JPH11142671A - 低減衰光導波路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最小限の減衰を提供するために分布パラメー
タが選択されたコア屈折率分布を有する単一モード光導
波路ファイバを提供する。 【解決手段】 全体的な同じ形状及び寸法を有する一組
の屈折率分布は、組の残留する一員と比べて減衰の最低
を発揮するサブセットに含まれる一組の分布を有するこ
とが示される。サブセットの一員は、最低実効群屈折率
ｎ_geff及び屈曲導波路ファイバ下のβ²における最低変
化を有することが発見された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低い減衰のために
最適化された光導波路ファイバに関する。特に、導波路
ファイバ減衰は、いかなるコア屈折率分布に対してもコ
ア屈折率分布変数の適切な選択によって、最小にされ
る。本出願は１９９７年９月１２日に出願の米国特許仮
出願第６０／０５８，７７４号に基づくもので、我々は
本出願の優先権主張の日付としてそれを要求する。

【０００２】

【従来の技術】屈折率分布の構成への導波路特性の依存
は、バガバツラ(Bhagavatula)の基本特許出願第４，７
１５，６７９号に記載されている。その米国特許におい
ては、いろいろな導波路ファイバ特性、特に１５５０nm
作動のウインドウに移されるゼロ分散波長を有する特性
及び１２５０nm〜１６００nmのような拡張波長範囲にわ
たる比較的一定の分散を有する特性、を提供するコア屈
折率分布が開示されている。

【０００３】特定導波路ファイバの需要に応答して、特
に高性能な導波路に関して、導波路コア屈折率分布の研
究は行われている。例えばガレア(Gallagher)その他に
よる米国特許第５，４８３，６１２号（以下、'６１２
特許という）おいて、低い偏光モード分散、低い減衰、
シフトされた分散ゼロ及び低い分散傾斜を提供するコア
分布設計が開示される。他のコア屈折率分布は、より高
いパワー信号又は光増幅器の使用を含む応用の要求をか
なえるために設計された。

【０００４】所望の特性で到着するためにコア分布が変
えられる時に起こり得る問題は、その特性がもう一つの
重要な特性の代価で実現されるということである。例え
ば、あるコア屈折率分布設計は増加する効果的なエリア
を提供してもよく、よって、信号の非線形歪を減らして
いる。しかし、この大きい効果的なエリア導波路ファイ
バにおいて、屈曲抵抗は、慎重に妥協して処理される。
したがって、コア分布設計は、苛酷な作業であり、モデ
ル研究は、通常、製品開発の製作段階前に先行する。

【０００５】分布変数の相互作用は、多分非常に一般的
な方法を除いて、当業者が、選択された波長範囲を通じ
て屈曲抵抗、減衰、ゼロ分散波長並びに全分散及び全分
散傾斜などのこの種の導波路特性に通常屈折率分布変化
の影響を予測することができないようなものである。し
たがって、導波路屈折率分布の研究は、特別な分布又は
分布の一族のコンピュータシミュレーションを含む。そ
れから、所望の特性を示したそれらの屈折率分布のため
に、試作することが実行される。

【０００６】'６１２特許に開示された成果の継続にお
いて、予め選択された波長帯域より上のゼロ分散波長及
び優秀な屈曲抵抗を有する高性能なファイバを生み出す
分布の一族が、見つけられた。この成果の説明は、最
近、米国特許仮出願第６０／０５０５５０号として出願
されている。更なるモデル研究及びテスト製作が行わ
れ、以下が明らかになった。

【０００７】− 特定の分布の一族は、作動パラメータ
の選択されたセットを提供すること。そして、最も驚く
べきことには、 − 特定の一族の分布は、作動パラメータを大きく変え
ることなく、減衰を最適化するようにさらに調整され得
ること。定義 − コアの領域の半径は、屈折の屈折率に関して規定さ
れる。特別な領域は、第１及び最後の屈折率点を有す
る。導波路中心線からこの第１の屈折率点の位置までの
半径は、コア領域又は部分の内側の半径である。同様
に、導波路中心線から最後の屈折率点の位置までの半径
は、コア部分の外側の半径である。コアの幾何寸法の他
の定義が、適宜に使われ得る。

【０００８】特に、本書において、強調されない限り、
ここで論議される屈折率分布のパラメータは次のように
規定される。 ＊ 中心コア領域の半径は、導波路軸の中心線から、外
挿法を行われた中心の屈折率分布のx軸を有する交差点
まで測定される。 ＊ 第２の環状領域の半径は、導波路軸の中心線から、
第２の環の基線の中心まで測定される。

【０００９】＊ 第２の環状領域の幅は、屈折率分布の
半分屈折率点から、導波路半径まで引き出される平行線
の間の距離である。第１の環状領域の寸法は、中心の領
域及び第２の環状領域の寸法の差分により限定される。 − コア屈折率分布は、選択された半径に沿ったあらゆ
る点又は光導波路ファイバの半径部分で規定される屈折
率大きさを記述する式である。

【００１０】− 合成コア屈折率分布は、少なくとも２
つのはっきりした部分が境界を定められる分布を記述す
る。 − 相対屈折率パーセント（Δ%）は下記式で示され
る。 Δ％＝［（ｎ₁ ²−ｎ_c ²）／２ｎ₁ ²］×１００ 式中、n₁はコア屈折率である。そして、ｎ_cは最小限の
クラッド屈折率である。特記がない限り、n₁は%Δによ
って特徴づけられるコア領域内の最大屈折率である。

【００１１】− 用語アルファ（α）分布は、下記式で
示される屈折率分布を指称する。

【数１】 式中、ｒが半径であり、Δが上で規定されたものであ
り、ａは分布の最後の点であり、ｒは分布の最初の点で
のゼロであるように選択されたものであり、そして、α
は実数である。例えば、三角形の分布はα＝１を有す
る、放物線状の分布はα＝２を有する。αが約６より大
きいときに、分布は本質的にステップすなわち階段状で
ある。他の屈折率分布は、ステップ屈折率、台形の屈折
率及び丸くされたステップ屈折率を含み、そこにおい
て、丸めは、急速な屈折率変化の領域内のドーパント拡
散によって形成してもよい。

【００１２】− 分布量は、２∫_r1 ^r2（Δ％ｒｄｒ）と
して規定される。内側の分布量は、導波路中心線（ｒ＝
０）から交差半径まで伸びる。外側の分布量は、交差半
径からコアの最後の点まで伸びる。屈折率が寸法なしで
あるので、分布量単位は%μm ²である。混乱を避けるた
めに、分布量は用語単位に続く番号で示される。 − 交差半径は、信号波長が変わるにつれて信号内のパ
ワー分配の依存性から見つけられる。内側の量以上、波
長が増加するにつれて信号パワーは減少する。外側の量
以上、波長が増加するにつれて信号パワーは増加する。

【００１３】− 導波路ファイバの屈曲抵抗は、定めら
れたテスト条件で誘導された減衰として表される。ここ
でいう屈曲テストは、屈曲に対する導波路ファイバの相
対抵抗を比較するために用いるピン配列屈曲テストであ
る。このテストを実行するために、減衰損失は、本質的
にもはや誘導されなかった屈曲損失を有する導波路ファ
イバに対して測定される。そして、導波路ファイバはピ
ン配列周りに織られ、減衰が再び測定される。屈曲によ
り誘導される損失は、２つの正確に計った減衰の差分で
ある。ピン配列は単一の列に並べられる一組の１０本の
円筒形のピンであって、平らな表層上の固定された垂直
位置において保持される。ピン間隔は中心及び中心で５
mmである。ピン直径は、０．６７mmである。テスト中、
充分な張力はピン表層の一部に導波路ファイバ共形を作
るために加えられる。

【００１４】典型的な計算において使われた屈曲テスト
は、３０mm直径マンドリルのまわりの導波路ファイバの
一回の巻きであった。 − 実効群屈折率（ｎ_geff）は、群速度に対する光速の
比率である。電磁場、屈折率、波長及び伝搬定数に関す
るｎ_geffのための数式表現は、マクスウェルの方程式か
ら、又は詳細にはスカラー波動方程式から誘導する。

【００１５】− 実効屈折率とも呼ばれる伝搬定数β
は、電解伝搬速度に関係がある電磁場パラメータであっ
て、選択された導波路のためのスカラー波動方程式を解
くことによって、見い出される。βが導波路の幾何寸法
に依存するので、導波路を曲げることはβを変えると思
われる。特別な導波路の幾何寸法で支えられる電磁場を
描写したスカラー波動方程式の例が、「光学及び量子の
電磁気学」ジェイ・ピー・ミュナーその他（"Optical a
nd Quantum Electronics", J. P. Meunier et al.）、
１５（１９８３）pp.７７−８５に記載されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、予め選択さ
れた一組の作動特性を生じるコア屈折率分布を有し、減
衰がその特別な屈折率分布のために最適化された光導波
路ファイバを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の新しいコア屈折
率分布は、導波路ファイバを一緒に形成するコア領域及
びその周囲のクラッド層を有する。ファイバ内に光を閉
じこめるために、コア屈折率分布の少なくとも一部はク
ラッド層の少なくとも一部より高い屈折率を有しなけれ
ばならない。通常、クラッド層の屈折率分布は単一ステ
ップである。但し、修正されたクラッド屈折率を有する
役に立つ設計がなされてきた。

【００１８】上で規定されたコア屈折率分布は、導波路
半径の特定された部分に沿った各点で規定される屈折率
値である。したがって、コア屈折率分布は、導波路の中
心０から始まって半径ｒ₀に及ぶ半径に沿った各点にお
ける屈折率値n(r)として表される。このコア屈折率は、
予め選択された一組の導波路ファイバ作動特性を生じる
ように設計されている。これらの導波路作動特性を生ぜ
しめるコア屈折率分布の一族（family）は一組又はセッ
ト(set)が存在するように、作動特性は各々許容限度を
有してもよい。作動特性が単一の値を有する典型的な場
合においてさえ、その特性を提供する屈折率分布の一族
又はセットが見つけられ得る。

【００１９】予め選択された導波路作動パラメータを提
供するコア屈折率分布の一組は、いかなる半径の点ｒに
おける屈折率の変化量δｎ（ｒ）並びに全半径の変化量
δｒ ₀を記述することにより、特定され、そして、それ
は許容される。許容された屈折率分布の一族又はセット
のモデル化研究を通して、セットの他の一員(member)よ
り低い減衰を有する分布のサブセットが発見された。こ
の非常に好適なサブセットを区別する導波路特性は、実
効群屈折率ｎ_geff及び伝搬定数βである。特に、最低減
衰屈折率分布の非常に好適なサブセットは、セットの他
のどの一員の最低ｎ_geffを有し、導波路が曲げられる
時、伝搬定数の自乗β²における最も小さい変化を示
す。多くの屈曲モデルのどれでも、β²の屈曲誘導変化
を計算するために使われ得る。ここで記載されている場
合において、使われる屈曲モデルは、導波路を３０mm直
径マンドリルのまわりに、１回巻くものである。

【００２０】ステップ屈折率単一モード導波路ファイバ
のための最低減衰屈折率分布一族又はセットは、台形状
屈折率、丸くしたステップ屈折率、そして、これらの組
合せの合成の屈折率分布であることがわかった。したが
って、本質的に、あらゆる分布の一族又はセットが最低
減衰を示す一員を有すること、そして、分布の一族又は
セットの他のどの一員と比較しても、これら一員が最低
ｎ_geff及びに屈曲におけるβ²の最低変化よって特徴づ
けられることは、非常に確からしいと思われる。

【００２１】したがって、コア屈折率分布は相対屈折率
差Δを有してもよく、それは正又は負である。屈折率分
布は、ステップ、台形、丸くしたステップ又はα分布形
状の１つの領域だけを有してもよい。αはいかなる実数
値も仮定できる。あるいは、コア屈折率分布は、コア領
域の規定された部分である少なくとも２つの領域内のこ
れらの形のいかなる組合せ又は順列であってもよい。

【００２２】新しいコア屈折率分布の特別な合成コアの
実施例は、N個の部分が規定されるものである。各部分
は、Δ%値及び形を有する。多様な幅及び半径（上記定
義セクションを参照のこと）が規定されると、合成コア
の完全な幾何寸法が特定された。例えば、各部分の外側
の半径は、導波路中心から特定のコア屈折率部分の最も
外部の点まで測定され、特定され得る。一般に、単一モ
ード導波路ファイバのための相対屈折率Δ%は０〜３．
５%の範囲にあり、最外部部分の外側半径は１μm〜３０
μmの範囲にある。好適な作動波長帯域は１２００nm〜
１７５０nmであり、それは１３００nm及び１５５０nmの
近くで作動ウインドウを含む。

【００２３】本発明の実施例は、３つの部分を有する合
成コアを備える。この実施例は、詳細に後述する。導波
路ファイバ構造及び特性を計算するために用いるモデル
は、中心線上の屈折率ディップを説明するのに適してい
る。いくらかのドーパント枯渇が中心線からある場合に
は、Δ₁%の下限は約１５%減らされる。ドーパント補正
が中心線枯渇を除去するために実行され得るけれども、
枯渇を補正する他の分布パラメータを調節することは、
時間及びコスト的により効率的である。上記の定義に加
えて、ｒ₃が第３部分のベースの中心へ引き寄せられる
半径であり、そして、ｗ₃は第３部分の半分の相対屈折
率点での幅である。

【００２４】３つの部分コア屈折の分布の好適な実施例
は、表１において与えられる。表１内の導波路パラメー
タは、表２に記載される導波路ファイバ特性を提供す
る。第２の好適な実施例は、表３において与えられる。
表３に記載のパラメータを有している導波路ファイバ
は、表２の導波路ファイバ特性も生じさせる。

【００２５】

【発明の実施の形態】光導波路ファイバコア屈折率分布
の最近の研究は、ユニークな及び有利な導波路特性を提
供する多数のコア分布の説明に結果としてなった。例と
しては、米国特許第４，７１５，６７９号バガバツラ
（Bhagavatula）及び米国特許第５，４８３，６１２号
ガレア（Gallagher）であり、これらにおいて、開示さ
れたコア屈折率分布は、特別なファイバ応用に適合する
全分散、ゼロ分散波長及び全分散傾斜を提供するために
仕立てられている。屈折率分布の多様なセットを有する
追加の成果と組み合わせられるこれらの研究は、非常に
高性能なシステムのための導波路ファイバを設計するこ
とが可能であることを示した。例えば、強力なレーザー
及び光増幅器を使用し、高い情報通信速度を有する遠距
離通信システムに適応させる導波路ファイバが開発され
た。

【００２６】新しいコア屈折率分布について働いている
研究者は、一般に、導波路機能特性の必須の一組が、分
布型の一つ以上のセットのどれかによって提供され得る
ことを発見した。製造プロセスにおいてどの分布を使用
すべきかの決定は、製造の容易さ、少ない費用及び導波
路製造中の正常な変化に対する導波路機能の鈍感さによ
って、せざるを得なかった。

【００２７】より最近の成果は、どの分布が意図された
用途及び少ない費用、高効率製造、に最も適しているか
について評価する際に、追加の要因が含まれなければな
らないことを示した。特に、この最近の成果は、分布セ
ット又は一族の他の一員と比較される最小減衰を提供す
るという点でユニークであるところのコア屈折率分布の
サブセット又はサブ一族を識別するのに役立った。

【００２８】一族及び低減衰サブ一族内の両方のコア屈
折率分布を有する製作された導波路による実験は、減衰
差が、製造上の変動、レイリー散乱又は−OH成分によら
ないことを示した。分布セット及び関連した分布サブセ
ット間の減衰の差は、分布形状の細部から生じて、それ
故「分布減衰」と呼ばれる。ここで開示記載されている
コア屈折の分布の新しい特徴は、それらがそれらのそれ
ぞれの最小限の分布減衰サブセットの一員であるという
ことである。

【００２９】製作された導波路ファイバでのパラメータ
モデリング研究及び実験は、分布減衰が実効群屈折率ｎ
_geff及び伝搬定数βに関連していることを示した。特
に、研究は、最小分布減衰導波路ファイバが導波路の屈
曲時の最小のｎ_geff及びβ²の最小変化を有することを
明らかにした。この予想外の結果は、本質的に全ての種
類の遠距離通信使用のための最適のコア屈折率分布を設
計する際のもう一つの重要なツールを提供する。

【００３０】本発明の一般的なタイプのコア屈折率分布
は、図１に例示される。相対屈折率のためのリファレン
スがクラッド層屈折率である点に注意されたい。実線の
屈折率分布は、比較的低い相対屈折率パーセントΔ%の
中心の点２４を有する。例えば、より高いΔ%の分布部
６は、α分布又は丸くされたステップ分布であってもよ
い。分布の平らな部分１４は、相対屈折率が負であるも
う一つの下のΔ%の部分１８に続く。例えば、もう一つ
のα分布又は丸くされたステップ分布領域２０は、領域
１８に続く。点２２は、分布が追加の環状領域を含んで
もよいことを示す。破線８及び１０は、コア中心の近く
の代わりの分布形状を示す。破線２のステップ屈折率分
布は、α分布形状６に代わるものである。破線１２及び
１６は、分布の負のΔ%領域の代わりの分布形状を示
す。

【００３１】図１は、用語がここで使われるように、半
径及び幅の定義を示す。中心分布の半径３は、外挿法が
行われた分布６がｘ軸に合う点へのコア中心線から伸び
る線である。中心分布を囲んでいる環状領域の半径は、
一般に、コア中心から環状領域の中心まで、図示するよ
うに環２０の半径７によって、測定される。環状領域の
幅は、半分のΔ%点で、図示するように環２０の幅５に
よって、とられる。

【００３２】製造研究及び大規模な模型研究は、図２に
例示される分布にされた。表１は、図２内の分布の低い
減衰サブセットのパラメータの一覧を示す。

【００３３】

【表１】 パラメータ 上限 下限 Δ₁% 1.30 0.77 ｒ₁（μm） 3.41 2.04 Δ₂% 0.16 0 Δ₃% 0.51 0 ｒ₃（μm） 10.21 5.53 ｗ₃(μm) 5.76 0 内側分布量 3.62 2.67 (%μm²) 外側分布量 7.86 1.00 (%μm²) ｒ₃かｗ₃がゼロである実例は、図３に示されるコア屈折
率のための最適条件減衰の単に追加の例である。表１に
与えられるパラメータの定義は、図２に見つけられる。
１のαを有する中心α分布は、曲線３０として示され
る。中心線２８上の屈折率は、α分布３０の最大屈折率
未満である。破線２６は、最大屈折率が導波路中心線に
ある場合において、分布がモデル化され得ることを示
す。３０の相対屈折率はΔ₁%であり、そして、半径３１
はｒ₁である。領域３２の相対屈折率は、Δ₂%である。
丸くされたステップ３４の相対屈折率はΔ₃%であり、半
径３３はｒ₃である。そして、幅３５はｗ₃である。表１
に示されるパラメータを有するコア屈折率分布は、表２
に示される導波路ファイバ機能の特性を生ぜしめる。表
１から取り出される７００以上のコア屈折率分布は、表
２に述べられる必須の機能の特性を有することがわかっ
た。表１パラメータの全ての組合せが表２に述べられる
機能の特性を生ぜしめるというわけでないと理解され
る。

【００３４】

【表２】 導波路特性 上限 下限 分散ゼロ（nm） 1595 1575 分散傾斜（ps/nm²−km） 0.10 − モードフィールド直径（nm） 9.1 7.9 カットオフ波長(nm) 1500 − ピン配列屈曲損失（ｄＢ） 8 − 減衰１５５０（ｄＢ/km） 0.203 − 表２に示される導波路特性は、多重高入力パワー遠距離
通信システムにおける使用のための導波路ファイバの特
性である。この例の選択は、便宜のためになされ、決し
て本発明を制限又は規制するものではない。

【００３５】もう一つのコア屈折率分布形状は、表２に
示される導波路特性を提供するパラメータ限度を見つけ
るためにモデル化された。この第２のコア屈折率形は、
図３に示される。また、我々は中心線屈折率３８がα=
１のα分布４０の最大屈折率未満である中心分布形状を
使用するほうを選ぶ。破線３６は、分布が中心線上のよ
り低い屈折率なしでモデル化されてもよいことを示す。
図２に示されるコア屈折率分布は、２つの部分を有す
る。中心部分４０は、相対屈折率Δ₁%及び表３のｒ₁と
称された半径４１を有する。屈折率分布４２のステップ
部は、表３にｒ₂と称された半径４３を有する。部分４
２の相対屈折率は、Δ₂%である。ｒ₂の外側の終点は水
平又はｘ軸へ部分４２が下っている部分を外挿すること
によって、見つけられる点に注意されたい。

【００３６】

【表３】 パラメータ 上限 下限 Δ₁% 1.25 1.02 ｒ₁ 2.38 1.84 Δ₂% 0.10 0.03 ｒ₂ 10.54 6.50 内側分布量 3.35 2.76 (%μm²) 外側分布量 7.77 2.24 (%μm²) 表３のパラメータの全ての可能な組合せは、表２に示さ
れる特性を有する導波路を提供するというわけではな
い。しかし、典型的な研究において、表３パラメータの
組合せであった２００以上の屈折率分布は、表２に示さ
れる範囲内の特性を有する導波路を提供した。図２の屈
折率分布は、一般に図３により例証される分布より低い
分散傾斜、約０．０１ps/nm²−kmより低い平均、を生じ
た。

【００３７】４つのはっきりした分布型を有する導波路
上の減衰測定値からの実験的結果は、図４及び５に示さ
れる。導波路ファイバ型A、C及びDは、図２に示される
分布上の変形例である。全ては、分散変移された単一モ
ード導波路ファイバである。型A導波路は、表１におい
て更に特徴づけられる。導波路ファイバBは、ステップ
屈折率単一モード導波路ファイバである。

【００３８】図４において、１５５０nmでの減衰は、各
々の導波路の実効群屈折率ｎ_geffに対してグラフで示さ
れる。プロセスは、製造変動によるいかなるデータ散乱
も除去するために慎重に制御された。−OH成分効果によ
るデータ散乱及びレイリー散乱もまた除去された。した
がって、各導波路型のための点の集団は、実効群屈折率
の変化として明らかにされる屈折率分布の変化による減
衰の変化を示す。ステップ屈折率導波路Bの暗い正方形
４４は、示されるｎ_geffの変化のための約０．０１３ｄ
Ｂ/kmの分布減衰変動を示す。同様に、導波路Aの暗いダ
イヤモンド４８は０．０２ｄＢ/kmの変化を示し、導波
路Cの暗い三角形４６は０．０１５ｄＢ/kmの変化を示
し、そして導波路Dの小さい三角形４７は減衰の０．０
１７ｄＢ/kmの変化を示す。

【００３９】図５は、３０mmマンドリルについて導波路
から単一のターンを作ることにより誘導されるβ²の変
化に対する減衰の変化が示されることを除いては、同じ
データを示す。ここでは、Bステップ屈折率導波路の暗
い正方形５４は、ほぼ同じに前の通り変化を示す。図２
のと同様の分布を有するA型導波路の暗いダイヤモンド
５２は、他の図２の型分布すなわちC型の暗い三角形５
６及びD型の小さい三角形５０よりも非常に高いβ²の屈
曲変化での減衰変化を示す。

【００４０】図４及び５に記載された実験データの主要
な発見は以下のとおりである。 − 分布減衰は、広く異なる分布形状のために起こる。 − 分布減衰は、ｎ_geff及び屈曲でのβ²の変化に密接
に関係がある。 これらの結果に基づいて、分布減衰が本質的に汎用現象
であるという結論に導かれる。実施例−図２に例示されるタイプの製作された導波路 ２つの別個の引出プリフォームは、図２に示されるコア
屈折率分布によって、作られた。２つの分布のパラメー
タは、表４に記載される。

【００４１】

【表４】 パラメータ 引出プリフォーム#１ 引出プリフォーム#２ Δ₁% 0.868 0.864 ｒ₁（nm） 2.773 2.781 Δ₂% 0.023 0.025 Δ₃% 0.258 0.216 ｒ₃（nm） 6.71 7.51 w₃（nm） 0.67 0.64 内側量（%μm²） 3.02 3.08 外側量（%μm²） 3.90 4.01 これらの引出プリフォームから作り出された導波路の光
学特性は、表３で示す指定された限度の範囲内であっ
た。いくつかの導波路測定値は、表５に示される。１３
１０nm及び１５５０nmの動作ウインドウの両方内におけ
る非常に低い減衰に注意されたい。したがって、これら
の導波路は低分布減衰導波路のサブセット内にある。

【００４２】

【表５】 導波路特性 引出プリフォーム#１ 引出プリフォーム#２ 分散ゼロ（nm） 1582.5 1584.5 分散傾斜 0.077 0.073 （ps/nm²−km） モードフィールド直径（nm） 8.34 8.22 中断−波長（nm） 1186 1190 減衰１３１０nm（ｄＢ/km） 0.371 0.372 減衰１５５０nm（ｄＢ/km） 0.199 0.201 これらの結果は、モデルの精度及び完全な状態及びプロ
セスの優秀な再現性を明らかに示す。低分布減衰サブセ
ットの存在は確立され、そして、サブセット内にある導
波路を製作する手段は説明された。

【００４３】本発明の特別な実施例がここで開示記載さ
れているが、本発明は請求項だけによって制限される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 多様な分布型の一般的なグラフである。

【図２】 ３部分の合成コア実施例のグラフである。

【図３】 ２部分の合成コア実施例のグラフである。

【図４】 実効群屈折率に対する１５５０nmでの減衰の
グラフである。

【図５】 β2屈曲誘導変化に対する１５５０nmでの減
衰のグラフである。

【符号の説明】

６ α分布又は丸くされたステップ分布 １４ 平らな部分 １８ 相対屈折率が負である部分 ２０ 環 ２４ Δ%の中心の点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイピン マ アメリカ合衆国 ノースカロライナ州 28409 ウィルミントン フレンドリーレ イン 368 (72)発明者 デビッド ケニー スミス アメリカ合衆国 ノースカロライナ州 28405 ウィルミントン ワイルドダンズ サークル 905

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低い減衰を有すべく最適化された単一モ
   ード光導波路ファイバであって、 半径ｒ₀及びコア屈折率分布を形成すべく半径に沿って
   規定された屈折率ｎ（ｒ）を有する中心コアガラス領域
   と、 中心コアガラス領域に接触しこれを囲みかつ、幅及び環
   状クラッドガラス屈折率分布を形成すべく幅に沿って規
   定された屈折率を有する環状クラッドガラス層と、から
   なり、コア屈折率分布の少なくとも１部はクラッド層屈
   折率分布の少なくとも１部より大きく、 前記コア屈折率分布は複数の屈折率分布の一族に属して
   おり、一つの屈折率分布の一族は複数の屈折率分布のセ
   ットであり、屈折率分布の各々のすべての半径点ｒにお
   ける屈折率ｎ（ｒ）は予め選択された範囲δｎ（ｒ）内
   にあり、屈折率分布の半径ｒ₀は予め選択された範囲δ
   ｒ₀内にあり、屈折率分布の一族の各一員は、予め選択
   されたセットの導波路特性を、波長の予め選択された帯
   域にわたって供給し、該特性の各々は予め選択された値
   の範囲内にあり、導波路特性は実効群屈折率ｎ_geff及び
   伝搬定数βを含み、 前記コア屈折率分布のｎ_geffは屈折率分布の一族のいず
   れかの最低ものであり、導波路の屈曲によるβ²の変化
   は屈折率分布の一族のいずれかの最低ものであることを
   特徴とする単一モード光導波路ファイバ。
2. 【請求項２】 コア屈折率分布は、ステップ分布、丸く
   されたステップ分布、台形の分布、α分布及び合成の分
   布から成っている群から選択され、合成の分布は中心領
   域分布及び中心領域分布を囲んでいる少なくとも１つの
   環状領域分布を有し、中心領域分布及び少なくとも１つ
   の環状領域分布はステップ分布、丸くされたステップ分
   布、台形の分布及びα分布から成っている群から選択さ
   れることを特徴とする請求項１記載の単一モード導波路
   ファイバ。
3. 【請求項３】 コア屈折率分布は中心領域及びＮ個の環
   状領域を有する合成の分布であり、中心領域及び各環状
   領域は相対屈折率パーセントΔ％及び導波路中心線から
   特別な屈折率領域の最後の点まで伸びる外側の半径ｒに
   よって特徴づけられ、中心領域は相対屈折率Δ₁％及び
   半径ｒ₁を有し、中心領域に接している環状領域は相対
   屈折率Δ₂％及び半径ｒ₂を有し、ｊ番目の環状領域はｊ
   が１からＮまでの値を取る整数である相対屈折率Δ_j％
   及びｒ₁＞ｒ₂…＞ｒ_j＞…＞ｒ_Nの半径ｒ_jを有し、いか
   なるΔ_j％も正又は負でありかつ０〜３．５%の範囲の大
   きさを有し、ｒ_Nは１μm〜３０μmの範囲内にあること
   を特徴とする請求項２記載の単一モード導波路ファイ
   バ。
4. 【請求項４】 波長の予め選択された帯域は１２００nm
   〜１７５０nmの範囲であることを特徴とする請求項１記
   載の単一モード導波路ファイバ。
5. 【請求項５】 コア屈折率分布は、 半径ｒ₁、相対屈折率Δ₁%、及び対称性軸である中心線
   を有する中心部分と、 中心部分を囲みそれと接触した相対屈折率Δ₂%を有する
   第１の環状の部分と、 半径ｒ₃、Δ₁%>Δ₃%≧Δ₂%≧０である相対屈折率Δ₃%及
   び幅w₃を有しかつ第１の環状の部分を囲みそれと接触し
   た第２の環状の部分と、の３つの部分を有する合成の分
   布であることを特徴とする請求項１記載の単一モード導
   波路ファイバ。
6. 【請求項６】 中心部分はα=１であるα分布を有し、
   第１の環状の部分の屈折率分布はステップであり、第２
   の環状の部分の屈折率分布は丸くされたステップである
   ことを特徴とする請求項５記載の単一モード導波路ファ
   イバ。
7. 【請求項７】 中心線は０．２%〜１．３０%の範囲内で
   相対屈折率≦Δ₁%を有し、 Δ₁%は０．７７%〜１．３０%の範囲内であり、 ｒ₁は２．０４μm〜３．４１μmの範囲内であり、 Δ₂%は０〜０．１６%の範囲内であり、 Δ₃%は０〜０．５１%の範囲内であり、 ｒ₃は５．５３μm〜１０．２１μmの範囲内であり、 w₃は０〜５．７６μmの範囲内であり、 単一モード導波路は内側及び外側の分布量によって更に
   特徴づけられ、内側の量が２．６７単位〜３．６２単位
   の範囲内であり、外側の量は１．００単位〜７．８５単
   位の範囲内であり、 定められた範囲から選択された分布パラメータの組合せ
   は、１５７５nm〜１５９５nmの範囲内のゼロ分散波長、
   全分散傾斜≦０．１０ps/nm²−km、７．９μm〜９．１
   μm範囲内のモードフィールド直径、カットオフ波長≦
   １５００nm、ピン配列屈曲誘導減衰≦８ｄＢ及び１５５
   ０nmでの減衰≦ ０．２０３ｄＢ/km、の特性を有する単
   一モード導波路を提供することを特徴とする請求項６記
   載の単一モード導波路ファイバ。
8. 【請求項８】 Δ₃%がゼロであり、第１の環状の部分は
   導波路中心線から第１の環状領域の外側縁部まで測定さ
   れた半径ｒ₂を有し、 Δ₁%は０．８６%〜１．２５%の範囲内であり、 ｒ₁は１．８４μm〜２．３８μmの範囲内であり、 Δ₂%は０．０３%〜０．１０%の範囲内であり、 ｒ₂は６．５０μm〜１０．５４μmの範囲内であり、 また導波路は、それぞれ２．７６単位〜３．３５単位及
   び２．２４単位〜７．７７単位の範囲内である内側及び
   外側の分布量を有しており、 １５７５nm〜１５９５nmの範囲内のゼロ分散波長、 全分散傾斜≦０．１０ps/nm²−km、 ７．９μm〜９．１μm範囲内のモードフィールド直径、 カットオフ波長≦ １５００nm、 ピン配列屈曲誘導減衰≦８ｄＢ及び１５５０nmでの減衰
   ≦ ０．２０３ ｄＢ/km、 の特性を有する単一モード導波路を提供することを特徴
   とする請求項５記載の単一モード導波路ファイバ。