これは、干し草の積み重ねの中に言語針を見つける問題と見なすことができる。各個々のファイバを識別する１つの選択肢は、例えば、当業者によく知られている電気通信産業協会（ＴＩＡ）規格ＴＩＡ－５９８～Ｄ．１、光学ファイバケーブルカラーコーディングに基づくカラーコーディング方式を実施することによる。ＴＩＡ－５９８は、１２または１６の標準色のいずれかを定義し、最初の１２または１６の標準色を超えるファイバを識別するためにダッシュまたはマークを使用することを推奨する。しかしながら、ダッシュまたはマークを実装するための一般的な技術は、比較的遅く、信号減衰に影響を及ぼし得る。したがって、理論的には、高ファイバ数ケーブル（例えば、４８本のファイバケーブル、９６本のファイバケーブルなどである。）内の多数の個々のファイバを識別することは可能であるが、実際には困難であり、かなりのコストをかけずに容易に実装することができない。

【0041】

個々のファイバを色分けするのではなく、本開示は、ファイバのグループ化または束化を教示する。図１及び図２を参照して説明したように、ファイバ配列（例えば、ロール可能なリボン、平坦なリボンスタック、色分けされた束、２ファイバリボン、およびそれらの組み合わせなど。）は、ファイバのより容易な区別を可能にする。個々のロール可能なリボンまたは平坦なリボンは、各リボン内の色順を変えることによって、または各リボンに固有の印刷マークを適用することによって容易に識別することができる。ファイバの束は、各束内のファイバをグループ化するための色分けされた糸の使用を通して、独自に識別されてもよい。

【0042】

例として、例えば、２、４、６、８、１２、または１６本のファイバの平らなリボンにファイバを編成することは、リボンを矩形のスタックに積み重ねることを可能にし、次いでそれを内側チューブ内に配置することができる。積み重ねられたリボンは、遊離ファイバよりも空間効率的であり、それによって、内側管内ではるかに高いファイバ密度を可能にする。

【0043】

また、ファイバを２つのリボン基に編成することは、個々のファイバの色分けではなく、塩基対の色分けを可能にする。したがって、各ペアにおける色の組合せは、識別する色の組合せの数を指数関数的に（２の累乗だけ）増加させる。

【0044】

当技術分野では、リボンまたは束にグループ化されたファイバは、概して、同等の緩い個々のファイバよりも高いケーブル信号減衰を有することが知られている。これは、ファイバをリボンまたは束にグループ化することは、各個々のファイバがその最低エネルギー状態に弛緩する能力を制限し、微小曲げ損失を引き起こす構成にファイバをロックすることができるからである。低いＡｅｆｆを有する本質的にトレンチ支援されたファイバの使用は、これらの効果を部分的または完全に補償することができる。

【0045】

例示的な実施形態を示し、説明してきたが、当業者には、説明したような本開示に対して多くの変更、修正、または改変を行うことができることが明らかであろう。例えば、図１～４は、曲げ非感受性（ＢＩ）、超低損失（ＵＬＬ）、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）の好ましい実施形態のための特定の数値パラメータを提供するが、当業者であれば、異なる数値パラメータを実装できることを理解されたい。例えば、公称コーティング直径（ｄｃｏａｔ）が以下のＢＩ－ＵＬＬ－ＳＭＦファイバ：ｄｃｏａｔ＜２４５μｍ、約２０５μｍ＜ｄｃｏａｔ＜約２４０μｍ（例えば、ｄｃｏａｔ＜２２０μｍ）；またはｄｃｏａｔ＜～２００μｍ（例えば、１９０μｍのｄｃｏａｔ、１８０μｍのｄｃｏａｔ、１７０μｍのｄｃｏａｔ、１６０μｍのｄｃｏａｔなど。）である。他の実施形態では、ｄｃｌａｄ≦約１２５μｍの公称クラッド直径（ｄｃｌａｄ（２＊ｒｃｌａｄである））。さらに他の実施形態では、異なる組み合わせ、例えば、ｄｃｌａｄ≧～１２５μｍ、ｄｃｏａｔ≦～２４５μｍ；等々。したがって、全てのそのような変更、修正、および改変は、本開示の範囲内であると見なされるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】