特表 2024-529448 三角形トレンチプロファイルを備える光ファイバ

(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】2024-08-06

(54)【発明の名称】三角形トレンチプロファイルを備える光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/028 20060101AFI20240730BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

G02B6/028

G02B6/036

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024504930

(86)(22)【出願日】2021-07-26

(85)【翻訳文提出日】2024-03-13

(86)【国際出願番号】 US2021043225

(87)【国際公開番号】W WO2023009103

(87)【国際公開日】2023-02-02

(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】ブラガンザ，デヴィッド，デー．

(72)【発明者】

【氏名】クライン，アラン，エー．

(72)【発明者】

【氏名】ペッカム，デヴィッド，ダブリュ

【テーマコード（参考）】

2H250

【Ｆターム（参考）】

2H250AB04

2H250AB05

2H250AB10

2H250AB18

2H250AD02

2H250AD14

2H250AD42

2H250AE12

2H250AE15

2H250AE16

2H250AE25

2H250AE39

2H250AE54

2H250AE63

2H250AH22

(57)【要約】

ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２推奨に準拠する光ファイバである。光ファイバは、コアに隣接し、それによってコア半径（ｒ_ｃｏｒｅ）から内側クラッド半径（ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}）まで延在する内側クラッドを備える。内側クラッド屈折率は、半径（ｒ）の関数としてほぼ直線的に減少し、それによって、第１の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}）から第２の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}）までほぼ直線的に減少する。ｒ_ｃｏｒｅに対するｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}の比は、約３．２から約４．２（ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅは約３．２以上約４．２以下）である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準相対屈折率（Δ_０）と、
軸中心（ｒ_０）と、
ｒ_０からコア半径（ｒｃｏｒｅ）まで半径方向に延在し、コア相対屈折率（Δ_ｃｏｒｅ）を有するコアと、
ｒ_ｃｏｒｅから内側クラッド半径（ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}）まで半径方向に延在し、ｒ依存の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}（ｒ））を有する内側クラッドであって、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}（ｒ）はｒの関数としてほぼ直線的に減少し、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}（ｒ）は第１の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}）から第２の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}）まで減少する、内側クラッドと、
ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}から外側クラッド半径（ｒ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}）まで半径方向に延在し、外側クラッド相対屈折率（Δ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}）を有する外側クラッドであって、Δ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}はΔ_０におよそ等しい、外側クラッドとを含み、
マクロベンディング損失は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２推奨に従うことを特徴とする光ファイバ。

【請求項2】

Δ_０は、ほぼゼロパーセントに等しい（Δ_０は、およそ０±０．０３％）であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項3】

ｒ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}は約６２．５μｍ以下である（ｒ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}は約６２．５±１．０μｍ以下）であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項4】

ｒ_ｃｏｒｅは、約４．０マイクロメートル以上かつ約４．５マイクロメートル以下である（ｒ_ｃｏｒｅは約４．０μｍ以上約４．５μｍ以下）であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項5】

ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅは、約３．２～約４．２である（ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅは約３．２以上約４．２以下）であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項6】

Δ_ｃｏｒｅは、約０．３３パーセント～約０．４０パーセント（Δ_ｃｏｒｅは約０．３３±０．０３％以上約０．４０±０．０３％以下）であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項7】

Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}はΔ_０以下であり、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}はΔ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}より小さいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項8】

前記外側クラッドは、約０．８重量パーセント（～０．８ｗｔ％）のフッ素（Ｆ）から～１．１ｗｔ％のＦでドープされており、前記コアは、～０．７５ｗｔ％の塩素（Ｃｌ）から～１．５ｗｔ％のＣｌでドープされることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項9】

Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}は、約－０．２３５パーセントから約－０．２７５パーセント（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}は、－０．２７５±０．０３％以上－０．２３５±０．０３％）であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。

【請求項10】

約１３１０ナノメートル（～１３１０ｎｍ）の中心波長（λ）における約８．６μｍから約９．２μｍであって約±０．４μｍの公差を有する公称モードフィールド直径（ＭＦＤ）と、
～１２６０ｎｍ未満のケーブルカットオフ波長（λ_{ｃｕｔｏｆｆ}）をさらに有することを特徴とする請求項１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、概して光ファイバに関し、より詳細には、シングルモード光ファイバに関する。

【背景技術】

【0002】

国際電気通信連合（ＩＴＵ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）は、あらゆる実用的な目的のために様々な産業の規格として受け入れられる推奨を公開する規格設定機関である。国際電気通信連合通信規格部門（ＩＴＵ－Ｔ：Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｓｅｃｔｏｒ Ｏｆ ｔｈｅ ＩＴＵ）は、伝送システムおよび媒体、デジタルシステム、およびネットワークの規格を公開しており、それをシリーズＧと指定している。これらのうち、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７は、光ファイバケーブルに対する伝送媒体および光学システム特性の規格として広く受け入れられている。ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７は、曲げ損失非感受性シングルモード光ファイバおよびケーブルの詳細な性能特性を記載しており（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｔｕ．ｉｎｔ／ｒｅｃ／Ｔ－ＲＥＣ－Ｇ．６５７／ｅｎで入手可能であり、本明細書に明示的に記載されているかのようにその全体が参照により組み込まれる）、サブカテゴリＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ１およびＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２は、それぞれ１０ミリメートル（１０ｍｍ）および７．５ｍｍの最小マクロ曲げ設計半径を有するファイバの推奨を提供している。当業者がＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７規格を完全に理解する限り、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７規格の短縮された議論のみが本明細書で提供される。

【0003】

ＩＴＵ－Ｔ規格下での曲げ非感受性要件に適応する様々な光ファイバプロファイルが存在し、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７規格を満たすかまたは超える光ファイバの光ファイバ性能および製造プロセスを改善するための努力が進行中である。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２規格に準拠する光ファイバを教示する。開示される光ファイバは、コアに隣接し、それによってコア半径（ｒ_ｃｏｒｅ）から内側クラッド半径（ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}）まで延在する内側クラッドを備える。内側クラッド屈折率は、半径（ｒ）の関数としてほぼ直線的に減少し、それによって、第１の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}）から第２の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}）までほぼ直線的に減少する。明確にするために、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}は相対屈折率の内側部分（すなわち、コアにより近い部分である）を表し、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}は相対屈折率の外側部分（すなわち、外側クラッドにより近い部分である）を表す。ｒ_ｃｏｒｅに対するｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}の比は、約３．２～約４．２（～３．２≦ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅ≦～４．２）である。好ましくは、ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅ≦～４．０である。

【0005】

本開示はまた、開示される光ファイバを製造するためのプロセスを提供する。他の実施形態について、本開示はさらに、開示される光ファイバを含むケーブルを、そのようなケーブルを製造するためのプロセスとともに教示する。

【0006】

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、添付の請求の範囲によって保護されることが意図される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

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。

【0008】

【図1】図１は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２推奨に準拠する市販のディプレストクラッド光ファイバの一実施形態の屈折率プロファイルを示す図である。

【図2】図２は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２推奨に準拠する市販の光ファイバの他の実施形態の屈折率プロファイルを示す図である。

【図3】図３は、光ファイバの三角形トレンチプロファイルと台形トレンチを有する屈折率プロファイル（台形トレンチプロファイル）の両方を示す図であり、両方ともＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２推奨に従うマクロ曲げ損失を有する。

【図4】図４は、図３のプロファイルの数値屈折率プロファイルパラメータの一実施形態を示す表である。

【図5】図５は、三角形トレンチを有する光ファイバの一実施形態の屈折率プロファイル(三角形トレンチプロファイル)を、他の市販の光ファイバの屈折率プロファイルと比較して示す図であり、三角形トレンチプロファイルは、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２推奨に従うマクロ曲げ損失を有する。

【図6A】図６Ａは、三角形トレンチプロファイルを有する光ファイバのいくつかの実施形態の曲げ性能パラメータを示す表である。

【図6B】図６Ｂは、三角形トレンチプロファイルを有する光ファイバのいくつかの他の実施形態の曲げ性能パラメータを示す表である。

【図6C】図６Ｃは、三角形トレンチプロファイルを有する光ファイバのいくつかの他の実施形態の曲げ性能パラメータを示す表である。

【図6D】図６Ｄは、三角形トレンチプロファイルを有する光ファイバのいくつかの他の実施形態の曲げ性能パラメータを示す表である。

【図6E】図６Ｅは、三角形トレンチプロファイルを有する光ファイバのいくつかの他の実施形態の曲げ性能パラメータを示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

最初に、別段の指示がない限り、明示的または暗示的文脈のいずれかで、本明細書（請求の範囲を含む）におけるすべての用語（例えば、ファイバ、ケーブル、コア、内側クラッド、外側クラッド、屈折率（例えば、ｎ_１、ｎ_２、ｎ_３など）、相対屈折率差（デルタまたはΔであって、パーセント（％）の単位で表される）、トレンチ、ドープ（またはドーパント、ドーピング）、屈折率プロファイル、プロファイルパラメータ（アルファまたはα）、オーバークラッド、スート、マクロベンド（ＭＢ）、公称モードフィールド直径（ＭＦＤ、典型的にはマイクロメートル（μｍ）の単位で表される）、カットオフ、損失、感度、ショルダなど）は、それらの用語が当業者によって理解されるように、それらの平易かつ通例の意味に従って使用される。さらに、明確にする目的で、別段に明確に示されない限り、または文脈によって暗示されない限り、用語「約」は、１つの重要な数字の範囲内を意味するように本明細書で明確に定義される（例えば、約１０は１０±１を意味し、約１００は１００±１０を意味するなど）。

【0010】

光ファイバ設計に着目すると、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７は、光ファイバケーブルのための伝送媒体および光学システム特性のための規格として広く受け入れられている。一般に、これらの規格を満たすために、ディプレストクラッド（ＤＣ：Ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ Ｃｌａｄｄｉｎｇ）設計またはトレンチアシスト（ＴＡ）設計のいずれかが使用される。

【0011】

例えば、ＤＣ設計は、図１に示されるものと同様の屈折率プロファイルを有する。具体的には、図１に示される実施形態において、屈折率プロファイルは、半径ｒ_ｃｏｒｅおよび相対屈折率Δ_ｃｏｒｅを有する中心ゲルマニウム（Ｇｅ）ドープコアを含む。コアを半径方向に囲むのは、フッ素（Ｆ）ドープディプレストクラッド（おそらく、コアから外側への拡散によっていくらかＧｅＯ_２の低い濃度を有する）である。ディプレストクラッドを半径方向に囲み、ファイバ半径（典型的には、約６２．５マイクロメートル（μｍ）までである）まで延在するのは、基準相対屈折率（Δ_０）を有する外側クラッドである。外側クラッドは、Ｆまたは塩素（Ｃｌ）でドープされていないか、または軽くドープされている。

【0012】

ディプレストクラッドは、Δ_{ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ＿ｃｌａｄ}の相対屈折率を有し、ｒ_{ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ＿ｃｌａｄ}の半径まで延在する。ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２要件に準拠するために、ｒ_{ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅは５より大きく（ｒ_{ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅ＞５）、Δ_{ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ＿ｃｌａｄ}は、負の０．０２パーセント（－０．０２％）と－０．１２％との間の範囲内にある。これらのＤＣファイバ特性は、減衰性能と低コスト、大量コアロッド製造のバランスを取るための最適値よりもはるかに大きいコアロッドの製造を必要とする。代替として、これらのＤＣファイバ特性は、２つの別の製造ステップを使用して、ＤＣ領域の製造を必要とする。これらのアプローチのいずれかは、追加の製造コストをもたらす。

【0013】

例示的な屈折率プロファイルが図２に示されているＴＡ設計を有する光ファイバの場合、中心Ｇｅドープコア（コア半径ｒ_ｃｏｒｅを有する）は、ｒ_{ｓｈｏｕｌｄｅｒ}の半径まで延在する軽くドープされたショルダ（Δ_{ｓｈｏｕｌｄｅｒ}±０．０２５％）によって囲まれており、これは、約１．５＊ｒ_ｃｏｒｅ（～１．５＊ｒ_ｃｏｒｅ）～約２．５＊ｒ_ｃｏｒｅの間の部分である。ショルダを半径方向に囲むのはＦドープトレンチであり、Ｆドープトレンチはｒ_{ｓｈｏｕｌｄｅｒ}からｒ_{ｔｒｅｎｃｈ}まで延在し、ｒ_{ｔｒｅｎｃｈ}／ｒ_ｃｏｒｅは約２．０～約４．５である。外側クラッドは、ｒ_{ｔｒｅｎｃｈ}からファイバ半径（典型的には約６２．５μｍ）まで延在する。

【0014】

ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２規格に準拠するために、Ｆドープトレンチは、大きいデルタ（典型的には、Δ_{ｔｒｅｎｃｈ}＜－０．１％）を提供するように高濃度にドープされ、これは、プリフォーム製造プロセスに複雑さを加える。多孔質スート体が、Ｆ含有ガスを使用するスート堆積ステップまたはスート脱水（ＤＨ）または焼結ステップのいずれかの間にＦドープされる場合、ドーピングは、多孔質体を通るＦソース（例えば、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ_４））の気相拡散に大きく依存する。例えば、ＤＨまたは焼結雰囲気中にＦ含有ガスを導入し、スート体の外側から内側にガスを拡散させると、焼結ガラス体中のＦドープ濃度（トレンチ深さに悪影響を及ぼす）とＦの侵入深さとの間にトレードオフが生じる。その結果、Ｆドープ領域のＦ濃度および半径方向厚さの半径方向変動は、スート本体特性（例えば、多孔度、密度、粒子サイズ等）およびプロセス条件（例えば、ＤＨ温度、焼結温度、雰囲気、速度等）の複雑な関数に依存する。したがって、コアロッドスートブール内の別個の、狭く、特に指定された狭いバンドに隔離される深く、狭く、半径方向に均一なトレンチを正確に製作することは困難である。

【0015】

あるいは、Ｆドーピングが、スート堆積処理中にＦソースを酸化火炎に導入することによって行われる場合、堆積処理の時間スケール（多孔質スートを通る気相拡散の速度に対する）は、スート体の特定の半径方向に別個の領域内にＦドーピングを局所化するのを困難にする。しばしば、この困難さは、Ｆを有することが望ましくない（例えば、コアまたはショルダなどの）スート体におけるＦドープ領域として現れる。

【0016】

ＴＡ光ファイバを製造するための現在の最先端のプロセスは、以下を別々に行うものである。
（ａ）コアおよびショルダの両方を有する焼結ロッドを作製する。
その後、（ｂ）以下のいずれかにより、高濃度Ｆドープトレンチを作製する。
（１）焼結ロッド上にスート層を堆積させ、スートの堆積、ＤＨまたは焼結中にＦドープが生じる。または、
（２）既知のロッドインチューブプロセスを使用して、焼結ロッドを高濃度Ｆドープオーバークラッドジャケットでオーバージャケットする。
コア＋ショルダおよびＦドープトレンチの別々の製造は、（シリカスートブールのＦドープと比較して）より良好な制御を提供するが、この２つのステッププロセスは、約２倍の処理時間および対応する製造コストの増加を必要とする。

【0017】

追加の製造コストおよび処理時間の延長に加えて、２つのステッププロセスは、ショルダとトレンチとの間に新しいガラス界面を導入し、コア－ショルダロッド表面の注意深いエッチングまたは洗浄を必要とする。そうでなければ、結果として生じる光ファイバの機械的完全性が損なわれるか、または汚染物質が界面に導入され、それによって潜在的に信号伝搬を劣化させる。

【0018】

ＤＣおよびＴＡ光ファイバにおけるこれらおよび他の欠陥を軽減するために、本開示は、三角形または台形トレンチ（ＴＴ）設計を教示する。開示されたＴＴ設計は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２要件に準拠するマクロ曲げ損失を有し、ＤＣ設計またはＴＡ設計の複雑さ、コスト、または時間の延長を伴わない。具体的には、ＴＴ設計は、約４．２＊ｒ_ｃｏｒｅ未満のｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}（ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅ＜約４．２）まで延在する（Ｇｅドープされた）コアに隣接する内側クラッドを含む。ＤＣまたはＴＡ設計とは異なり、開示されるＴＴ設計のデルタは、ｒ_ｃｏｒｅからｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}までほぼ直線的に減少する。そのような直線的に減少するデルタは、例えば、蒸気軸蒸着（ＶＡＤ：Ｖａｐｏｒ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または外部蒸着（ＯＶＤ：Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の標準的技法を使用して製造されることができ、それによって、ＤＣまたはＴＡ光ファイバのための現在の製造プロセスと関連付けられる複雑化および費用を低減または排除する。

【0019】

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。具体的には、図３および図４は、それぞれ、三角形トレンチまたは台形トレンチのいずれかを有する光ファイバの例示的な屈折率プロファイルおよびそれらの物理的特性を示す。図５は、開示されたＴＴ光ファイバと市販のＤＣまたはＴＡ光ファイバとの比較を示す。また、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅ（図６としてまとめて指定される）は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２規格に関する曲げ性能パラメータを示す。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。そうではなく、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。

【0020】

ここで図３を参照すると、三角形トレンチ設計の屈折率プロファイル（三角形トレンチプロファイル（実線で示される））および台形トレンチ設計の屈折率プロファイル（台形トレンチプロファイル（破線で示される））の両方が示されており、これらは両方とも、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２推奨に従うマクロ曲げ損失を有する。台形トレンチを有する光ファイバ（傾斜が非ゼロの第１の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}＜０）によってオフセットされる）は、三角形トレンチを有する光ファイバ（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}がおよそ０）の特別な場合であり、またはその逆であるため、両方とも、本明細書ではＴＴ光ファイバと称される。図３に示すＴＴ光ファイバの実施形態に関して、基準相対屈折率（Δ_０）はΔ＝０％で提供され（後のΔ値の比較のため）、軸中心（ｒ_０）は、全ての半径（ｒ）測定が行われる基準点としてｒ＝０で提供される。Δ_０は±０．０３％の公差を有する（すなわち、Δ_０はおよそ０±０．０３％）ことを理解されたい。

【0021】

図３の屈折率プロファイルに示されるように、ＴＴ光ファイバの一実施形態は、ｒ_０からコア半径（ｒ_ｃｏｒｅ）まで半径方向に延在するコアを備える。いくつかの実施形態では、コアは、Ｇｅでドープされ、約４～約４．５マイクロメートル（ｒ_ｃｏｒｅは約４．０μｍ以上約４．５μｍ以下）であるｒ_ｃｏｒｅまで延在する。コアは、いくつかの実施形態では約０．３３％～約０．４０％（Δ_ｃｏｒｅは、約０．３３％±０．０３％以上約０．４０％±０．０３％以下）であるコア相対屈折率（Δ_ｃｏｒｅ）を有する。いくつかの実施形態では、コアは、約０．７５重量パーセント（～０．７５ｗｔ％）～約１．５ｗｔ％～の塩素（Ｃｌ）でドープされ、これは、概して、約０．０５％～約０．１％であるΔ_ｃｏｒｅ（非ドープシリカに対して）に相当する。

【0022】

ＴＴ光ファイバは、ｒ_ｃｏｒｅから内側クラッド半径（ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}）まで半径方向に延在する内側クラッドをさらに備える。ＴＴ光ファイバがＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７要件に準拠するマクロ曲げ損失を有するためには、コアおよび内側クラッドの寸法は、ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅが約３．２以上約４．２以下の範囲内であるべきである。好ましくは、ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅが約４以下である。内側クラッドは、半径（ｒ）の関数としてほぼ直線的に減少する半径依存の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}（ｒ））を含む。具体的には、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}（ｒ）は、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}から第２の内側クラッド相対屈折率（Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}）まで減少する。ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７規格に準拠するマクロ曲げ損失の場合、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}は、－０．２７５±０．０３％以上－０．２３５±０．０３％以下の範囲にあるべきである。

【0023】

一般に、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}はΔ_０以下であり、三角形トレンチ設計は、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}＝Δ_０の場合に特別なケースである。内側クラッドのｒ依存Δは、厳密には、

【数1】

【0024】

ＴＴ光ファイバは、ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}から外側クラッド半径（ｒ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}）まで半径方向に延在する外側クラッドをさらに備える。外側クラッドは、非ドープまたはＣｌドープのいずれかであり、Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}＜Δ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}であるような外側クラッド相対屈折率（Δ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}）を有する。ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７要件に準拠するマクロ曲げ損失を有する典型的な曲げ非感受性ファイバの場合、ｒ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}は約６２．５μｍ（ｒ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}が約６２．５±１．０μｍ）以下である。他の実施形態では、ｒ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}は約４０．０±１．０μｍである。いくつかの実施形態では、外側クラッドは、約０．８ｗｔ％以上約１．１ｗｔ％以下のＦでドープされ、これは、約－０．３３％以上約－０．２５％以下のΔ_{ｏｕｔｅｒ＿ｃｌａｄ}（非ドープシリカに対して）に対応する。

【0025】

ＴＴ光ファイバは、約１３１０ナノメートル（ｎｍ）の中心波長（λ）で８．６μｍ～９．２μｍの公称モードフィールド直径（ＭＦＤ）をさらに含み、公称ＭＦＤは約±０．４μｍの公差を有し、ケーブルカットオフ波長（λ_{ｃｕｔｏｆｆ}）は約１２６０ｎｍ未満であり、ＩＴＵ Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２推奨に従うマクロ曲げ損失である。

【0026】

図４は、図３に示される屈折率プロファイルの異なる実施形態に対応する数値屈折率プロファイルパラメータを有する表を示す。約２０（α＝２０）のコアαは、ＴＴ光ファイバに適したステップ屈折率コアを提供する。

【0027】

製造プロセスの観点から、ＴＴ光ファイバは、ＶＡＤまたはＯＶＤなどの既知のプロセスに従ってスートブールをまず製造することによって製造される。スートブールは、（ａ）約０．３３±０．０３％以上０．４０±０．０３％以下のΔ_ｃｏｒｅを有するＧｅドープ中心コア、（ｂ）中心コアの直径の約３．２～約４．２倍の内側クラッドを有する。直線的に減少するＦドープトレンチを提供するために、Ｆ含有ガス（例えばＳｉＦ_４）は、ＤＨステップ、焼結ステップ、またはＤＨステップと焼結ステップとの間の中間ステップ中に炉雰囲気中に導入される。スートブール中のＦの半径方向密度変動は、温度、横断速度、および炉雰囲気中のＦ含有ガスの濃度を注意深く監視することによって制御される。このようにＦを制御することはより単純（およびより費用効果的）であるため、三角形または台形の形状は、典型的なＤＣまたはＴＡ光ファイバ製造プロセスに関連する複雑さまたはコストを伴わずに容易に得られる。また、堆積ステップ中の酸化プロセスへの少量のＦ含有ガス（例えば、四フッ化炭素（ＣＦ_４））の導入は、特にΔ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿１}＜０である台形トレンチに対して、最も内側のクラッド形状を制御するのに有用である。

【0028】

ここで図５を参照すると、Ｇ．６５７準拠ＴＴ光ファイバ（図３および図４からの）の屈折率プロファイルが、他の市販の光ファイバの屈折率プロファイルと比較される。ＴＴ光ファイバの屈折率プロファイルは、濃い実線で示され、他の市販の光ファイバは、異なる陰影および異なるタイプの破線で示される。例えば、明るい斜線の実線はＤＣ光ファイバを示し、様々な破線は異なるタイプのＴＡ光ファイバを示す。異なる屈折率プロファイルに重複が存在するように見えるかもしれないが、当業者は、屈折率プロファイルパラメータのわずかな変動でさえ、光学性能の予想外に大きい差異をもたらすことを理解するであろうことに留意されたい。実際、同じタイプの光ファイバ（例えば、ＴＴ光ファイバ）であっても、小さな変化は、光ファイバをコンプライアンスから外れさせ得る性能変化をもたらす場合がある。

【0029】

重要なことに、図５が示すことは、ＤＣ光ファイバが、比較的大きいｒ_{ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ＿ｃｌａｄ}（５＊ｒ_ｃｏｒｅを超える）まで延在する浅いΔ_{ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ＿ｃｌａｄ}（典型的には、－０．１２％を超える）を有する一方で、ＴＡ光ファイバは、より狭い（ｒ_{ｔｒｅｎｃｈ}＜約１０μｍ）が、はるかに深いΔ_{ｔｒｅｎｃｈ}（時々、最大－０．５％）が続くショルダを有することである。比較的に、ＴＴ光ファイバは、深すぎず、浅すぎず、狭すぎず、広すぎない最適ゾーン（またはゴルジロックゾーン（Ｇｏｌｄｉｌｏｃｋｓ ｚｏｎｅ））を占有する。

【0030】

これを念頭に置いて、小さなパラメータ変化に起因する大きな性能変化の例を図６Ａ～図６Ｅに示す。具体的には、図６Ａ～図６Ｅ（まとめて図６）は、ＴＴ光ファイバのいくつかの実施形態の曲げ性能パラメータを示す。図６の表は、ケーブルカットオフ波長（μｍ）、１３１０ｎｍでの公称ＭＦＤ（μｍ）、ゼロ分散波長（ＺＤＷ、ｎｍ）、ならびに異なるコアパラメータ（ｒ、Δ）および内側クラッドパラメータ（ｒ、Δ）に対する１５５０ｎｍおよび１６２５ｎｍの波長での様々なマクロ曲げ（ＭＢ）損失（３０ｍｍ、２０ｍｍおよび１５ｍｍの曲げ直径についてデシベル（ｄＢ）で測定した）を示す。参照のため、および比較のために、ディプレストクラッド、トレンチアシスト型、三角形トレンチ（一般的）、三角形トレンチ（平均）、および三角トレンチの例（最小、平均および最大）の値は、図６Ａ～図６Ｅの各表上で繰り返される。

【0031】

同じタイプの光ファイバ（すなわち、ＴＴ光ファイバ）内のパラメータ値の小さな変化が性能の著しい変化につながり得ることを実証するために、設計クラス番号４３０４（図６Ｅ）を設計クラス番号６３７（図６Ｂ）と比較する。ｒ_{ｃｌａｄｄｉｎｇ}／ｒ_ｃｏｒｅの３．８から４．０への５パーセント（５％）の増加およびΔ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ＿２}の負の０．２６５から負の０．２３５への１１％の増加は、ＭＢ損失のほぼ３５倍の増加（×３５）をもたらした（０．０００５ｄＢから０．０１７１ｄＢ（１５５０ｎｍの波長で３０ｍｍの曲げ直径で１０回転（１０ｘ３０ｍｍ １５５０ｎｍと略す）））。設計クラス番号４３０４（図６Ｅ）と設計クラス番号２５９９（図６Ｃ）との間の別の比較は、１ｘ１５ｍｍ １５５０ｎｍおよび１ｘ１５ｍｍ １６２５ｎｍの両方についてＭＢ損失のほぼ１０倍の増加を示す。

【0032】

性能の著しい変化は、同じファイバタイプ（例えば、ＴＴ光ファイバ間）におけるパラメータ値のわずかな差でさえ観察可能である場合があるため、当業者は、異なるタイプのファイバ（例えば、ＴＴ光ファイバと比較して、ＴＡ光ファイバと比較して、ＤＣ光ファイバ）間のパラメータ値のより大きい差異が、さらにより大きい変動性およびさらにより大きい性能差異をもたらすことを理解するであろう。簡潔に述べると、パラメータ値の微妙な差でさえ重要であり、なぜなら、これらの微妙な差は、著しく異なる性能特性に現れるからである。したがって、当業者は、光ファイバパラメータのゴルジロックゾーンを見つけることは些細でもなく、自明でもないことを完全に理解する。

【0033】

上述したように、図１～図６を参照すると、ＤＣおよびＴＡ光ファイバの欠陥は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２要件に準拠するマクロ曲げ損失を有するＴＴ設計を使用することによって軽減される。言い換えれば、開示されるＴＴ設計は、ＤＣ設計またはＴＡ設計のいずれかの複雑さ、コスト、または延長された時間なしに、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５７．Ａ２要件に準拠するマクロ曲げ損失を有する。具体的には、開示されるＴＴ設計の各々は、コアに隣接する内側クラッドを有し、内側クラッドは、約４．２＊ｒｃｏｒｅ未満のｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}まで延在する。言い換えれば、ｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}／ｒ_ｃｏｒｅ＜～４．２である。ＤＣまたはＴＡ設計とは異なり、開示されるＴＴ設計のΔ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}は、ｒ_ｃｏｒｅからｒ_{ｉｎｎｅｒ＿ｃｌａｄ}までほぼ直線的に減少する。そのような直線的に減少するデルタは、ＶＡＤまたはＯＶＤ等の標準技術を使用して加工されることができ、それによって、ＤＣまたはＴＡ光ファイバのための現在の製造プロセスと関連付けられる複雑さおよび費用を低減または排除する。

【0034】

本開示の当業者によって理解されるように、フローチャートにおける任意のプロセスの説明またはブロックは、関与する機能に応じて、実質的に同時または逆の順序を含み、図示または説明された順序とは異なる順序で実行可能であるものとして理解されるべきである。

【0035】

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。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6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【国際調査報告】