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JPWO2005012967A1 - 光ファイバ - Google Patents

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JPWO2005012967A1
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Abstract

この発明は、複数チャネルの信号光を伝送可能なＷＤＭ光通信システムの伝送媒体として、１．３μｍ波長帯のみならず１．５５波長帯の光通信にも適用可能な、より広帯域での信号伝送を可能にする光ファイバを提供する。当該光ファイバは、石英ガラスを主成分とし、所定軸に沿ったコア領域と該コア領域の外周に設けられたクラッド領域を備える。このような構造を備えた当該光ファイバは、代表的な光学特性として、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおいて０．３２ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、波長１３８０ｎｍにおいて０．３ｄＢ／ｋｍ以下の、ＯＨ基に起因した損失増加量を有する。

Description

この発明は、光通信システム等における光伝送路に適用可能な光ファイバに関するものである。
光通信システムは、伝送媒体である光ファイバを介して信号光を伝送することで、大容量情報の高速送受信を可能にする。また、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムは、波長の異なる複数チャネルが多重化された信号光（多重化信号光）を伝送することにより、より大容量の情報を送受信可能にする。近年は、ＷＤＭ光通信システムにおいて更なる大容量化が要求されており、このことから、ＷＤＭ光伝送における信号チャネル間隔を狭くすることが考えられ、また、ＷＤＭ光伝送で使用される波長帯域を拡大することが考えられている。
信号波長帯域の拡大については、当初のＣバンド（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）の利用だけでなく、Ｃバンドより長波長側のＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）やＵバンド（１６２５ｎｍ〜１６７５ｎｍ）の利用も検討され、また、Ｃバンドより短波長側のＯバンド（１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍ）、Ｅバンド（１３６０ｎｍ〜１４６０ｎｍ）及びＳバンド（１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）の利用も検討されている。
このような広帯域において信号光を伝送する光ファイバには、その信号波長帯域における伝送損失が小さいこと等が要求される。光通信システムに適用される光ファイバは、一般に、石英ガラスを主成分とする伝送媒体であり、Ｃバンド内の波長１５５０ｎｍ付近において伝送損失が最小となり、また、波長１３８０ｎｍにおいてＯＨ基に起因した損失増加が存在する。
なお、標準的なシングルモード光ファイバの特性は、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）に定められている。この規格によれば、標準的なシングルモード光ファイバは、１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの零分散波長と、波長１３１０ｎｍにおいてその中心値が８．６μｍ〜９．５μｍかつ偏差の許容値が±０．７μｍのモードフィールド径と、そして、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長を有する。この規格に準拠したシングルモード光ファイバは、例えば非特許文献１〜４に記載されたように、多くの光ファイバメーカーにより製造・販売されている。
一方、１．５５μｍ波長帯用光ファイバとしては、例えば、非特許文献５に、波長１５５０ｎｍにおいて０．１５４ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、波長１３００ｎｍにおいて０．２９１ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、そして、波長１３８０ｎｍにおいて０．７５ｄＢ／ｋｍの、ＯＨ基に起因した損失増加量を有する光ファイバが開示されている。また、特許文献１には、波長１５５０ｎｍにおいて０．１７０〜０．１７３ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、そして、波長１３８０ｎｍにおいて０．３ｄＢ／ｋｍの、ＯＨ基に起因した損失増加量を有する光ファイバが開示されている。
米国特許第６４４９４１５号明細書 住友電気工業株式会社のカタログ、「Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｌｏｗ Ｗａｔｅｒ Ｐｅａｋ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ（Ｇ．６５２Ｄ）″ＰｕｒｅＢａｎｄＴＭ″」、２００３年８月２５日 Ｃｏｒｎｉｎｇ社のカタログ、「ＣｏｒｎｉｎｇＲ ＳＭＦ−２８ｅＴＭ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ」、２００３年３月 ＯＦＳ社のカタログ、「ＡｌｌＷａｖｅＲ Ｆｉｂｅｒ Ｔｈｅ Ｎｅｗ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ」、２００３年 Ａｌｃａｔｅｌ社のカタログ、「Ａｌｃａｔｅｌ ６９０１ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｓｉｎｇｌｅｍｏｄｅ Ｆｉｂｅｒ」、２００２年１月 横田弘、他、「超低損失純シリカコアシングルモードファイバの損失特性」、昭和６１年度電子通信学会総合全国大会、１０９１
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、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）に準拠した上記標準的なシングルモード光ファイバは、そもそも、１．３μｍ波長帯の信号光を伝送する光伝送路を意図して設計されていることから、１．５５μｍ波長帯の信号光を伝送する光伝送路に適用される場合には、伝送品質の点で問題を有している。特に、１．５５μｍ波長帯の多重化信号光を伝送するＷＤＭ光通信システムの光伝送路として標準的なシングルモード光ファイバが適用される場合、各信号チャネルにおける波形劣化が生じ易いという課題があった。
一方、上記非特許文献５に記載された光ファイバは、波長１３００ｎｍにおける伝送損失が小さい点では好ましいものの、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量が大きい。換言すれば、上記非特許文献５に記載された光ファイバは、波長１３８０ｎｍ及び周辺波長帯における伝送損失が他の波長帯と比較して非常に大きく、したがって、波長１３８０ｎｍを含む波長帯では信号伝送に不向きである。
また、上記特許文献１に記載された光ファイバは、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量が小さい点では好ましいものの、カットオフ波長が１３１０ｎｍ以上であるか、あるいは零分散波長が１３５０ｎｍである。このため、上記特許文献１に記載された光ファイバは、波長１３１０ｎｍ付近の波長帯では信号伝送に不向きである
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れ（１．３μｍ波長帯において高品質多重伝送が可能）、１．５５μｍ波長帯においても高品質多重伝送が可能な、より広帯域での信号伝送に適した光ファイバを提供することを目的としている。
この発明に係る光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコア領域と外コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備え、石英ガラスを主成分とする光伝送媒体である。特に第１実施例に係る光ファイバは、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおいて０．３２ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、そして、波長１３８０ｎｍにおいて０．３ｄＢ／ｋｍ以下の、ＯＨ基に起因した損失増加量を有する。
上述のような特性を有する当該光ファイバは、石英ガラスを主成分とする伝送媒体であるから、波長１５５０ｎｍ付近において伝送損失が最小となる。また、当該光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失が小さく、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量も小さい。さらに、当該光ファイバは、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であることから、ＯバンドからＬバンドまでの広い信号波長帯域において、信号光を低損失かつシングルモード伝送を保証できる。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は、０．３０ｄＢ／ｋｍ以下であるのがより好ましい。この場合、波長１３１０ｎｍ付近の信号光を更に低損失で長距離伝送することができる。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失は、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失より小さいのが好ましい。この場合、波長１３８０ｎｍ付近の信号光を低損失で長距離伝送する上で好都合である。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失から波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を引いた値は、０．１３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合、波長１３１０ｎｍと１５５０ｎｍの両波長における伝送損失の差が小さいので、広い信号波長帯域において均質品質の信号光伝送が実現され得る。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、零分散波長は、１３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下であるのが好ましい。この場合、当該光ファイバの零分散波長と標準的なシングルモード光ファイバの零分散波長とが同程度になることから、当該光ファイバは標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れ、分散補償の点で好都合である。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、偏波モード分散は、波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。この場合、高ビットレート伝送を行なう際の偏波モード分散に起因した信号伝送性能の劣化が十分に低減可能になる。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失は、３ｄＢ／ｍ以下であるのが好ましい。この場合、当該光ファイバがコイル状に巻かれて収納される際や引き回しの際にマクロベンドに起因した損失増加が低減され得る。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおけるＰｅｔｅｒｍａｎｎ−Ｉモードフィールド径は、１０．０μｍ以下であるのが好ましい。この場合、ケーブル化される際のマイクロベンドに起因した損失増加が低減され得る。
一方、第２実施例に係る光ファイバは、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおいて９μｍ以下のモードフィールド径と、波長１５５０ｎｍにおいて０．０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の分散スロープを有してもよい。なお、当該光ファイバは、さらに、波長１５５０ｎｍにおおいて１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、より好ましくは１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有してもよい。
また、第３実施例に係る光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおいて９μｍ以下のモードフィールド径と、零分散波長において０．０８２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の分散スロープを有してもよい。このとき、当該光ファイバにおいて、零分散波長における分散スロープは、０．０８０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であるのが好ましい。
これら第２及び第３実施例に係る光ファイバが適用されることにより、１．５５μｍ波長帯の多重化信号光を伝送する場合にも高品質の信号伝送が可能になる。また、これら第２及び第３実施例に係る光ファイバは、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性に優れている。すなわち、従来のシングルモード光ファイバが適用された光通信システムの場合と同様に、この発明に係る光ファイバが適用される光通信システムの設計や構築が可能になる。また、従来のシングルモード光ファイバとこの発明に係る光ファイバとが混在した光通信システムの構築も可能になる。
なお、第２及び第３実施例に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０．１７６ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合、１．５５μｍ波長帯の信号光を無中継で長距離伝送する光伝送路が構築可能になる。
第２及び第３実施例に係る光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は、０．３２ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量は、０．３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合、１．５５μｍ波長帯だけでなく広帯域の信号光を無中継で長距離伝送する光伝送路が構築可能になる。
第２及び第３実施例に係る光ファイバにおいて、零分散波長が１３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下に設定されることにより、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が更に優れる。
なお、上述のような構造を備えた第１〜第３実施例に係る光ファイバにおいて、クラッド領域にはフッ素が添加される一方、コア領域にＧｅＯ２が添加されないのが好ましい。また、上述のような種々の光学特性を得るため、これら第１〜第３実施例に係る光ファイバは、コア領域の外径が７．５μｍ以上かつ８．６μｍ以下となり、かつ、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差が０．３６％以上かつ０．４２％以下となるように設計される。
この発明によれば、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れ（１．３μｍ波長帯において高品質多重伝送が可能）、１．５５μｍ波長帯においても高品質多重伝送が可能な、より広帯域での信号伝送に適した光ファイバが得られる。
図１は、この発明に係る光ファイバの構造を説明するための断面図及び屈折率プロファイルである。 図２は、この発明に係る光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。 図３は、この発明に係る光ファイバの波長分散の波長依存性を示すグラフである。 図４は、この発明に係る光ファイバとして用意されたサンプルの製造方法を説明するための工程図である。 図５は、この発明に係る光ファイバとして用意されたサンプルＡ及び比較例Ａそれぞれの諸特性を纏めた表である。 図６は、この発明に係る光ファイバとして用意されたサンプルＡ及び比較例Ａそれぞれの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。 図７は、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバの波長分散特性を基準として、この発明に係る光ファイバの波長分散特性を示すグラフである。 図８は、サンプルＢ〜Ｉ及び比較例Ｂそれぞれに係る光ファイバの諸特性を纏めた表である。 図９は、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤを横軸としケーブルカットオフ波長λＣＣを縦軸とする２次元空間上において、サンプルＢ〜Ｆ及び比較例Ｂそれぞれに係る光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）の位置を示すとともに、等波長分散曲線をも示すグラフである。 図１０は、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤを横軸としケーブルカットオフ波長λＣＣを縦軸とする２次元空間上において、サンプルＢ〜Ｆ及び比較例Ｂそれぞれに係る光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）の位置を示すとともに、等分散スロープ曲線をも示すグラフである。
符号の説明
１０…光ファイバ
１１…コア領域
１２…クラッド領域
以下、この発明に係る光ファイバの各実施例を、図１〜図１０それぞれを用いて詳細に説明する。なお、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。
図１は、この発明に係る光ファイバの構造を説明するための図である。図１中に示された（ａ）は、光ファイバ１０の光軸に垂直な断面構造を示す図であり、図１中に示された（ｂ）は、光ファイバ１０の屈折率プロファイルである。この図１中の（ａ）のように、光ファイバ１０は、中心に円形断面を有する外径２ａのコア領域１１と、このコア領域１１の外周を取り囲むクラッド領域１２とを備える。また、図１中の（ｂ）に示された光ファイバ１０の屈折率プロファイルにおいて、クラッド領域１２に対するコア領域１１の比屈折率差はΔｎである。
光ファイバ１０は、石英ガラスを主成分とし、好ましくは、クラッド領域１２にフッ素が添加され、コア領域１１にＧｅＯ２が添加されていない純石英ガラスである。この場合、伝送損失を低減する上で好都合である。また、光ファイバ１０のケーブルカットオフ波長は１２６０ｎｍ以下である。
図２は、この発明に係る光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。光ファイバ１０は、石英ガラスを主成分としているため、この図２に示されたように、波長１５５０ｎｍ付近において伝送損失が最小となる。なお、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失をα１５５０と表す。光ファイバ１０において、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１ ３１０は０．３２ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量Δα１３８０は０．３ｄＢ／ｋｍ以下である。
この光ファイバ１０において、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０は小さく、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量Δα１３８０も小さい。さらに、この光ファイバ１０は、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であることから、ＯバンドからＬバンドまでの広信号波長帯域において、信号光の低損失かつシングルモードでの伝送を保証する。
光ファイバ１０において、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０は０．３０ｄＢ／ｋｍ以下であれば更に好ましく、この場合、該波長１３１０ｎｍ付近の信号光を更に低損失で長距離伝送することができる。
光ファイバ１０において、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失α１３８０は波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０より小さいのが好ましく、この場合、波長１３８０ｎｍ付近の信号光を低損失で長距離伝送する上で好都合である。
光ファイバ１０において、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０から波長１５５０ｎｍにおける伝送損失α１５５０を引いた値Δα（＝α１５５０−α１３１０）は、０．１３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合、両波長間の伝送損失の差が小さいので、広い信号波長帯域において均質な性能の信号光伝送が実現可能になる。
図３は、この発明に係る光ファイバの波長分散の波長依存性を示すグラフである。この図３に示されるように、波長が長いほど、光ファイバ１０の波長分散は大きい。また、光ファイバ１０の零分散波長λ０は１３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下である。この場合、光ファイバ１０の零分散波長は、標準的なシングルモード光ファイバと零分散波長と同程度であることから、当該光ファイバ１０は、標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れ、分散補償の点で好都合である。
さらに、光ファイバ１０において、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散は０．５ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。この場合、高ビットレート伝送を行なう際の偏波モード分散に起因した信号光伝送性能の劣化が低減され得る。また、光ファイバ１０において、波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失は３ｄＢ／ｍ以下であるのが好ましい。この場合、コイル状に巻かれて収納される際や引き回しの際にマクロベンドに起因した損失増加が低減可能になる。また、光ファイバ１０において、波長１５５０ｎｍにおけるＰｅｔｅｒｍａｎｎ−Ｉモードフィールド径は１０．０μｍ以下であるのが好ましい。この場合、ケーブル化される際のマイクロベンドに起因した損失増加が低減され得る。
次に、この発明に係る光ファイバとして用意された第１サンプル（サンプルＡ）について、第１比較例（比較例Ａ）とともに説明する。
サンプルＡの光ファイバは、図１に示された断面構造及び屈折率プロファイルを有し、コア領域が純石英ガラスからなり、クラッド領域がフッ素添加石英ガラスからなる。コア領域の外径２ａは７．９μｍであり、クラッド領域の外径２ｂは１２５μｍである。また、クラッド領域の屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差Δｎは０．３９％である。これに対して、比較例Ａに係る光ファイバは、標準的なシングルモード光ファイバであって、コア領域がＧｅＯ２添加石英ガラスからなり、クラッド領域が純石英ガラスからなる。
このサンプルＡの光ファイバは、以下に説明する製造方法により製造される。すなわち、図４は、この発明に係る光ファイバにおける各サンプルの製造方法を説明するための工程図である。図４に示された製造工程では、まず、高純度の石英ガラス棒がＶＡＤ法で合成され、このガラス棒が温度約２０００℃の加熱炉内で延伸され、そして、外径３ｍｍ、長さ５０ｃｍのガラスロッド２が作成される。加えて、純石英ガラスに対する比屈折率差が−０．３９％であるフッ素添加石英ガラスからなるガラスパイプ１がＶＡＤ法で作成される。なお、このガラスパイプ１は、外径が２０ｍｍで、内径が６ｍｍである。
そして、図４中に示された（ａ）のように、テープヒータ７が巻かれたガラスパイプ１内にガラスロッド２が挿入された状態で、該ガラスパイプ１の第１端側のパイプ５からガラスパイプ１内に清浄なＮ２ガス（Ｈ２Ｏ含有量が０．５体積ｐｐｍ以下、その他のＨ含有ガスの含有量が０．１体積ｐｐｍ以下）を標準状態（温度０℃、１気圧）換算で流量２０００ｃｃ／ｍｉｎ（以下、ｓｃｃｍと表記）だけ流される。一方、ガラスパイプ１の第２端側のパイプ６から真空排気して、ガラスパイプ１の内部の気圧を２．５ｋＰａとする。このとき、後の不純物除去、封止及び中実化の各工程でガラスパイプ１及びガラスロッド２それぞれのうち温度５５０℃以上に加熱される範囲Ａだけでなく、その範囲Ａの両外側の長さ２００ｍｍの部分を含む範囲Ｂを、テープヒータ７で温度２００℃に加熱する。加熱範囲Ｂは、後の中実化工程で温度５５０℃以上に加熱される範囲を含むように設定される。この状態が４時間保持され、上記清浄なＮ２ガスが吹き流し排気される。
続いて、図４中に示された（ｂ）のように、ガラスパイプ１の第１端側のパイプ５からガラスパイプ１内に脱金属不純物性ガス（例えば、Ｃｌ２，ＳＯＣｌ２）が導入され、熱源３によりガラスパイプ１及びガラスロッド２が温度１１５０℃に加熱される。これにより、ガラスパイプ１の内壁面及びガラスロッド２の表面それぞれに付着している金属不純物が除去される。
さらに続いて、図４中に示された（ｃ）のように、ガラスパイプ１の第２端側が熱源３により加熱溶融されることにより、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが融着し、矢印Ｓで示された領域が封止される。そして、排気配管であるガスライン８を介して真空ポンプにより、ガラスパイプ１の内部が気圧０．０１ｋＰａ以下の真空状態に減圧される。その後、ガラスパイプ１の第１端側のパイプ５からガラスパイプ１内に清浄なＮ２ガス（Ｈ２Ｏ含有量が０．５体積ｐｐｍ以下、その他のＨ含有ガスの含有量が０．１体積ｐｐｍ以下）が導入される。このとき、真空ポンプを停止することで、ガラスパイプ１の内部が気圧１０５ｋＰａに加圧される。この減圧及び加圧が３サイクル繰り返されることにより、ガラスパイプ１の内壁面及びガラスロッド２の表面それぞれに吸着しているガス（主にＨ２Ｏ）が脱離する。
そして、図４中に示された（ｄ）のように、ガラスパイプ１の第２端側から第１端側に向かって順に熱源３を移動させることにより、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが加熱溶融し中実化する（ロッドインコラプス法）。このとき、ガラスパイプ１の内部には、５００ｓｃｃｍのＣｌ２ガス及び５００ｓｃｃｍのＯ２ガスが導入される。また、ガラスパイプ１の内部の気圧はゲージ圧力で−１ｋＰａであり、中実化時におけるガラスパイプ１の外表面の温度は１６００℃である。以上の工程を経て第１プリフォームが得られる。
この第１プリフォームは、外径が１９ｍｍであり、長さが４００ｍｍであり、クラッド径とコア径との比が６．６である。さらに、この第１プリフォームを延伸することにより、外径１４ｍｍの第２プリフォームが得られる。この外径１４ｍｍの第２プリフォームの外周面上に、Ｈ２／Ｏ２炎中にＳｉＣｌ４を導入して得られたＳｉＯ２微粒子が、外径１２０ｍｍになるまで堆積していく。このようにして得られた堆積体は、さらに炉内で温度８００℃に加熱される。なお、炉温は昇温速度３３℃／分で温度１５００℃まで上げられる。この間、１５０００ｓｃｃｍのＨｅガス及び４５０ｓｃｃｍのＳＦ６ガスが炉内に導入される。以上のようにしてファイバプリフォームが得られる。そして、このファイバプリフォームを線引きすることで、この発明に係る光ファイバの各サンプルが得られる。
図５は、上述のサンプルＡ及び比較例Ａそれぞれに係る光ファイバの諸特性を纏めた表である。また、図６は、サンプルＡ及び比較例Ａそれぞれに係る光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。なお、図６において、実線はサンプルＡに係る光ファイバの伝送損失を示し、破線は、比較例Ａに係る光ファイバの伝送損失を示す。
これら図５及び図６から分かるように、比較例Ａの光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０が０．３３ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失α１３８０が０．６２ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失α１５５０が０．１９ｄＢ／ｋｍであり、損失差Δα（＝α１５５０−α１３１０）が０．１４ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量Δα１３８０が０．３１ｄＢ／ｋｍである。
一方、サンプルＡの光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０が０．２９ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失α１３８０が０．２７ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失α１５５０が０．１７ｄＢ／ｋｍであり、損失差Δαが０．１２ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量Δα１３８０が０．０３ｄＢ／ｋｍである。
また、サンプルＡの光ファイバは、ケーブルカットオフ波長が１２２０ｎｍであり、零分散波長が１３１０ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が９．７μｍであり、波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失が２ｄＢ／ｍである。
さらに、サンプルＡの光ファイバは、コア領域及びクラッド領域それぞれの非円化が十分に抑制されており、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散は、ボビン巻き状態で０．１ｐｓ／ｋｍ１／２以下であり、外力が低減された束取り状態で０．０３ｐｓ／ｋｍ１／２以下である。
次に、この発明に係る光ファイバとして用意された第２〜第９サンプル（サンプルＢ〜Ｉ）を、第２比較例（比較例Ｂ）と比較しながら詳細に説明する。
なお、この発明に係る光ファイバとして用意されたサンプルＢ〜Ｉは、図１に示された断面構造及び屈折率プロファイルを有する。すなわち、サンプルＢ〜Ｉそれぞれの光ファイバは、外径２ａのコア領域と、該コア領域の外周を取り囲むクラッド領域とを備える。コア領域の屈折率は、クラッド領域の屈折率よりも高く、クラッド領域の屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差Δｎは正である。
これらサンプルＢ〜１の光ファイバ１それぞれも、石英ガラスを主成分としており、コア領域及びクラッド領域の双方又はいずれか一方に屈折率調整用の添加物が添加されている。コア領域はＧｅＯ２が添加され、クラッド領域は純石英ガラスからなっていてもよいが、好ましくは、コア領域はＧｅＯ２が添加されていない純石英ガラスからなり、クラッド領域はフッ素が添加される。このような組成とすることにより得られる光ファイバの伝送損失を小さくすることができる。
図７は、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバの波長分散特性を基準として、この発明に係る光ファイバの波長分散特性を示すグラフである。なお、この図７において、グラフＧ７１０はこの発明に係る光ファイバの波長分散特性を示し、グラフＧ７２０は、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバの波長分散特性を示している。当該光ファイバは、標準的なシングルモード光ファイバと同様に、零分散波長が波長１３００ｎｍ付近にあり、波長１２００ｎｍ〜１７００ｎｍの範囲で分散スロープが正である。しかしながら、当該光ファイバは、標準的なシングルモード光ファイバと比較すると、波長１５５０ｎｍにおいて波長分散が小さく分散スロープも小さい。
すなわち、この発明に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープは０．０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散は１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、より好ましくは１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。また、この発明に係る光ファイバにおいて、ケーブルカットオフ波長は１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は９μｍ以下である。
あるいは、この発明に係る光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は９μｍ以下であり、零分散波長における分散スロープは０．０８２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、より好ましくは０．０８０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である。
このような光ファイバが光伝送路として適用されることにより、１．５５μｍ波長帯の多重化信号光を伝送する場合において高品質の信号伝送が可能になる。また、当該光ファイバは、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れている。すなわち、従来のシングルモード光ファイバが光伝送路に適用された光通信システムの場合と同様に、この発明に係る光ファイバが光伝送路に適用された光通信システムの設計や構築が可能になる。また、従来のシングルモード光ファイバとこの発明に係る光ファイバとが混在する光通信システムの構築も可能になる。
加えて、この発明に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１７６ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。１．５５μｍ波長帯の信号光を無中継で長距離伝送する光伝送路が構築可能になるからである。さらに、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は０．３２ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量は０．３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合には、１．５５μｍ波長帯だけでなく該１．５５μｍ波長帯を含む広帯域の信号光を無中継で長距離伝送する光伝送路が構築可能になる。また、零分散波長は１３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下である場合には、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの間で優れた互換性が得られる。
次に、図８〜図１０を用いて、この発明に係る光ファイバの第２〜第９サンプル（サンプルＢ〜Ｉ）について説明する。図８は、サンプルＢ〜Ｉ及び比較例Ｂそれぞれに係る光ファイバの諸特性を纏めた表である。サンプルＢ〜Ｉそれぞれの光ファイバは、図１に示された断面構造及び屈折率プロファイルを有する。すなわち、コア領域が純石英ガラスからなり、クラッド領域がフッ素添加の石英ガラスからなる。一方、比較例Ｂの光ファイバは、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）に準拠するシングルモード光ファイバであり、コア領域はＧｅＯ２添加の石英ガラスからなり、クラッド領域は純石英ガラスからなる。
この図８には、サンプルＢ〜Ｉ及び比較例Ｂの各光ファイバについて、比屈折率差Δｎ（％）、コア径２ａ（μｍ）、ケーブルカットオフ波長（ｎｍ）、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径（μｍ）、零分散波長（ｎｍ）、波長１５５０ｎｍにおける波長分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ）、零分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ）、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量（ｄＢ／ｋｍ）、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）、及びファイバ構造が示されている。
すなわち、サンプルＢの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３８％、コア径２ａが７．８０μｍ、ケーブルカットオフ波長が１１６６ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．５３μｍ、零分散波長が１３１８ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１４．９７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０７９３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＣの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３９５％、コア径２ａが８．１６μｍ、ケーブルカットオフ波長が１２３０ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６０μｍ、零分散波長が１３１３ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．４６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４４ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８０６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＤの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３９％、コア径２ａが８．０２μｍ、ケーブルカットオフ波長が１２００ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．５７μｍ、零分散波長が１３１３ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．３９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５３７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＥの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３９５％、コア径２ａが７．５６μｍ、ケーブルカットオフ波長が１１３５ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．３７μｍ、零分散波長が１３１８ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１４．８６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５３１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０７８９ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＦの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．４２％、コア径２ａが７．６０μｍ、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．３３μｍ、零分散波長が１３０７ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．７５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５３６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８１６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＧの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３８５％、コア径２ａが８．１４μｍ、ケーブルカットオフ波長が１１８４ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．７２μｍ、零分散波長が１３１２ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．９０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８００ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＨの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３８％、コア径２ａが８．５２μｍ、ケーブルカットオフ波長が１２２６ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．９２μｍ、零分散波長が１３０４ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１６．６６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８１９ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＩの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３６％、コア径２ａが８．１０μｍ、ケーブルカットオフ波長が１１３３ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．９２μｍ、零分散波長が１３１７ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．３９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４４ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０７９０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
なお、サンプルＢ〜Ｆの光ファイバのいずれも、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は０．３２ｄＢ／ｋｍ以下、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失は０．３１ｄＢ／ｋｍ、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量は０．１０ｄＢ／ｋｍ以下、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１７６ｄＢ／ｋｍ以下である。また、いずれの光ファイバも、純石英コアとＦ添加クラッドを備える。
一方、比較例Ｂの光ファイバは、ケーブルカットオフ波長が１１５８ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が９．１３μｍ、零分散波長が１３１６ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１６．５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５８４ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８５０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。また、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は０．３３ｄＢ／ｋｍ以下、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失は０．６２ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量は０．３１ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１９ｄＢ／ｋｍ以下である。この比較例Ｂの光ファイバは、Ｇｅ添加コアと純石英クラッドを備える。
図９は、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤを横軸としケーブルカットオフ波長λｃｃを縦軸とする２次元空間上において、サンプルＢ〜Ｆ及び比較例Ｂそれぞれの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）の位置を示すとともに、波長１５５０ｎｍにおける等波長分散曲線をも示すグラフである。なお、この図９において、記号▲Ｂ〜▲Ｆは、サンプルＢ〜Ｆの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）を示し、記号△Ｂは、比較例Ｂの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）を示す。また、グラフＧ９１０は波長分散が１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等波長分散曲線、グラフＧ９２０は波長分散が１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等波長分散曲線、グラフＧ９３０は波長分散が１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等波長分散曲線を示している。一方、グラフＧ９４０波長分散が１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である純石英コアを有するファイバの等波長分散曲線、グラフＧ９５０波長分散が１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である純石英コアを有する光ファイバの等波長分散曲線を示している。
この図９から分かるように、比較例Ｂの光ファイバと比較して、各サンプルの光ファイバは、ＭＦＤ及びλｃｃが同じであっても、波長分散が小さい。
図１０は、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤを横軸としケーブルカットオフ波長λｃｃを縦軸とする２次元空間上において、サンプルＢ〜Ｆ及び比較例Ｂそれぞれの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）の位置を示すとともに、波長１５５０ｎｍにおける等分散スロープ曲線をも示すグラフである。なお、この図１０中において、記号▲Ｂ〜▲Ｆは、サンプルＢ〜Ｆの光ファイバ（ＭＦＤ，λｃｃ）を示し、記号△Ｂは、比較例Ｂの光フアイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）を示す。また、グラフ１０１０は分散スロープが０．０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等分散スロープ曲線、グラフ１０２０は分散スロープが０．０５９ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等分散スロープ曲線を示す。一方、グラフ１０３０は分散スロープが０．０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である純石英コアを有する光ファイバの等分散スロープ曲線を示す。この図１０から分かるように、比較例Ｂの光ファイバと比較して、各サンプルの光ファイバは、ＭＦＤ及びλｃｃが同じであっても、分散スロープが小さい。
以上のように、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤが９μｍ以下である、上述のようなこの発明に係る光ファイバは、国際規格（ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２）に準拠するＧｅＯ２添加の石英系光ファイバと比較して、ケーブルカットオフ波長λｃｃ及び波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤが同じであっても、波長１５５０ｎｍにおける波長分散及び波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが小さい。
この発明に係る光ファイバは、複数チャネルの信号光を伝送可能なＷＤＭ光通信システムの伝送媒体として、１．３μｍ波長帯のみならず１．５５波長帯の光通信に適用可能である。
この発明は、光通信システム等における光伝送路に適用可能な光ファイバに関するものである。
光通信システムは、伝送媒体である光ファイバを介して信号光を伝送することで、大容量情報の高速送受信を可能にする。また、波長分割多重（ＷＤＭ: Wavelength Division Multiplexing）光通信システムは、波長の異なる複数チャネルが多重化された信号光（多重化信号光）を伝送することにより、より大容量の情報を送受信可能にする。近年は、ＷＤＭ光通信システムにおいて更なる大容量化が要求されており、このことから、ＷＤＭ光伝送における信号チャネル間隔を狭くすることが考えられ、また、ＷＤＭ光伝送で使用される波長帯域を拡大することが考えられている。
信号波長帯域の拡大については、当初のＣバンド（１５３０ｎｍ〜１５６５ｎｍ）の利用だけでなく、Ｃバンドより長波長側のＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）やＵバンド（１６２５ｎｍ〜１６７５ｎｍ）の利用も検討され、また、Ｃバンドより短波長側のＯバンド（１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍ）、Ｅバンド（１３６０ｎｍ〜１４６０ｎｍ）及びＳバンド（１４６０ｎｍ〜１５３０ｎｍ）の利用も検討されている。
このような広帯域において信号光を伝送する光ファイバには、その信号波長帯域における伝送損失が小さいこと等が要求される。光通信システムに適用される光ファイバは、一般に、石英ガラスを主成分とする伝送媒体であり、Ｃバンド内の波長１５５０ｎｍ付近において伝送損失が最小となり、また、波長１３８０ｎｍにおいてＯＨ基に起因した損失増加が存在する。
なお、標準的なシングルモード光ファイバの特性は、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）に定められている。この規格によれば、標準的なシングルモード光ファイバは、１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの零分散波長と、波長１３１０ｎｍにおいてその中心値が８.６μｍ〜９.５μｍかつ偏差の許容値が±０.７μｍのモードフィールド径と、そして、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長を有する。この規格に準拠したシングルモード光ファイバは、例えば非特許文献１〜４に記載されたように、多くの光ファイバメーカーにより製造・販売されている。
一方、１．５５μｍ波長帯用光ファイバとしては、例えば、非特許文献５に、波長１５５０ｎｍにおいて０.１５４ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、波長１３００ｎｍにおいて０.２９１ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、そして、波長１３８０ｎｍにおいて０.７５ｄＢ／ｋｍの、ＯＨ基に起因した損失増加量を有する光ファイバが開示されている。また、特許文献１には、波長１５５０ｎｍにおいて０.１７０〜０.１７３ｄＢ／ｋｍの伝送損失と、そして、波長１３８０ｎｍにおいて０.３ｄＢ／ｋｍの、ＯＨ基に起因した損失増加量を有する光ファイバが開示されている。
米国特許第６４４９４１５号明細書 住友電気工業株式会社のカタログ、「Specification for Low Water Peak Single-Mode Optical Fiber (G.652D) "PureBandＴＭ"」、２００３年８月２５日 Corning社のカタログ、「CorningＲ SMF-28eＴＭ Optical Fiber Product Information」、２００３年３月 ＯＦＳ社のカタログ、「AllWaveＲ Fiber The New Standard for Single-Mode Fiber」、２００３年 Alcatel社のカタログ、「Alcatel 6901 Enhanced Singlemode Fiber」、２００２年１月 横田弘、他、「超低損失純シリカコアシングルモードファイバの損失特性」、昭和６１年度電子通信学会総合全国大会、１０９１
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、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）に準拠した上記標準的なシングルモード光ファイバは、そもそも、１.３μｍ波長帯の信号光を伝送する光伝送路を意図して設計されていることから、１.５５μｍ波長帯の信号光を伝送する光伝送路に適用される場合には、伝送品質の点で問題を有している。特に、１.５５μｍ波長帯の多重化信号光を伝送するＷＤＭ光通信システムの光伝送路として標準的なシングルモード光ファイバが適用される場合、各信号チャネルにおける波形劣化が生じ易いという課題があった。
一方、上記非特許文献５に記載された光ファイバは、波長１３００ｎｍにおける伝送損失が小さい点では好ましいものの、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量が大きい。換言すれば、上記非特許文献５に記載された光ファイバは、波長１３８０ｎｍ及び周辺波長帯における伝送損失が他の波長帯と比較して非常に大きく、したがって、波長１３８０ｎｍを含む波長帯では信号伝送に不向きである。
また、上記特許文献１に記載された光ファイバは、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量が小さい点では好ましいものの、カットオフ波長が１３１０ｎｍ以上であるか、あるいは零分散波長が１３５０ｎｍである。このため、上記特許文献１に記載された光ファイバは、波長１３１０ｎｍ付近の波長帯では信号伝送に不向きである
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れ（１.３μｍ波長帯において高品質多重伝送が可能）、１.５５μｍ波長帯においても高品質多重伝送が可能な、より広帯域での信号伝送に適した光ファイバを提供することを目的としている。
この発明に係る光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコア領域と外コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備え、石英ガラスを主成分とする光伝送媒体である。特に第１実施例に係る光ファイバは、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおいて０.３２ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、そして、波長１３８０ｎｍにおいて０.３ｄＢ／ｋｍ以下の、ＯＨ基に起因した損失増加量を有する。
上述のような特性を有する当該光ファイバは、石英ガラスを主成分とする伝送媒体であるから、波長１５５０ｎｍ付近において伝送損失が最小となる。また、当該光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失が小さく、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量も小さい。さらに、当該光ファイバは、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であることから、ＯバンドからＬバンドまでの広い信号波長帯域において、信号光を低損失かつシングルモード伝送を保証できる。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は、０.３０ｄＢ／ｋｍ以下であるのがより好ましい。この場合、波長１３１０ｎｍ付近の信号光を更に低損失で長距離伝送することができる。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失は、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失より小さいのが好ましい。この場合、波長１３８０ｎｍ付近の信号光を低損失で長距離伝送する上で好都合である。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失から波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を引いた値は、０.１３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合、波長１３１０ｎｍと１５５０ｎｍの両波長における伝送損失の差が小さいので、広い信号波長帯域において均質品質の信号光伝送が実現され得る。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、零分散波長は、１３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下であるのが好ましい。この場合、当該光ファイバの零分散波長と標準的なシングルモード光ファイバの零分散波長とが同程度になることから、当該光ファイバは標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れ、分散補償の点で好都合である。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、偏波モード分散は、波長１５５０ｎｍにおいて０.５ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。この場合、高ビットレート伝送を行なう際の偏波モード分散に起因した信号伝送性能の劣化が十分に低減可能になる。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失は、３ｄＢ／ｍ以下であるのが好ましい。この場合、当該光ファイバがコイル状に巻かれて収納される際や引き回しの際にマクロベンドに起因した損失増加が低減され得る。
第１実施例に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおけるPetermann-Ｉモードフィールド径は、１０.０μｍ以下であるのが好ましい。この場合、ケーブル化される際のマイクロベンドに起因した損失増加が低減され得る。
一方、第２実施例に係る光ファイバは、１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長と、波長１３１０ｎｍにおいて９μｍ以下のモードフィールド径と、波長１５５０ｎｍにおいて０.０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の分散スロープを有してもよい。なお、当該光ファイバは、さらに、波長１５５０ｎｍにおおいて１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、より好ましくは１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有してもよい。
また、第３実施例に係る光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおいて９μｍ以下のモードフィールド径と、零分散波長において０.０８２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の分散スロープを有してもよい。このとき、当該光ファイバにおいて、零分散波長における分散スロープは、０.０８０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であるのが好ましい。
これら第２及び第３実施例に係る光ファイバが適用されることにより、１.５５μｍ波長帯の多重化信号光を伝送する場合にも高品質の信号伝送が可能になる。また、これら第２及び第３実施例に係る光ファイバは、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性に優れている。すなわち、従来のシングルモード光ファイバが適用された光通信システムの場合と同様に、この発明に係る光ファイバが適用される光通信システムの設計や構築が可能になる。また、従来のシングルモード光ファイバとこの発明に係る光ファイバとが混在した光通信システムの構築も可能になる。
なお、第２及び第３実施例に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０.１７６ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合、１.５５μｍ波長帯の信号光を無中継で長距離伝送する光伝送路が構築可能になる。
第２及び第３実施例に係る光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は、０.３２ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量は、０.３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合、１.５５μｍ波長帯だけでなく広帯域の信号光を無中継で長距離伝送する光伝送路が構築可能になる。
第２及び第３実施例に係る光ファイバにおいて、零分散波長が１３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下に設定されることにより、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が更に優れる。
なお、上述のような構造を備えた第１〜第３実施例に係る光ファイバにおいて、クラッド領域にはフッ素が添加される一方、コア領域にＧｅＯ２が添加されないのが好ましい。また、上述のような種々の光学特性を得るため、これら第１〜第３実施例に係る光ファイバは、コア領域の外径が７．５μｍ以上かつ８．６μｍ以下となり、かつ、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差が０．３６％以上かつ０．４２％以下となるように設計される。
この発明によれば、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れ（１.３μｍ波長帯において高品質多重伝送が可能）、１.５５μｍ波長帯においても高品質多重伝送が可能な、より広帯域での信号伝送に適した光ファイバが得られる。
以下、この発明に係る光ファイバの各実施例を、図１〜図１０それぞれを用いて詳細に説明する。なお、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。
図１は、この発明に係る光ファイバの構造を説明するための図である。図１中に示された（ａ）は、光ファイバ１０の光軸に垂直な断面構造を示す図であり、図１中に示された（ｂ）は、光ファイバ１０の屈折率プロファイルである。この図１中の（ａ）のように、光ファイバ１０は、中心に円形断面を有する外径２ａのコア領域１１と、このコア領域１１の外周を取り囲むクラッド領域１２とを備える。また、図１中の（ｂ）に示された光ファイバ１０の屈折率プロファイルにおいて、クラッド領域１２に対するコア領域１１の比屈折率差はΔｎである。
光ファイバ１０は、石英ガラスを主成分とし、好ましくは、クラッド領域１２にフッ素が添加され、コア領域１１にＧｅＯ２が添加されていない純石英ガラスである。この場合、伝送損失を低減する上で好都合である。また、光ファイバ１０のケーブルカットオフ波長は１２６０ｎｍ以下である。
図２は、この発明に係る光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。光ファイバ１０は、石英ガラスを主成分としているため、この図２に示されたように、波長１５５０ｎｍ付近において伝送損失が最小となる。なお、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失をα１５５０と表す。光ファイバ１０において、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０は０.３２ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量Δα１３８０は０.３ｄＢ／ｋｍ以下である。
この光ファイバ１０において、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０は小さく、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量Δα１３８０も小さい。さらに、この光ファイバ１０は、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であることから、ＯバンドからＬバンドまでの広信号波長帯域において、信号光の低損失かつシングルモードでの伝送を保証する。
光ファイバ１０において、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０は０.３０ｄＢ／ｋｍ以下であれば更に好ましく、この場合、該波長１３１０ｎｍ付近の信号光を更に低損失で長距離伝送することができる。
光ファイバ１０において、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失α１３８０は波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０より小さいのが好ましく、この場合、波長１３８０ｎｍ付近の信号光を低損失で長距離伝送する上で好都合である。
光ファイバ１０において、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０から波長１５５０ｎｍにおける伝送損失α１５５０を引いた値Δα（＝α１５５０−α１３１０）は、０.１３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合、両波長間の伝送損失の差が小さいので、広い信号波長帯域において均質な性能の信号光伝送が実現可能になる。
図３は、この発明に係る光ファイバの波長分散の波長依存性を示すグラフである。この図３に示されるように、波長が長いほど、光ファイバ１０の波長分散は大きい。また、光ファイバ１０の零分散波長λ０は１３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下である。この場合、光ファイバ１０の零分散波長は、標準的なシングルモード光ファイバと零分散波長と同程度であることから、当該光ファイバ１０は、標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れ、分散補償の点で好都合である。
さらに、光ファイバ１０において、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散は０.５ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。この場合、高ビットレート伝送を行なう際の偏波モード分散に起因した信号光伝送性能の劣化が低減され得る。また、光ファイバ１０において、波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失は３ｄＢ／ｍ以下であるのが好ましい。この場合、コイル状に巻かれて収納される際や引き回しの際にマクロベンドに起因した損失増加が低減可能になる。また、光ファイバ１０において、波長１５５０ｎｍにおけるPetermann-Ｉモードフィールド径は１０.０μｍ以下であるのが好ましい。この場合、ケーブル化される際のマイクロベンドに起因した損失増加が低減され得る。
次に、この発明に係る光ファイバとして用意された第１サンプル（サンプルＡ）について、第１比較例（比較例Ａ）とともに説明する。
サンプルＡの光ファイバは、図１に示された断面構造及び屈折率プロファイルを有し、コア領域が純石英ガラスからなり、クラッド領域がフッ素添加石英ガラスからなる。コア領域の外径２ａは７.９μｍであり、クラッド領域の外径２ｂは１２５μｍである。また、クラッド領域の屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差Δｎは０.３９％である。これに対して、比較例Ａに係る光ファイバは、標準的なシングルモード光ファイバであって、コア領域がＧｅＯ２添加石英ガラスからなり、クラッド領域が純石英ガラスからなる。
このサンプルＡの光ファイバは、以下に説明する製造方法により製造される。すなわち、図４は、この発明に係る光ファイバにおける各サンプルの製造方法を説明するための工程図である。図４に示された製造工程では、まず、高純度の石英ガラス棒がＶＡＤ法で合成され、このガラス棒が温度約２０００℃の加熱炉内で延伸され、そして、外径３ｍｍ、長さ５０ｃｍのガラスロッド２が作成される。加えて、純石英ガラスに対する比屈折率差が−０.３９％であるフッ素添加石英ガラスからなるガラスパイプ１がＶＡＤ法で作成される。なお、このガラスパイプ１は、外径が２０ｍｍで、内径が６ｍｍである。
そして、図４中に示された（ａ）のように、テープヒータ７が巻かれたガラスパイプ１内にガラスロッド２が挿入された状態で、該ガラスパイプ１の第１端側のパイプ５からガラスパイプ１内に清浄なＮ２ガス（Ｈ２Ｏ含有量が０.５体積ｐｐｍ以下、その他のＨ含有ガスの含有量が０.１体積ｐｐｍ以下）を標準状態（温度０℃、１気圧）換算で流量２０００ｃｃ／ｍｉｎ（以下、ｓｃｃｍと表記）だけ流される。一方、ガラスパイプ１の第２端側のパイプ６から真空排気して、ガラスパイプ１の内部の気圧を２.５ｋＰａとする。このとき、後の不純物除去、封止及び中実化の各工程でガラスパイプ１及びガラスロッド２それぞれのうち温度５５０℃以上に加熱される範囲Ａだけでなく、その範囲Ａの両外側の長さ２００ｍｍの部分を含む範囲Ｂを、テープヒータ７で温度２００℃に加熱する。加熱範囲Ｂは、後の中実化工程で温度５５０℃以上に加熱される範囲を含むように設定される。この状態が４時間保持され、上記清浄なＮ２ガスが吹き流し排気される。
続いて、図４中に示された（ｂ）のように、ガラスパイプ１の第１端側のパイプ５からガラスパイプ１内に脱金属不純物性ガス（例えば、Ｃｌ２，ＳＯＣｌ２）が導入され、熱源３によりガラスパイプ１及びガラスロッド２が温度１１５０℃に加熱される。これにより、ガラスパイプ１の内壁面及びガラスロッド２の表面それぞれに付着している金属不純物が除去される。
さらに続いて、図４中に示された（ｃ）のように、ガラスパイプ１の第２端側が熱源３により加熱溶融されることにより、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが融着し、矢印Ｓで示された領域が封止される。そして、排気配管であるガスライン８を介して真空ポンプにより、ガラスパイプ１の内部が気圧０.０１ｋＰａ以下の真空状態に減圧される。その後、ガラスパイプ１の第１端側のパイプ５からガラスパイプ１内に清浄なＮ２ガス（Ｈ２Ｏ含有量が０.５体積ｐｐｍ以下、その他のＨ含有ガスの含有量が０.１体積ｐｐｍ以下）が導入される。このとき、真空ポンプを停止することで、ガラスパイプ１の内部が気圧１０５ｋＰａに加圧される。この減圧及び加圧が３サイクル繰り返されることにより、ガラスパイプ１の内壁面及びガラスロッド２の表面それぞれに吸着しているガス（主にＨ２Ｏ）が脱離する。
そして、図４中に示された（ｄ）のように、ガラスパイプ１の第２端側から第１端側に向かって順に熱源３を移動させることにより、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが加熱溶融し中実化する（ロッドインコラプス法）。このとき、ガラスパイプ１の内部には、５００ｓｃｃｍのＣｌ２ガス及び５００ｓｃｃｍのＯ２ガスが導入される。また、ガラスパイプ１の内部の気圧はゲージ圧力で−１ｋＰａであり、中実化時におけるガラスパイプ１の外表面の温度は１６００℃である。以上の工程を経て第１プリフォームが得られる。
この第１プリフォームは、外径が１９ｍｍであり、長さが４００ｍｍであり、クラッド径とコア径との比が６.６である。さらに、この第１プリフォームを延伸することにより、外径１４ｍｍの第２プリフォームが得られる。この外径１４ｍｍの第２プリフォームの外周面上に、Ｈ２／Ｏ２炎中にＳｉＣｌ４を導入して得られたＳｉＯ２微粒子が、外径１２０ｍｍになるまで堆積していく。このようにして得られた堆積体は、さらに炉内で温度８００℃に加熱される。なお、炉温は昇温速度３３℃／分で温度１５００℃まで上げられる。この間、１５０００ｓｃｃｍのＨｅガス及び４５０ｓｃｃｍのＳＦ６ガスが炉内に導入される。以上のようにしてファイバプリフォームが得られる。そして、このファイバプリフォームを線引きすることで、この発明に係る光ファイバの各サンプルが得られる。
図５は、上述のサンプルＡ及び比較例Ａそれぞれに係る光ファイバの諸特性を纏めた表である。また、図６は、サンプルＡ及び比較例Ａそれぞれに係る光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。なお、図６において、実線はサンプルＡに係る光ファイバの伝送損失を示し、破線は、比較例Ａに係る光ファイバの伝送損失を示す。
これら図５及び図６から分かるように、比較例Ａの光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０が０.３３ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失α１３８０が０.６２ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失α１５５０が０.１９ｄＢ／ｋｍであり、損失差Δα（＝α１５５０−α１３１０）が０.１４ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量Δα１３８０が０.３１ｄＢ／ｋｍである。
一方、サンプルＡの光ファイバは、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失α１３１０が０.２９ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失α１３８０が０.２７ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失α１５５０が０.１７ｄＢ／ｋｍであり、損失差Δαが０.１２ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量Δα１３８０が０.０３ｄＢ／ｋｍである。
また、サンプルＡの光ファイバは、ケーブルカットオフ波長が１２２０ｎｍであり、零分散波長が１３１０ｎｍであり、波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が９.７μｍであり、波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失が２ｄＢ／ｍである。
さらに、サンプルＡの光ファイバは、コア領域及びクラッド領域それぞれの非円化が十分に抑制されており、波長１５５０ｎｍにおける偏波モード分散は、ボビン巻き状態で０.１ｐｓ／ｋｍ１／２以下であり、外力が低減された束取り状態で０.０３ｐｓ／ｋｍ１／２以下である。
次に、この発明に係る光ファイバとして用意された第２〜第９サンプル（サンプルＢ〜Ｉ）を、第２比較例（比較例Ｂ）と比較しながら詳細に説明する。
なお、この発明に係る光ファイバとして用意されたサンプルＢ〜Ｉは、図１に示された断面構造及び屈折率プロファイルを有する。すなわち、サンプルＢ〜Ｉそれぞれの光ファイバは、外径２ａのコア領域と、該コア領域の外周を取り囲むクラッド領域とを備える。コア領域の屈折率は、クラッド領域の屈折率よりも高く、クラッド領域の屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差Δｎは正である。
これらサンプルＢ〜Ｉの光ファイバ１それぞれも、石英ガラスを主成分としており、コア領域及びクラッド領域の双方又はいずれか一方に屈折率調整用の添加物が添加されている。コア領域はＧｅＯ２が添加され、クラッド領域は純石英ガラスからなっていてもよいが、好ましくは、コア領域はＧｅＯ２が添加されていない純石英ガラスからなり、クラッド領域はフッ素が添加される。このような組成とすることにより得られる光ファイバの伝送損失を小さくすることができる。
図７は、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバの波長分散特性を基準として、この発明に係る光ファイバの波長分散特性を示すグラフである。なお、この図７において、グラフＧ７１０はこの発明に係る光ファイバの波長分散特性を示し、グラフＧ７２０は、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバの波長分散特性を示している。当該光ファイバは、標準的なシングルモード光ファイバと同様に、零分散波長が波長１３００ｎｍ付近にあり、波長１２００ｎｍ〜１７００ｎｍの範囲で分散スロープが正である。しかしながら、当該光ファイバは、標準的なシングルモード光ファイバと比較すると、波長１５５０ｎｍにおいて波長分散が小さく分散スロープも小さい。
すなわち、この発明に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープは０.０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける波長分散は１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下、より好ましくは１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。また、この発明に係る光ファイバにおいて、ケーブルカットオフ波長は１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は９μｍ以下である。
あるいは、この発明に係る光ファイバにおいて、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径は９μｍ以下であり、零分散波長における分散スロープは０.０８２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、より好ましくは０.０８０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である。
このような光ファイバが光伝送路として適用されることにより、１.５５μｍ波長帯の多重化信号光を伝送する場合において高品質の信号伝送が可能になる。また、当該光ファイバは、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの互換性が優れている。すなわち、従来のシングルモード光ファイバが光伝送路に適用された光通信システムの場合と同様に、この発明に係る光ファイバが光伝送路に適用された光通信システムの設計や構築が可能になる。また、従来のシングルモード光ファイバとこの発明に係る光ファイバとが混在する光通信システムの構築も可能になる。
加えて、この発明に係る光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０.１７６ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。１.５５μｍ波長帯の信号光を無中継で長距離伝送する光伝送路が構築可能になるからである。さらに、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は０.３２ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量は０.３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。この場合には、１.５５μｍ波長帯だけでなく該１．５５μｍ波長帯を含む広帯域の信号光を無中継で長距離伝送する光伝送路が構築可能になる。また、零分散波長は１３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下である場合には、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバとの間で優れた互換性が得られる。
次に、図８〜図１０を用いて、この発明に係る光ファイバの第２〜第９サンプル（サンプルＢ〜Ｉ）について説明する。図８は、サンプルＢ〜Ｉ及び比較例Ｂそれぞれに係る光ファイバの諸特性を纏めた表である。サンプルＢ〜Ｉそれぞれの光ファイバは、図１に示された断面構造及び屈折率プロファイルを有する。すなわち、コア領域が純石英ガラスからなり、クラッド領域がフッ素添加の石英ガラスからなる。一方、比較例Ｂの光ファイバは、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）に準拠するシングルモード光ファイバであり、コア領域はＧｅＯ２添加の石英ガラスからなり、クラッド領域は純石英ガラスからなる。
この図８には、サンプルＢ〜Ｉ及び比較例Ｂの各光ファイバについて、比屈折率差Δｎ（％）、コア径２ａ（μｍ）、ケーブルカットオフ波長（ｎｍ）、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径（μｍ）、零分散波長（ｎｍ）、波長１５５０ｎｍにおける波長分散（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ）、零分散スロープ（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ）、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量（ｄＢ／ｋｍ）、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）、及びファイバ構造が示されている。
すなわち、サンプルＢの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３８％、コア径２ａが７．８０μｍ、ケーブルカットオフ波長が１１６６ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．５３μｍ、零分散波長が１３１８ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１４．９７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０７９３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＣの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３９５％、コア径２ａが８．１６μｍ、ケーブルカットオフ波長が１２３０ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６０μｍ、零分散波長が１３１３ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．４６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４４ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８０６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＤの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３９％、コア径２ａが８．０２μｍ、ケーブルカットオフ波長が１２００ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．５７μｍ、零分散波長が１３１３ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．３９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５３７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８０１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＥの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３９５％、コア径２ａが７．５６μｍ、ケーブルカットオフ波長が１１３５ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．３７μｍ、零分散波長が１３１８ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１４．８６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５３１ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０７８９ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＦの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．４２％、コア径２ａが７．６０μｍ、ケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．３３μｍ、零分散波長が１３０７ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．７５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５３６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８１６ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＧの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３８５％、コア径２ａが８．１４μｍ、ケーブルカットオフ波長が１１８４ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．７２μｍ、零分散波長が１３１２ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．９０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４７ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８００ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＨの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３８％、コア径２ａが８．５２μｍ、ケーブルカットオフ波長が１２２６ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．９２μｍ、零分散波長が１３０４ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１６．６６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４８ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８１９ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
サンプルＩの光ファイバは、比屈折率差Δｎが０．３６％、コア径２ａが８．１０μｍ、ケーブルカットオフ波長が１１３３ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．９２μｍ、零分散波長が１３１７ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１５．３９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５４４ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０７９０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。
なお、サンプルＢ〜Ｉの光ファイバのいずれも、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は０．３２ｄＢ／ｋｍ以下、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失は０．３１ｄＢ／ｋｍ、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量は０．１０ｄＢ／ｋｍ以下、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１７６ｄＢ／ｋｍ以下である。また、いずれの光ファイバも、純石英コアとＦ添加クラッドを備える。
一方、比較例Ｂの光ファイバは、ケーブルカットオフ波長が１１５８ｎｍ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が９．１３μｍ、零分散波長が１３１６ｎｍ、波長１５５０ｎｍにおける波長分散が１６．５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが０．０５８４ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ、零分散スロープが０．０８５０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍである。また、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は０．３３ｄＢ／ｋｍ、波長１３８０ｎｍにおける伝送損失は０．６２ｄＢ／ｋｍであり、波長１３８０ｎｍにおけるＯＨ基に起因した損失増加量は０．３１ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１９ｄＢ／ｋｍである。この比較例Ｂの光ファイバは、Ｇｅ添加コアと純石英クラッドを備える。
図９は、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤを横軸としケーブルカットオフ波長λｃｃを縦軸とする２次元空間上において、サンプルＢ〜Ｆ及び比較例Ｂそれぞれの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）の位置を示すとともに、波長１５５０ｎｍにおける等波長分散曲線をも示すグラフである。なお、この図９において、記号▲Ｂ〜▲Ｆは、サンプルＢ〜Ｆの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）を示し、記号△Ｂは、比較例Ｂの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）を示す。また、グラフＧ９１０は波長分散が１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等波長分散曲線、グラフＧ９２０は波長分散が１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等波長分散曲線、グラフＧ９３０は波長分散が１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等波長分散曲線を示している。一方、グラフＧ９４０波長分散が１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である純石英コアを有するファイバの等波長分散曲線、グラフＧ９５０波長分散が１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である純石英コアを有する光ファイバの等波長分散曲線を示している。
この図９から分かるように、比較例Ｂの光ファイバと比較して、各サンプルの光ファイバは、ＭＦＤ及びλｃｃが同じであっても、波長分散が小さい。
図１０は、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤを横軸としケーブルカットオフ波長λｃｃを縦軸とする２次元空間上において、サンプルＢ〜Ｆ及び比較例Ｂそれぞれの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）の位置を示すとともに、波長１５５０ｎｍにおける等分散スロープ曲線をも示すグラフである。なお、この図１０中において、記号▲Ｂ〜▲Ｆは、サンプルＢ〜Ｆの光ファイバ（ＭＦＤ，λｃｃ）を示し、記号△Ｂは、比較例Ｂの光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）を示す。また、グラフ１０１０は分散スロープが０．０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等分散スロープ曲線、グラフ１０２０は分散スロープが０．０５９ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である標準的なシングルモード光ファイバの等分散スロープ曲線を示す。一方、グラフ１０３０は分散スロープが０．０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である純石英コアを有する光ファイバの等分散スロープ曲線を示す。この図１０から分かるように、比較例Ｂの光ファイバと比較して、各サンプルの光ファイバは、ＭＦＤ及びλｃｃが同じであっても、分散スロープが小さい。
以上のように、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤが９μｍ以下である、上述のようなこの発明に係る光ファイバは、国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）に準拠するＧｅＯ２添加の石英系光ファイバと比較して、ケーブルカットオフ波長λｃｃ及び波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤが同じであっても、波長１５５０ｎｍにおける波長分散及び波長１５５０ｎｍにおける分散スロープが小さい。
この発明に係る光ファイバは、複数チャネルの信号光を伝送可能なＷＤＭ光通信システムの伝送媒体として、１．３μｍ波長帯のみならず１．５５波長帯の光通信に適用可能である。
この発明に係る光ファイバの構造を説明するための断面図及び屈折率プロファイルである。 この発明に係る光ファイバの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。 この発明に係る光ファイバの波長分散の波長依存性を示すグラフである。 この発明に係る光ファイバとして用意されたサンプルの製造方法を説明するための工程図である。 この発明に係る光ファイバとして用意されたサンプルＡ及び比較例Ａそれぞれの諸特性を纏めた表である。 この発明に係る光ファイバとして用意されたサンプルＡ及び比較例Ａそれぞれの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。 国際規格（ＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２）で規定される標準的なシングルモード光ファイバの波長分散特性を基準として、この発明に係る光ファイバの波長分散特性を示すグラフである。 サンプルＢ〜Ｉ及び比較例Ｂそれぞれに係る光ファイバの諸特性を纏めた表である。 波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤを横軸としケーブルカットオフ波長λＣＣを縦軸とする２次元空間上において、サンプルＢ〜Ｆ及び比較例Ｂそれぞれに係る光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）の位置を示すとともに、等波長分散曲線をも示すグラフである。 波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤを横軸としケーブルカットオフ波長λＣＣを縦軸とする２次元空間上において、サンプルＢ〜Ｆ及び比較例Ｂそれぞれに係る光ファイバの（ＭＦＤ，λｃｃ）の位置を示すとともに、等分散スロープ曲線をも示すグラフである。
符号の説明
１０…光ファイバ、１１…コア領域、１２…クラッド領域。

Claims (19)

  1. 所定軸に沿って伸びたコア領域と該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備えた、石英ガラスを主成分とする光ファイバであって、
    １２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長と、
    波長１３１０ｎｍにおいて０．３２ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失と、そして、
    波長１３８０ｎｍにおいて０．３ｄＢ／ｋｍ以下のＯＨ基に起因した損失増加量を有する光ファイバ。
  2. 請求項１記載の光ファイバにおいて、
    波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は、０．３０ｄＢ／ｋｍ以下である。
  3. 請求項１記載の光ファイバにおいて、
    波長１３８０ｎｍにおける伝送損失は、波長１３１０ｎｍにおける伝送損失より小さい。
  4. 請求項１記載の光ファイバにおいて、
    波長１３１０ｎｍにおける伝送損失から波長１５５０ｎｍにおける伝送損失を引いた値は、０．１３ｄＢ／ｋｍ以下である。
  5. 請求項１記載の光ファイバは、さらに、
    １３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下の零分散波長を有する。
  6. 請求項１記載の光ファイバは、さらに、
    波長１５５０ｎｍにいて０．５ｐｓ／ｋｍ１／２以下の偏波モード分散を有する。
  7. 請求項１記載の光ファイバは、さらに、
    波長１５５０ｎｍにおいて３ｄＢ／ｍ以下の曲げ直径２０ｍｍでの曲げ損失を有する。
  8. 請求項１記載の光ファイバは、さらに、
    波長１５５０ｎｍにおいて１０．０μｍ以下のＰｅｔｅｒｍａｎｎ−Ｉモードフィールド径を有する光ファイバ。
  9. 所定軸に沿って伸びたコア領域と該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備えた、石英ガラスを主成分とする光ファイバであって、
    １２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長と、
    波長１３１０ｎｍにおいて９μｍ以下のモードフィールド径と、そして、
    波長１５５０ｎｍにおいて０．０５５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の分散スロープを有する光ファイバ。
  10. 請求項９記載の光ファイバは、さらに、
    波長１５５０ｎｍにおいて１６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の波長分散を有する。
  11. 請求項１０記載の光ファイバにおいて、
    前記波長１５５０ｎｍにおける波長分散は、１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。
  12. 所定軸に沿って伸びたコア領域と該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備えた、石英ガラスを主成分とする光ファイバであって、
    波長１３１０ｎｍにおいて９μｍ以下のモードフィールド径と、そして、
    零分散波長において０．０８２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下の分散スロープを有する光ファイバ。
  13. 請求項１２記載の光ファイバにおいて、
    前記零分散波長における分散スロープは、０．０８０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である。
  14. 請求項９又は１２記載の光ファイバは、さらに、
    波長１５５０ｎｍにおいて０．１７６ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有する。
  15. 請求項９又は１２記載の光ファイバは、さらに、
    波長１３１０ｎｍにおいて０．３２ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を有するとともに、波長１３８０ｎｍにおいて０．３ｄＢ／ｋｍ以下の、ＯＨ基に起因した損失増加量を有する。
  16. 請求項９又は１２記載の光ファイバは、さらに、
    １３００ｎｍ以上かつ１３２４ｎｍ以下の零分散波長を有する。
  17. 請求項１、９及び１２のいずれか一項記載の光ファイバにおいて、
    前記クラッド領域には、フッ素が添加されている。
  18. 請求項１７記載の光ファイバにおいて、
    前記コア領域は、ＧｅＯ２を含まない。
  19. 請求項１、９及び１２のいずれか一項記載の光ファイバにおいて、
    前記コア領域は、７．５μｍ以上かつ８．６μｍ以下の外径を有するとともに、前記クラッド領域に対する前記コア領域の比屈折率差は、０．３６％以上かつ０．４２％以下である。
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