JP5307114B2

JP5307114B2 - 光ファイバ

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Publication number: JP5307114B2
Application number: JP2010500524A
Authority: JP
Inventors: 尚美熊野
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-08-11
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2028-08-11
Also published as: US20090263091A1; US7702205B2; WO2009107260A1; JPWO2009107260A1

Description

本発明は、光通信用の光伝送路として用いられる光ファイバに関するものである。

従来、光通信用の光伝送路として、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５２に定義される標準のシングルモード光ファイバ（Single Mode Optical Fiber：SMF）が最も多く使用されている。

長距離光通信の光伝送路として用いる光ファイバには、伝送距離をより延長し、また光中継器としての光増幅器の負荷を低減するために、標準のＳＭＦよりも一層の低伝送損失が求められており、また非線形光学現象による光信号の品質の劣化を抑制し、伝送距離をより延長するために、標準のＳＭＦよりも一層の低非線形性が求められている。また、特に、陸上伝送路として敷設される光ファイバケーブルに用いられる光ファイバは、ケーブルのスロットに収容する際に曲げ、側圧が掛かるため、低曲げ損失であることも求められている。

低伝送損失を実現する光ファイバとして、コア部を、ゲルマニウムを含まない純シリカガラスとし、クラッド層にフッ素を添加した光ファイバや、コア部に塩素を添加し、クラッド層にフッ素を添加した光ファイバが開示されている（たとえば特許文献１参照）。なお、ここで純シリカガラスとは、屈折率調整用のドーパントが添加されていないシリカガラスを意味する。

国際公開第００／４２４５８号パンフレット

しかしながら、従来の低伝送損失を実現する光ファイバは、クラッド層全体にフッ素を添加しているため、製造時に大量のフッ素が必要となる。その結果、光ファイバが高価であるという問題があった。

また、標準のＳＭＦについては、これを光伝送路として用いるための様々な技術が蓄積されているため、標準のＳＭＦと同等の特性を有しつつ、より低伝送損失、低非線形性である光ファイバが求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、標準のＳＭＦと同等の特性を有しつつ、低伝送損失、低非線形性であり、かつ安価な光ファイバを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、シリカガラスからなる光ファイバであって、ゲルマニウムを含む中心コア部と、フッ素を含み、前記中心コア部の外周に形成され、前記中心コア部よりも屈折率が低い外側コア層と、純シリカガラスからなり、前記外側コア層の外周に形成され、前記外側コア層よりも屈折率が高くかつ前記中心コア部よりも屈折率が低いクラッド層と、を備え、前記中心コア部の前記クラッド層に対する最大の比屈折率差Δ１が０．３０〜０．３５％であり、前記外側コア層の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ２が−０．１０〜−０．０４％であり、前記比屈折率差Δ１と前記比屈折率差Δ２との比が２．５〜７．５：１であり、前記中心コア部の直径ａが９．０〜１０．５μｍであり、前記外側コア層の外径に対する前記中心コア部の直径の比ａ／ｂが０．２〜０．３５であり、カットオフ波長が１３１０ｎｍ以下であり、ゼロ分散波長が１２８５〜１３４５ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおいてモードフィールド径が１０．５μｍ以上かつ伝送損失が０．１８５ｄＢ／ｋｍ以下かつ曲げ損失が１５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、前記中心コア部は、屈折率分布形状が中心部において窪み部を有し、該窪み部における前記クラッド層に対する最小の比屈折率差Δ１´が０．２６〜０．３２％であることを特徴とする。

本発明によれば、標準のＳＭＦと同等の特性を有しつつ、低伝送損失、低非線形性であり、かつ安価な光ファイバを実現できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの断面および対応する屈折率分布形状を模式的に表した図である。図２は、実施の形態の変形例に係る光ファイバの屈折率分布形状を模式的に表した図である。図３は、図２に示す屈折率分布形状を有する光ファイバにおいて、比屈折率差Δ１´とモードフィールド径および曲げ損失との関係の一例を示す図である。図４は、本発明の実施例１〜６、比較例１〜６の光ファイバの設計パラメータおよび光学特性を示す図である。図５は、図４に示す実施例５および比較例６の光ファイバのラマンゲイン係数のスペクトルを示す図である。図６は、図４に示す比較例６の光ファイバ同士を融着接続した場合の接続損失のヒストグラムを示す図である。図７は、図４に示す実施例５の光ファイバ同士を融着接続した場合の接続損失のヒストグラムを示す図である。図８は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの使用状態を模式的に表した図である。

符号の説明

１、１_１〜１_４２光ファイバ
２中心コア部
３外側コア層
４クラッド層
１０光ファイバケーブル
２０、３０光伝送装置
ｄ窪み部
Ｌ１〜Ｌ４線
Ｐ１、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ２、Ｐ２１屈折率分布形状
Ｓ１〜Ｓ４１接続点

以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本明細書において、曲げ損失とは、光ファイバを直径２０ｍｍに巻いた状態での曲げ損失を意味するものとする。また、その他の特に定義しない用語については、ＩＴＵ−ＴＧ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る光ファイバの断面および対応する屈折率分布形状を模式的に表した図である。図１に示すように、この光ファイバ１は、シリカガラスからなる光ファイバであって、ゲルマニウムを含む中心コア部２と、フッ素を含み、中心コア部２の外周に形成された外側コア層３と、純シリカガラスからなり、外側コア層３の外周に形成されたクラッド層４とを備えている。

そして、屈折率分布形状Ｐ１が示すように、中心コア部２はステップ型の屈折率分布形状Ｐ１１を有し、外側コア層３は中心コア部２よりも屈折率が低いほぼ一様の屈折率分布形状Ｐ１２を有し、クラッド層４は外側コア層３よりも屈折率が高くかつ中心コア部２よりも屈折率が低い屈折率分布形状Ｐ１３を有する。

この光ファイバ１は、設計パラメータとして、中心コア部２のクラッド層４すなわち純シリカガラスに対する最大の比屈折率差Δ１が０．３０〜０．３５％、外側コア層３のクラッド層４に対する比屈折率差Δ２が−０．１０〜−０．０４％、比屈折率差Δ１と比屈折率差Δ２との比が２．５〜７．５：１、中心コア部２の直径ａが９．０〜１０．５μｍ、外側コア層３の外径に対する中心コア部２の直径の比ａ／ｂが０．２〜０．３５に設定されている。

なお、中心コア部２の最大屈折率をｎ_１、外側コア層３の屈折率をｎ_２、クラッド層４の屈折率とｎ_Ｃとすると、比屈折率差Δ１、Δ２は、以下の式（１）、（２）により定義される。
Δ１（％）＝{(ｎ_１ ²−ｎ_Ｃ ²)／２ｎ_Ｃ ²}×１００・・・（１）
Δ２（％）＝{(ｎ_２ ²−ｎ_Ｃ ²)／２ｎ_Ｃ ²}×１００・・・（２）

また、中心コア部２の直径ａは、中心コア部２と外側コア層３との境界領域でΔ１の１／２の比屈折率差を有する位置における径とする。また、外側コア層３の外径ｂは、外側コア層３とクラッド層４との境界領域でΔ２の１／２の比屈折率差を有する位置における径とする。

この光ファイバ１は、上記構造および屈折率分布形状を有することによって、その光学特性について、カットオフ波長が１３１０ｎｍ以下であり、ゼロ分散波長が１２８５〜１３４５ｎｍであり、さらに波長１５５０ｎｍにおける光学特性について、モードフィールド径（Mode Field Diameter：ＭＦＤ）が１０．５μｍ以上、伝送損失が０．１８５ｄＢ／ｋｍ以下、曲げ損失が１５ｄＢ／ｍ以下となっている。すなわち、この光ファイバ１は、標準のＳＭＦと同等の特性を有しつつ、低伝送損失、低非線形性となっている。

すなわち、標準のＳＭＦは、ステップ型の屈折率分布形状を有し、ゲルマニウムを添加したコア部と、コア部の外周に形成した純シリカガラスからなるクラッド層とを備え、コア部の直径を８．５μｍ程度とし、コア部のクラッド層に対する比屈折率差を０．３５％程度にすることによって、１３１０ｎｍ以下で典型的には１２６０ｎｍのカットオフ波長と、１２８５〜１３４５ｎｍで典型的には１３１０ｎｍのゼロ分散波長を実現している。また、標準のＳＭＦの波長１５５０ｎｍにおける典型的な光学特性については、ＭＦＤが１０．４μｍ程度、伝送損失が０．１９ｄＢ／ｋｍ程度、曲げ損失が１５ｄＢ／ｍ以下である。
なお、本明細書におけるカットオフ波長とは、ＩＴＵ−ＴＧ．６５０．１において定義されるファイバカットオフ波長λｃである。

これに対して、本実施の形態に係る光ファイバ１は、中心コア部２の比屈折率差Δ１を標準のＳＭＦ以下の０．３０〜０．３５％にすることによって、ゲルマニウムの含有量を低減し、中心コア部２におけるゲルマニウムによるレイリー散乱を低減することによって伝送損失を低減しており、それと同時に曲げ損失が増大しない程度の大きさの比屈折率差としている。また、外側コア層３を設け、この比屈折率差Δ２を−０．１０〜−０．０４％にすることによって、曲げ損失を低減しつつ、伝送損失の増大とＭＦＤの縮小を抑制している。また、Δ１とΔ２との比を２．５〜７．５：１にすることによって、中心コア部２と外側コア層３とのガラスの粘度を整合させ、界面における歪みの発生を抑制し、伝送損失をさらに低減している。さらに、比ａ／ｂを０．２〜０．３５にすることによって、ＭＦＤを拡大しつつ、カットオフ波長および曲げ損失のバランスを適正な範囲に維持している。その結果、カットオフ波長、ゼロ分散波長、曲げ損失において標準のＳＭＦと同等の特性を有しつつ、ＭＦＤがより大きくなり有効コア断面積もより大きくなるために非線形性が低減し、かつ伝送損失が低減したものとなる。また、クラッド層全体にフッ素を添加する光ファイバと比較して、フッ素の使用量がきわめて低減されるため、安価なものとなる。なお、Δ１：Δ２を３：１とすれば、中心コア部２と外側コア層３とのガラスの粘度が最もよく整合し、界面において歪みの発生が最も抑制されるため、伝送損失が最も低減される。

以上説明したように、本実施の形態に係る光ファイバ１は、標準のＳＭＦと同等の特性を有しつつ、低伝送損失、低非線形性であり、かつ安価な光ファイバとなる。

（変形例）
つぎに、本実施の形態の変形例について説明する。本実施の形態に係る光ファイバ１は、中心コア部２の屈折率分布形状Ｐ１１がステップ型であったが、本変形例に係る光ファイバは、中心コア部の屈折率分布形状が中心部において窪み形状を有している。

本変形例に係る光ファイバは、図１に示す光ファイバ１と同様に、シリカガラスからなる光ファイバであって、ゲルマニウムを含む中心コア部と、フッ素を含み、中心コア部の外周に形成された外側コア層と、純シリカガラスからなり、外側コア層の外周に形成されたクラッド層とを備えている。この変形例に係る光ファイバの中心コア部の直径、外側コア層の外径もそれぞれａ、ｂであり、光ファイバ１と同じである。

図２は、実施の形態の変形例に係る光ファイバの屈折率分布形状を模式的に表した図である。図２において、屈折率分布形状Ｐ２のうち、外側コア層およびクラッド層の屈折率分布形状は、光ファイバ１と同じ屈折率分布形状Ｐ１２、Ｐ１３である。一方、中心コア部の屈折率分布形状Ｐ２１は、光ファイバ１のものとは異なり、中心コア部の外周近傍において最大の比屈折率差Δ１を有し、そこから中心部に向かって屈折率が滑らかに減少し、中心部において窪み部ｄを有している。比屈折率差Δ１は実施の形態と同様に０．３０〜０．３５％である。一方、窪み部ｄにおけるクラッド層に対する最小の比屈折率差Δ１´は０．２６〜０．３２％である。

なお、この比屈折率差Δ１´は、窪み部ｄにおける最小屈折率をｎ_１´、クラッド層の屈折率をｎ_Ｃとすると、以下の式（３）により定義される。
Δ１´（％）＝{(ｎ_１´²−ｎ_Ｃ ²)／２ｎ_Ｃ ²}×１００・・・（３）

このように、中心コア部の屈折率分布形状が中心部において窪み部を有し、その比屈折率差Δ１´を０．２６〜０．３２％にすることによって、実施の形態と同様に、カットオフ波長が１３１０ｎｍ以下であり、ゼロ分散波長が１２８５〜１３４５ｎｍであり、さらに波長１５５０ｎｍにおける光学特性について、ＭＦＤが１０．５μｍ以上、伝送損失が０．１８５ｄＢ／ｋｍ以下、曲げ損失が１５ｄＢ／ｍ以下となる。これに加えて、この変形例に係る光ファイバでは、カットオフ波長を一定の値に維持しつつよりＭＦＤの大きい光ファイバを実現できる。以下、具体的に説明する。

図３は、図２に示す屈折率分布形状を有する光ファイバにおいて、比屈折率差Δ１´とＭＦＤおよび曲げ損失との関係の一例を示す図である。なお、図３は計算によるものであり、Δ１を０．３２％、Δ２を−０．０８％、ａ／ｂを０．３４とし、カットオフ波長を約１２８０ｎｍに維持しながらΔ１´を変化させている。また、ＭＦＤおよび曲げ損失はいずれも波長１５５０ｎｍにおける値であり、線Ｌ１はＭＦＤが１０．５μｍの位置を示し、線Ｌ２は曲げ損失が１５ｄＢ／ｍの位置を示している。

図３に示すように、窪み部の深さが深く、すなわちΔ１´が小さくなるにつれて、ＭＦＤが増大するので好ましいが、曲げ損失も増大している。図３に示す条件においては、Δ１´をおおよそ０．２６〜０．２８％にすれば、実施の形態と同様にＭＦＤが１０．５μｍ以上かつ曲げ損失が１５ｄＢ／ｍ以下を実現できる。さらに、Δ１を０．３０〜０．３５％の間で変化させながら同様の計算を行なった結果、Δ１´を０．２６〜０．３２％にすれば、ＭＦＤが１０．５μｍ以上かつ曲げ損失が１５ｄＢ／ｍ以下を実現することができることが確認された。

なお、本実施の形態およびその変形例に係る光ファイバは、例えば以下のようにして製造することができる。まず、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法により中心コア部、外側コア層を形成するためのコアスートを合成する。この際、中心コア部となる部分を合成するためのバーナに添加剤としてゲルマニウムを含むガスを流し、外側コア層となる部分を合成するためのバーナに添加剤としてフッ素を含むガスを流す。そして、合成したコアスートを熱処理により脱水・透明化することによりコアロッドを形成する。

つぎに、形成したコアロッドを所定の外径に加熱延伸した後に、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法により延伸したコアロッドの外周にクラッド層となるスートを合成し、これを熱処理により脱水・透明化することにより、光ファイバ母材を形成する。最後に、この光ファイバ母材を用いて、本実施の形態およびその変形例に係る光ファイバを製造できる。なお、変形例に係る光ファイバの屈折率分布形状における窪み部は、中心コア部となる部分を合成するためのバーナの位置やガス条件の調整により形成できる。

（実施例１〜６、比較例１〜６）
つぎに、本発明の実施例１〜６として本実施の形態（実施例１、２）とその変形例（実施例３〜６）に従う光ファイバを製造し、比較例１〜６としていずれかの設計パラメータが本実施の形態とその変形例の範囲外の光ファイバを製造した。図４は、本発明の実施例１〜６、比較例１〜６の光ファイバの設計パラメータおよび光学特性を示す図である。また、図４において、「Ａｅｆｆ」は有効コア断面積を意味し、「ｎ２」は２次の非線形屈折率を意味する。また、「ｎ２／Ａｅｆｆ」は、光ファイバの非線形性を示すパラメータである。すなわち、光ファイバの非線形定数γは、波長をλとしてγ＝（２π／λ）・（ｎ２／Ａｅｆｆ）で表され、非線形定数はｎ２／Ａｅｆｆに比例する。また、「ＭＦＤ」、「Ａｅｆｆ」、「曲げ損失」、「伝送損失」、「ｎ２／Ａｅｆｆ」は、いずれも波長１５５０ｎｍでの値を示す。また、「ラマンゲイン」は波長１４２０ｎｍの励起光で励起した場合の波長１５５０ｎｍでのラマンゲイン係数を示す。また、比較例６は、標準のＳＭＦの一例である。

図４に示すように、実施例１〜６の光ファイバは、設計パラメータとして、Δ１が０．３０〜０．３５％であり、窪み部を有する場合はΔ１´が０．２６〜０．３２％であり、Δ２が−０．１０〜−０．０４％であり、Δ１とΔ２との比が２．５〜７．５：１であり、ａが９．０〜１０．５μｍであり、ａ／ｂが０．２〜０．３５である。その結果、実施例１〜６の光ファイバは、カットオフ波長が１３１０ｎｍ以下、ゼロ分散波長が１２８５〜１３４５ｎｍ、ＭＦＤが１０．５μｍ以上、伝送損失が０．１８５ｄＢ／ｋｍ以下、曲げ損失が１５ｄＢ／ｍ以下という特性を有するものとなる。特に、実施例３の光ファイバは、Δ１：Δ２が３：１であり、伝送損失が０．１６９ｄＢ／ｋｍと最も低くなっている。

一方、比較例１〜５の光ファイバは、Δ１´、Δ２、ａ／ｂのいずれか一つが上記範囲から外れており、比較例６の光ファイバは標準のＳＭＦであるため、ＭＦＤおよび／または伝送損失が所望の値を満たさないものとなっている。特に、比較例２の光ファイバは、その曲げ損失も高いものとなっている。

また、ＭＦＤが１０．５μｍよりも小さい光ファイバは、有効コア断面積も小さく、非線形性を表すｎ２／Ａｅｆｆ、ラマンゲイン係数も高くなっている。たとえば、実施例５と比較例６の光ファイバを比較すると、実施例５の光ファイバの方が、有効コア断面積が約２０％大きく、ｎ２／Ａｅｆｆおよびラマンゲイン係数が約２０％小さくなっている。

図５は、図４に示す実施例５および比較例６の光ファイバのラマンゲイン係数のスペクトルを示す図である。なお、図５において、横軸は周波数シフトであり、励起波長である１４２０ｎｍからのズレを光の周波数で示したものである。すなわち、周波数シフトが１３．１[ＴＨｚ]になるあたりでラマンゲインが最大となる。なお、このときの波長は１５３０ｎｍである。また、線Ｌ３が比較例６の光ファイバのスペクトルを示し、線Ｌ４が実施例５の光ファイバのスペクトルを示す。図５に示すように、実施例５のラマンゲイン係数は、比較例６のラマンゲイン係数と比較して、ラマンゲインの最大値が低いだけでなく、波長１５５０ｎｍ近傍を含むスペクトル全体においてラマンゲインが低くなっている。

なお、光ファイバのｎ２／Ａｅｆｆ、すなわち非線形性が小さいと、たとえばハイパワーの光信号を入射した場合や、高速光伝送および高密度光伝送を行なう際に起こり得るＳＰＭ（Self Phase Modulation）、ＸＰＭ(Cross Phase Modulation)などの非線形光学現象の発生を回避でき、これによる光信号の品質の劣化を防止できる。

また、光ファイバのラマンゲイン係数が小さいと、波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）技術を用いた広帯域光伝送を行なう際に起こり得るラマンチルトの問題を回避でき、これによりＷＤＭ光信号の劣化を防止できる。なお、ラマンチルトの問題とは、ＷＤＭ光信号を用いて広帯域光伝送を行なう際に、短波長側に位置する光信号によりラマン利得が発生し、このラマン利得を発生させる光信号よりも長波長側のＷＤＭ光信号が増幅されるが、このラマン利得のスペクトルが図５に示すような傾斜（チルト）を有するために、増幅された長波長側の各光信号の強度が一様でなくなり、スペクトル上でチルトを有するようになり、ＷＤＭ光信号に好ましくない偏差が生じるという問題である。

ところで、本実施の形態およびその変形例に係る光ファイバは、同種の光ファイバ同士を融着接続した場合に、その接続損失を標準のＳＭＦ同士の接続損失よりも低減することができる。以下、一例として、実施例５の光ファイバ同士および比較例６の光ファイバ同士を融着接続する実験の結果について説明する。なお、本実験では光ファイバを融着接続する融着接続機として古河電工社製Ｓ１２２Ｍ４を使用し、その接続条件の設定として単心の標準のＳＭＦを融着接続する場合の設定を用いた。そして、融着接続した光ファイバの接続点における接続損失を、波長１３１０ｎｍの光を用いて測定した。

図６は、図４に示す比較例６の光ファイバ同士を融着接続した場合の接続損失のヒストグラムを示す図である。なお、サンプルＮは３０とした。図６に示すように、比較例６の光ファイバの場合、接続損失の平均値（ＡＶＧ）は０．０２３ｄＢ、標準偏差（ＳＴＤ）は０．０４１ｄＢであった。

一方、図７は、図４に示す実施例５の光ファイバ同士を融着接続した場合の接続損失のヒストグラムを示す図である。なお、サンプルＮは３０とした。図７に示すように、実施例５の光ファイバの場合、接続損失の平均値（ＡＶＧ）は０．００５ｄＢ、標準偏差（ＳＴＤ）は０．０１０ｄＢであり、標準のＳＭＦの一例である比較例６の場合と比べて、接続損失がきわめて低くなり、かつそのばらつきも小さくなった。

なお、実施例５の光ファイバの接続損失が小さい具体的な理由は、ＭＦＤが標準のＳＭＦよりも大きいため、融着すべき光ファイバ同士に軸ずれが生じても、ＭＦＤの大きさに対する軸ずれの割合が小さいため、接続損失に与える軸ずれの影響が相対的に小さくなるためであると考えられる。

また、図６、７に示す接続損失は、波長１３１０ｎｍで測定したものであるが、接続損失の波長依存性は小さいので、波長１５５０ｎｍにおいてもほとんど同一の接続損失となっている。

このように、本実施の形態およびその変形例に係る光ファイバは、伝送損失が小さいだけでなく接続損失も小さいから、この光ファイバを用いた光ファイバケーブルのスパンロスを、標準のＳＭＦを用いた場合と比較して少なくとも１．５ｄＢ低減することができる。以下、具体的に説明する。

図８は、本実施の形態に係る光ファイバの使用状態を模式的に表した図である。図８において、符号１０は光ファイバケーブルであり、符号２０、３０は光伝送装置である。光ファイバケーブル１０は、陸上伝送路として光伝送装置２０と光伝送装置３０とを接続するように敷設されている。光ファイバケーブル１０は図１に示す光ファイバ１と同様の構成を有する本実施の形態に係る光ファイバ１_１〜１_４２をその接続点Ｓ１〜Ｓ４１で融着接続した構成を有する。なお、現在の日本国内で陸上伝送路として敷設されている光ファイバケーブルを想定すると、光伝送装置２０、３０間のスパンは８０ｋｍであり、光ファイバ１_１〜１_４２の平均の長さは２ｋｍであり、平均して２ｋｍ毎に接続点Ｓ１〜Ｓ４１が存在する。また、光ファイバケーブル１０には、光増幅器等の各種光通信用装置やこれらを接続するコネクタ等が介挿される場合があるが、ここではこれらについては考慮しないものとする。

ここで、光ファイバ１_１〜１_４２の伝送損失をそれぞれα[ｄＢ／ｋｍ]、光ファイバケーブル１０の長さをＬ[ｋｍ]、接続点Ｓ１〜Ｓ４１の接続損失をそれぞれα_Ｓ[ｄＢ]、接続点Ｓ１〜Ｓ４１の数をｘとすると、光ファイバ１_１〜１_４２の伝送損失と接続点Ｓ１〜Ｓ４１の接続損失のみを考慮した光ファイバケーブル１０のスパンロスＡ_total[ｄＢ]は以下の式（３）で表される。
Ａ_total＝αＬ＋α_Ｓｘ・・・（３）

ここで、光ファイバ１_１〜１_４２の伝送損失αとして図４の実施例５の値である０．１８０ｄＢ／ｋｍを用い、接続点Ｓ１〜Ｓ４１の接続損失α_Ｓとして図７に示す実験の平均値である０．００５ｄＢを用いると、波長１５５０ｎｍにおけるスパンロスＡ_totalは、以下のようになる。
Ａ_total＝０．１８０×８０＋０．００５×４１＝１４．６ｄＢ

一方、標準のＳＭＦを用いて光ファイバケーブルを構成した場合のスパンロスＡ_totalは、標準のＳＭＦの伝送損失αとして図４の比較例６の値である０．１９０ｄＢ／ｋｍを用い、接続点Ｓ１〜Ｓ４１の接続損失α_Ｓとして図６に示す実験の平均値である０．０２３ｄＢを用いると、以下のようになる。
Ａ_total＝０．１９０×８０＋０．０２３×４１＝１６．１ｄＢ

すなわち、実施例５の光ファイバを用いた場合、光ファイバケーブルのスパンロスを、標準のＳＭＦを用いた場合と比較して１．５ｄＢだけ低減することができる。このように光ファイバケーブルのスパンロスを低減することによって、これとともに用いる光信号光源としてのレーザ装置や光増幅器の出力を節約でき、その消費電力も節約できるとともに、ハイパワーの光の使用に伴う不要な非線形光学現象の発生を抑制することができる。

本発明は、光通信用の光伝送路、特に長距離の陸上伝送路として用いられる光ファイバに好適に利用できる。

Claims

シリカガラスからなる光ファイバであって、
ゲルマニウムを含む中心コア部と、
フッ素を含み、前記中心コア部の外周に形成され、前記中心コア部よりも屈折率が低い外側コア層と、
純シリカガラスからなり、前記外側コア層の外周に形成され、前記外側コア層よりも屈折率が高くかつ前記中心コア部よりも屈折率が低いクラッド層と、
を備え、前記中心コア部の前記クラッド層に対する最大の比屈折率差Δ１が０．３０〜０．３５％であり、前記外側コア層の前記クラッド層に対する比屈折率差Δ２が−０．１０〜−０．０４％であり、前記比屈折率差Δ１と前記比屈折率差Δ２との比が２．５〜７．５：１であり、前記中心コア部の直径ａが９．０〜１０．５μｍであり、前記外側コア層の外径に対する前記中心コア部の直径の比ａ／ｂが０．２〜０．３５であり、カットオフ波長が１３１０ｎｍ以下であり、ゼロ分散波長が１２８５〜１３４５ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおいてモードフィールド径が１０．５μｍ以上かつ伝送損失が０．１８５ｄＢ／ｋｍ以下かつ直径２０ｍｍに巻いた状態での曲げ損失が１５ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
前記中心コア部は、屈折率分布形状が中心部において窪み部を有し、該窪み部における前記クラッド層に対する最小の比屈折率差Δ１´が０．２６〜０．３２％であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。