WO2020175259A1 - 光ファイバおよび光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバおよび光ファイバの製造方法 Download PDF

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Definitions

  • Patent Document 5 JP 2 0 1 3 _ 2 4 2 5 4 5 Publication
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to manufacture an optical fiber and an optical fiber having low bending loss characteristics and low transmission loss characteristics and high manufacturability. To provide a method.
  • an optical fiber includes a central core portion made of silica glass containing germanium (06), and silica glass.
  • a relative refractive index difference of the central core portion with respect to the cladding portion is ⁇ 1
  • a relative refractive index difference of the intermediate layer is 8 2
  • a relative refractive index difference of the trench layer is 8 with respect to the cladding portion.
  • 8 1> 8 2> 8 3 and 0> 8 3 are established, 8 1 is 0. 3 4% or more and 0. 3 7% or less, and 8 3 8% is 0. 1% or more and 0. 25% or less.
  • is 0.08% 2 or less, and the mode field diameter at wavelength 1 310 10 n is 8.8 or more, Transmission loss at 0.15 It is characterized by the following.
  • optical fiber according to an aspect of the present invention is characterized in that
  • the optical fiber according to one aspect of the present invention has a ⁇ 2 of 10 0.04% or more and 0.0 4%. ⁇ 2020/175 259 3 ⁇ (:171? 2020 /006410
  • the core diameter of the central core portion is 23, the inner diameter of the trench layer is 2 and the outer diameter is 20, It is characterized in that it is 8 or more and 3.6 or less, and ⁇ /3 is 3.2 or more and 5.2 or less.
  • the optical fiber according to one embodiment of the present invention has an effective cutoff wavelength of 1 2 6 0 n. It is characterized by the following.
  • the core diameter of the central core portion has an actual effective cutoff wavelength of 1 It is characterized by the following settings.
  • An optical fiber according to an aspect of the present invention has a wavelength of 1 310 n
  • the mode field diameter at is less than 9.5.
  • An optical fiber according to an aspect of the present invention has a diameter of 2 Wavelength when bent at 1
  • the bending loss at is less than or equal to 1.59/min.
  • the optical fiber according to one aspect of the present invention has a zero dispersion wavelength of 1300 n or more 1 3
  • An optical fiber manufacturing method is the method of manufacturing an optical fiber, which includes a step of manufacturing an optical fiber preform, and a step of heating, melting, and drawing the optical fiber preform. And a step of manufacturing the optical fiber preform.
  • the step of manufacturing the optical fiber preform at least the core core portion, the intermediate layer, the trench layer, and It is characterized in that a part which becomes a part of the cladding part is formed.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical fiber according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a refractive index profile of the optical fiber shown in FIG. ⁇ 2020/175 259 4 ⁇ (:171? 2020 /006410
  • Fig. 4 shows the relationship between
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between ⁇ 3 and IV! 0.
  • Fig. 7 is a diagram showing the relationship between 8 1 and transmission loss.
  • the cut-off wavelength is the effective cut-off wavelength, which is ⁇ 11__ (International Telecommunication Union). It means the cable cutoff wavelength as defined in 65.1.
  • ⁇ 11__ International Telecommunication Union
  • the cable cutoff wavelength as defined in 65.1.
  • other terms not specifically defined in this specification It shall be in accordance with the definitions and measurement methods in 60.50.1 and 0.650.2.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the optical fiber according to the first embodiment.
  • the optical fiber 10 is made of silica glass and has a central core portion 11, an intermediate layer 12 formed on the outer periphery of the central core portion 11, and a trench layer formed on the outer periphery of the intermediate layer 12. 1 3 and a cladding portion 14 formed on the outer periphery of the trench layer 13.
  • FIG. 2 is a diagram showing a refractive index profile of the optical fiber 10.
  • the profile 11 is a refractive index profile of the central core portion 11 and has a so-called step index type.
  • Profile 1 2 is the refractive index profile of the intermediate layer 1 2.
  • Profile 13 is the refractive index profile of the trench layer 13.
  • Profile 14 is the refractive index profile of the cladding section 14.
  • the core diameter of 1 is 2 3.
  • the outer diameter of the intermediate layer 12, that is, the inner diameter of the trench layer 13 is 213, and the outer diameter of the trench layer 13 is 20. Therefore, ⁇ 2020/175 259 5 ⁇ (:171? 2020 /006410
  • the width (trench width) of the wrench layer 13 is ( ⁇ -13). Further, the relative refractive index difference of the maximum refractive index of the central core portion 11 with respect to the refractive index of the cladding portion 14 is ⁇ 1.
  • the relative refractive index difference of the refractive index of the intermediate layer 12 with respect to the refractive index of the cladding portion 14 is ⁇ 2.
  • the relative refractive index difference of the refractive index of the trench layer 13 with respect to the refractive index of the cladding portion 14 is ⁇ 3. For ⁇ ], 8 2, and 3, the conditions of 1> 8 2> 8 3 and 0> 3 are satisfied. That is, 8 3 is a negative value, whereby the trench layer 13 improves the low bending loss characteristic of the optical fiber 10.
  • the constituent materials of the optical fiber 10 will be described.
  • the central core portion 11 is made of quartz glass containing germanium (06), which is a dopant for adjusting the refractive index to increase the refractive index.
  • the trench layer 13 is made of, for example, quartz glass to which a dopant that lowers the refractive index such as fluorine () is added.
  • the cladding portion 14 is made of, for example, pure quartz glass containing no dopant for adjusting the refractive index such as ⁇ 6.
  • the intermediate layer 12 may be made of pure silica glass, or may have a dopant for adjusting the refractive index added to some extent.
  • the constituent materials and dopants are not particularly limited as long as the above inequalities regarding 81, 82, and ⁇ 3 hold.
  • 8 1 is 0.34% or more and 0.37% or less, which is the absolute value of 8 3
  • ⁇ 1 XI 8 3 I is 0.08% 2 or less.
  • ⁇ 6 that is a dopant that increases the refractive index during manufacturing
  • ⁇ It can be the following.
  • the optical fiber 10 has higher productivity. Furthermore, since the 8 1 X ⁇ 8 3 ⁇ is 0.08% 2 or less, the effect of suppressing the amount of dopant used, the effect of easiness of control, and the effect of suppressing manufacturing error can be effectively achieved. Since it can be increased, the optical fiber 10 is highly manufacturable. Furthermore, the mode field diameter (IV! 0) of the optical fiber 10 at the wavelength 1310n01 can be made as large as 8.8 or more, and it can be used for various applications.
  • the amount of dopant used can be further suppressed. If
  • 82 is, for example, 10% to 0.04%.
  • Swallow / 3 is, for example, 1.8 or more and 3.6 or less. For example, 3.2 or more and 5.2 or less.
  • the effective cutoff wavelength of the optical fiber 10 can be set to 1 260 n or less, as described in detail later.
  • Optical fiber IV! 0 in can be less than 9.51.
  • the optical fiber 10 has a diameter of 20 Wavelength when bent at 1 55
  • Bending loss at 0 gate (hereinafter diameter 20 The bending loss at a wavelength of 1 550 nm when bent at 1550 nm may be simply referred to as macrobend loss) can be set to 1.59 Min// or less. Furthermore, the zero-dispersion wavelength of the optical fiber 10 Below, and the dispersion slope at zero-dispersion wavelength can be less than 0.092 s/n 2 /
  • FIG. 3 shows ⁇ 1 and wavelength based on the simulation calculation.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relationship with 1 ⁇ /10 in FIG.
  • the data points are the structural parameters ⁇ 1, ⁇ 2, 8, 3, 23, 213, 657 shows the results of various settings and calculations to meet the standards.
  • ⁇ 1 and 1 ⁇ /10 there is a high correlation between ⁇ 1 and 1 ⁇ /10, and in order to obtain IV! 0 of 8.8 or more, 8 1 is 0.34% or more and 0.37%. It must be: As described above, such a relatively low ⁇ 1 is preferable in terms of reducing transmission loss.
  • the optical properties of the combinations of the structural parameters shown in Table 1 were calculated. Furthermore, using each combination as the design value, the optical fiber preform is manufactured using the V80 method, the optical fiber preform is drawn, and a coating layer with a two-layer structure made of II V cured resin is provided. diameter 1 25
  • Table 2 shows the result of simulation calculation for N 0.1 to 1 ⁇ 10.9.
  • the values of zero-dispersion wavelength, dispersion slope, 1 ⁇ /10, 0-ri 1: 0-dry wavelength, and macrobend loss are shown.
  • Table 2 shows the transmission loss in addition to the above optical characteristics for the prototyped optical fiber of N 0.1 to 1 ⁇ 10.9.
  • Table 2 shows the standard values of the 657-82 standard are also shown.
  • IV! 0 is 8.81 or more, and transmission loss is ⁇ .
  • the prototype optical fiber has a ratio of 1/10 of 8.8 or more, it is possible to suppress the generation of the nonlinear optical effect in the optical fiber, and the connectivity is good.
  • a prototype optical fiber An experiment in which a standard single-mode optical fiber satisfying the 6 52 standard was fusion-spliced, and a splicing loss of less than 0.1 mil was stably obtained for all the prototype optical fibers.
  • the optical fiber according to the present invention is used in the field of optical communication such as datacom and telecom. ⁇ 2020/175 259 14 ⁇ (:171? 2020 /006410

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Abstract

低曲げ損失特性かつ低伝送損失特性を有し、さらに製造性が高い光ファイバおよび光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。光ファイバは、ゲルマニウムを含む石英系ガラスからなる中心コア部の外周に形成された石英系ガラスからなる中間層と、石英系ガラスからなり、中間層の外周に形成されたトレンチ層と、石英系ガラスからなり、トレンチ層の外周に形成されたクラッド部と、を備え、クラッド部に対する、中心コア部の比屈折率差をΔ１、中間層の比屈折率差をΔ２、トレンチ層の比屈折率差をΔ３とすると、Δ１＞Δ２＞Δ３かつ０＞Δ３が成り立ち、Δ１が０．３４％以上０．３７％以下であり、｜Δ３｜が０．１％以上０．２５％以下であり、Δ１×｜Δ３｜が０．０８％2以下であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．８μｍ以上であり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１９５ｄＢ／ｋｍ以下である。

Description

\¥0 2020/175259 1 卩（：17 2020 /006410 明 細 書
発明の名称 ： 光ファイバおよび光ファイバの製造方法
技術分野
[0001 ] 本発明は、 光ファイバおよび光ファイバの製造方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、 たとえば丨 丁11 _丁 （国際電気通信連合）
Figure imgf000003_0001
6 5 7 . 八2などで 定義される、 低曲げ損失特性を有するシングルモード光ファイバを実現する ために、 トレンチ構造を備える 3層構造の光ファイバが開示されている （特 許文献 1〜 6） 。 3層構造の光ファイバは、 たとえば、 中心コア部と、 中心 コア部の外周に形成された中間層と、 中間層の外周に形成されたトレンチ層 と、 トレンチ層の外周に形成されたクラッ ド部と、 を備えている。
先行技術文献
特許文献
[0003] 特許文献 1 :特許第 4 8 3 3 0 7 1号公報
特許文献 2 :特開 2 0 0 8 _ 1 3 9 8 8 7号公報
特許文献 3 :特開 2 0 1 0 _ 1 8 1 6 4 1号公報
特許文献 4 :特開 2 0 1 2 _ 2 1 2 1 1 5号公報
特許文献 5 :特開 2 0 1 3 _ 2 4 2 5 4 5号公報
特許文献 6 :特開 2 0 1 3 _ 2 3 5 2 6 1号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004] 3層構造の光ファイバの光学特性は、 中心コア部の比屈折率差△ 1、 中間 層の比屈折率差△ 2、 トレンチ層の比屈折率差△ 3、 中心コア部のコア径 2 3、 トレンチ層の内径 （すなわち中間層の外径） 2匕、 外径 2〇などの構造 パラメータの設定によって設計される。 なお、 通常、 △ 3は負値であり、 △ 2は△ 1 よりも小さい値である。 特許文献 1〜 6においても、 これらの構造 パラメータの値について様々な組み合わせが開示されている。 〇 2020/175259 2 卩（：171? 2020 /006410
[0005] しかしながら、 開示されている光ファイバにおいても、 製造性の観点から 改善の余地がある。 たとえば、 八 1が高い設計であると、 製造の際に屈折率 を高めるドーパントの使用量が多くなる。 同様に、 八3の絶対値が高い設計 や、 中間層の幅 （外径と内径との差） が高い設計であると、 製造の際に屈折 率を低めるドーパントの使用量が多くなる。 一方、 特に八 1 については、 低 すぎる設計であると、 ドーパントの使用量の緻密な制御が必要となり、 また 外乱の影響を受けやすくなるので、 製造誤差が大きくなるおそれがある。
[0006] また、 光ファイバについては、 伝送損失 （損失係数） が低いことが常に望 まれている。
[0007] 本発明は、 上記に鑑みてなされたものであって、 その目的は、 低曲げ損失 特性かつ低伝送損失特性を有し、 さらに製造性が高い光ファイバおよび光フ ァイ/ の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0008] 上述した課題を解決し、 目的を達成するために、 本発明の一態様に係る光 ファイバは、 ゲルマニウム （〇6） を含む石英系ガラスからなる中心コア部 と、 石英系ガラスからなり、 前記中心コア部の外周に形成された中間層と、 石英系ガラスからなり、 前記中間層の外周に形成されたトレンチ層と、 石英 系ガラスからなり、 前記トレンチ層の外周に形成されたクラッ ド部と、 を備 え、 前記クラッ ド部に対する、 前記中心コア部の比屈折率差を△ 1、 前記中 間層の比屈折率差を八2、 前記トレンチ層の比屈折率差を八3とすると、 △
1＞八2＞八3かつ 0＞八3が成り立ち、 八 1が〇. 3 4 %以上〇. 3 7 % 以下であり、 丨 八3 丨が 0 . 1 %以上 0 . 2 5 %以下であり、 △ 1 X 1 ^ 3 |が 0 . 0 8 %2以下であり、 波長 1 3 1 0 n におけるモードフイールド径 が 8 . 8 以上であり、
Figure imgf000004_0001
における伝送損失が 0 . 1 9 5
Figure imgf000004_0002
以下であることを特徴とする。
[0009] 本発明の一態様に係る光ファイバは、 | 八3 |が〇. 1 %以上〇. 2 0 % 以下であることを特徴とする。
[0010] 本発明の一態様に係る光ファイバは、 △ 2が一〇. 0 4 %以上〇. 0 4 % 〇 2020/175259 3 卩（：171? 2020 /006410
以下であり、 前記中心コア部のコア径を 2 3、 前記トレンチ層の内径を 2匕 、 外径を 2〇としたときに、
Figure imgf000005_0001
8以上 3 . 6以下であり、 〇/ 3 が 3 . 2以上 5 . 2以下であることを特徴とする。
［001 1］ 本発明の一態様に係る光ファイバは、 実効カッ トオフ波長が 1 2 6 0 n
Figure imgf000005_0002
以下であることを特徴とする。
［0012］ 本発明の一態様に係る光ファイバは、 前記中心コア部のコア径は、 実効力 ッ トオフ波長が 1
Figure imgf000005_0003
以下になるように設定されて いることを特徴とする。
［0013］ 本発明の一態様に係る光ファイバは、 波長 1 3 1 0 n
Figure imgf000005_0004
におけるモードフ ィールド径が 9 . 5 以下であることを特徴とする。
［0014］ 本発明の一態様に係る光ファイバは、 直径 2
Figure imgf000005_0005
で曲げた場合の波長 1
5 5 0 n
Figure imgf000005_0006
における曲げ損失が 1 . 5 9 巳/ 以下であることを特徴とす る。
［0015］ 本発明の一態様に係る光ファイバは、 零分散波長が 1 3 0 0 n 以上 1 3
2 4 n m以下あり、 前記零分散波長での分散スロープが〇. 0 9 2 p S / n 以下であることを特徴とする。
［0016］ 本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、 前記光ファイバの製造方 法であって、 光ファイバ母材を製造する工程と、 前記光ファイバ母材を加熱 溶融して線引きして前記光ファイバを製造する工程と、 を含み、 前記光ファ イバ母材を製造する工程において、 気相軸付法を用いて、 少なくとも前記中 心コア部、 前記中間層、 前記トレンチ層、 および前記クラッ ド部の一部とな る部分を形成することを特徴とする。
発明の効果
［0017］ 本発明によれば、 低曲げ損失特性かつ低伝送損失特性を有し、 さらに製造 性が高い光ファイバを実現できるという効果を奏する。
図面の簡単な説明
［0018］ ［図 1］図 1は、 実施形態 1 に係る光ファイバの模式的な断面図である。
［図 2］図 2は、 図 1 に示す光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。 〇 2020/175259 4 卩（：171? 2020 /006410
［図 3］図 3は、 △ 1 と IV! 0との関係を示す図である。
［図 4］図 4は、 | 八3 | と IV! 0との関係を示す図である。
［図 5］図 5は、 △ 3と IV! 0との関係を示す図である。
［図 6］図 6は、
Figure imgf000006_0001
または
Figure imgf000006_0002
［図 7］図 7は、 八 1 と伝送損失との関係を示す図である。
発明を実施するための形態
［0019］ 以下に、 図面を参照しながら、 本発明の実施形態を詳細に説明する。 なお 、 以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。 また、 各図面において、 同 _または対応する構成要素には適宜同 _の符号を付し、 適宜説明を省略している。 また、 本明細書においては、 カッ トオフ （〇リ 〇干 チ） 波長とは、 実効カッ トオフ波長であり、 丨 丁11 _丁 （国際電気通信 連合）
Figure imgf000006_0003
6 5 0 . 1で定義するケーブルカッ トオフ波長を意味する。 また 、 その他、 本明細書で特に定義しない用語については
Figure imgf000006_0004
6 5 0 . 1および 〇. 6 5 0 . 2における定義、 測定方法に従うものとする。
［0020］ （実施形態 1）
図 1は、 実施形態 1 に係る光ファイバの模式的な断面図である。 光ファイ バ 1 0は、 石英系ガラスからなり、 中心コア部 1 1 と、 中心コア部 1 1の外 周に形成された中間層 1 2と、 中間層 1 2の外周に形成されたトレンチ層 1 3と、 トレンチ層 1 3の外周に形成されたクラッ ド部 1 4と、 を備える。 ［0021］ 図 2は、 光ファイバ 1 0の屈折率プロファイルを示す図である。 プロファ イル 1 1は中心コア部 1 1の屈折率プロファイルであり、 いわゆるステッ プインデックス型を有する。 プロファイル 1 2は中間層 1 2の屈折率プロ ファイルである。 プロファイル 1 3はトレンチ層 1 3の屈折率プロファイ ルである。 プロファイル 1 4はクラッ ド部 1 4の屈折率プロファイルであ る。
［0022］ 光ファイバ 1 0の構造パラメータについて説明する。 まず、 中心コア部 1
1のコア径は 2 3である。 また、 中間層 1 2の外径すなわちトレンチ層 1 3 の内径は 2 13であり、 トレンチ層 1 3の外径は 2〇である。 したがって、 卜 〇 2020/175259 5 卩（：171? 2020 /006410
レンチ層 1 3の幅 （トレンチ幅） は （〇— 13） である。 また、 クラッ ド部 1 4の屈折率に対する中心コア部 1 1の最大屈折率の比屈折率差は△ 1である 。 クラッ ド部 1 4の屈折率に対する中間層 1 2の屈折率の比屈折率差は△ 2 である。 クラッ ド部 1 4の屈折率に対するトレンチ層 1 3の屈折率の比屈折 率差は△ 3である。 △】、 八2、 △ 3については、 △ 1＞八2＞八3かつ0 ＞△3が成り立つ。 すなわち、 八3は負値であり、 これにより トレンチ層 1 3は光ファイバ 1 0の低曲げ損失特性を向上させる。
[0023] 光ファイバ 1 0の構成材料について説明する。 中心コア部 1 1は、 屈折率 を高める屈折率調整用のドーパントであるゲルマニウム （〇6） を含む石英 ガラスからなる。 トレンチ層 1 3は、 たとえば、 フッ素 （ ） などの屈折率 を低めるドーパントが添加された石英ガラスからなる。 クラッ ド部 1 4は、 たとえば、 ◦ 6や などの屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラ スからなる。 中間層 1 2は、 純石英ガラスからなってもよいし、 屈折率調整 用のドーパントがある程度添加されていてもよい。 ただし、 構成材料やドー パントは、 上述した八 1、 八2、 △ 3に関する不等式が成立すれば、 特に限 定はされない。
[0024] この光ファイバ 1 0では、 八 1、 八2、 八3、
Figure imgf000007_0001
によって八 1が 0 . 3 4 %以上 0 . 3 7 %以下となっており、 八3の絶対値である | 八3 |が〇.
1 %以上 0 . 2 5 %以下であり、 △ 1 X I 八3 Iが 0 . 0 8 %2以下である。 このように、 八 1が〇. 3 4 %以上〇. 3 7 %以下であることによって、 製 造の際に屈折率を高めるドーパントである◦ 6の使用量を抑制でき、 かつド —パントの使用量の制御が容易であり、 外乱に対しても比較的強くなるので 製造誤差を抑制できる。 さらには、 ◦ 6の使用量を抑制できることで、 後に 詳述するように、 中心コア部 1 1 における光損失が低減され、 波長 1 5 5 0 门 における伝送損失を 0 . 1 9 5 巳/ 1＜ 以下とできる。 また、 丨 八3 |が 0 . 2 5 %以下であることによって、 屈折率を低めるドーパントの使用 量を抑制できる。 丨 八3 丨が、 〇. 1 0 %以上であることによって、 屈折率 を低めるドーパントの使用量の制御が容易であり、 製造誤差を抑制できる。 〇 2020/175259 6 卩（：171? 2020 /006410
その結果、 光ファイバ 1 0は一層製造性が高いものとなる。 さらには、 八 1 X 丨 八3 丨が 0. 08 %2以下であることによって、 ドーパントの使用量の抑 制の効果と制御の容易性の効果と製造誤差の抑制の効果とを効果的に高める ことができるので、 光ファイバ 1 0は製造性が高いものとなる。 さらには、 光ファイバ 1 0の波長 1 3 1 0 n 01におけるモードフィールド径 （IV! 0） を 8. 8 以上と大きい値にでき、 様々な使用用途に対応するものとでき る。
[0025] | 八3 | については、 〇. 25%未満、 さらには〇. 20%以下であれば
、 ドーパントの使用量を一層抑制できる。 なお、 | 八3 |が〇. 1 0%以上 の場合、 八 1 X 丨 八3 丨 は 0. 034%2以上である。 したがって、 八 1 X | △ 3 | は〇. 034%2以上であることがより好ましい。
[0026] 後に詳述するが、 その他の構造パラメータに関して、 好ましい範囲を例示 すると、 八2は、 たとえば一〇. 04%以上〇. 04%以下である。 匕/ 3 は、 たとえば 1. 8以上 3. 6以下である。
Figure imgf000008_0001
たとえば 3. 2以上 5. 2以下である。
[0027] これらの構造パラメータの値を適宜組み合わせることによって、 後に詳述 するように、 光ファイバ 1 0の実効カツ トオフ波長を 1 260 n 以下とで きる。 光ファイバ
Figure imgf000008_0002
における IV! 0を 9. 5 〇1以下 とできる。 また、 光ファイバ 1 0を直径 20
Figure imgf000008_0003
で曲げた場合の波長 1 55
0门 における曲げ損失 （以下、 直径 20
Figure imgf000008_0004
で曲げた場合の波長 1 550 n mにおける曲げ損失を、 単にマクロベンド損失と記載する場合がある） を 1. 59 巳/ 以下とできる。 さらには、 光ファイバ 1 0の零分散波長を
Figure imgf000008_0005
以下、 かつ零分散波長での分散スロープを 0 . 092 s/n 2/|< 以下とできる。 その結果、 光ファイバ 1 0を、 た とえば丨 丁 II—丁 〇. 652に規定される規格 （以下、
Figure imgf000008_0006
652規格と 記載する場合がある） を満たすものとできる。 さらに、 IV! 0を 9. 2^ ^ 以下とすれば、 光ファイバ 1 0を、 657八規格、
Figure imgf000008_0007
657八2 規格を満たすものとできる。 なお、 マクロベンド損失の 1. 59〇1巳/〇1と 〇 2020/175259 7 卩（：171? 2020 /006410
いう値は、
Figure imgf000009_0001
657八 2規格における〇. 1 巳/1 リ 「 nの値を、 単位 を変換して表したものである。 また、 構造パラメータの値を適宜組み合わせ て、 実効カッ トオフ波長が 1 530 n 以下になるようにし、
Figure imgf000009_0002
654規 格を満たすものにしてもよい。
[0028] 以下、 シミュレーシヨン計算結果を用いて具体的に説明する。 図 3は、 シ ミュレーシヨン計算に基づく、 △ 1 と波長
Figure imgf000009_0003
における 1\/1 0との 関係を示す図である。 なお、 データ点は、 構造パラメータである△ 1、 △ 2 、 八3、 23、 213、
Figure imgf000009_0004
657八規格を満たすように様々に設定 して計算した結果を示す。 図 3に示すように、 △ 1 と 1\/1 0との間には高い 相関があり、 8. 8 以上の IV! 0を得るには、 八 1が〇. 34%以上0 . 37%以下であることが必要である。 なお、 上述したように、 このような 比較的低い△ 1 とすれば、 伝送損失の低減の上でも好ましい。
[0029] 図 4は、 | 八3 | と IV! 0との関係を示す図である。 なお、 データ点は、 △ 1 を〇. 37%に固定して、 | 八3 |、 八2、 23、 2 2。を、
Figure imgf000009_0005
657 規格を満たすように様々に設定して計算した結果を示す。 図 4に示 すように、 | △ 3 | は 0. 25 %以下が好ましく、 0. 20 %以下がより好 ましいことが確認された。
[0030] 図 5は、 | 八2 | と IV! 0との関係を示す図である。 なお、 データ点は、
| 八3 | を〇. 2%に固定して、 八2、 八 1、 23、 2 2。を、
Figure imgf000009_0006
6 57 規格を満たすように様々に設定して計算した結果を示す。 図 5に示す ように、 △ 2は一〇. 02%以上〇. 04%以下が好ましいことが確認され た。 なお、 図 5では丨 八3 丨 を〇. 2%に固定しているが、 本発明者が、 △ 1、 八2、 八3、 23、 213、 2〇を適宜組み合わせて計算を行ったところ , 〇. 657八規格を満たしながら 8. 8 以上の IV! 0を得るには、 △ 2が一〇. 04%以上〇. 04%以下であることが好ましいことを確認した
[0031] 以上のような計算結果の検討に基づいて、 光ファイバ 1 0の構造パラメー 夕の最適化を行ったところ、 八 1が〇. 34%以上〇. 37%以下であり、 〇 2020/175259 8 卩（：171? 2020 /006410
△ 2が_0. 04%以上0. 04%以下であり、 | △3 |が0. 25 %以下 （さらには〇. 20%以下〇. 1 %以上） であり、 △ 1 | 八3 |が0. 0 8 %2以下の場合に、
Figure imgf000010_0001
における IV! ロが 8. 8 以上であ り、 マクロベンド損失、 零分散波長、 分散スロープ、 カッ トオフ波長につい ても良好な特性 （たとえば、
Figure imgf000010_0002
657 2規格を満たす特性） が得られる ことが確認された。
[0032] 図 6は、
Figure imgf000010_0003
または
Figure imgf000010_0004
図 6は、 △ 1が〇. 34%以上〇. 37%以下、 △ 2が一〇. 04%以上〇. 04% 以下、 丨 八3 丨が 0. 25%以下、
Figure imgf000010_0005
08 %2以下であり 、 かつマクロベンド損失、 零分散波長、 分散スロープ、 カッ トオフ波長が、 〇. 657八 2規格を満たす場合を示している。 四角のデータ点は
Figure imgf000010_0006
ついてのデータ点であり、 右上から左下に延びる斜線で示す領域が、 1\/1 0 が 8. 8 〇!以上を満たすデータ点の存在領域である。 また、 菱形のデータ 点は 0/3についてのデータ点であり、 左上から右下に延びる斜線で示す領 域が、 IV! 0が 8. 8 以上を満たすデータ点の存在領域である。
[0033] 図 6に示すように、 IV! 0が 8. 8 以上を満たすには、
Figure imgf000010_0007
8以上 3. 6以下であり、
Figure imgf000010_0008
2以上 5. 2以下であることが好ま しいことが確認された。
[0034] なお、
Figure imgf000010_0009
8以上 3. 6以下、
Figure imgf000010_0010
2以上 5. 2以下と いう範囲は、 好ましい一例あって、 本発明がこれに限定されるものではない 。 たとえば、 図 5から解るように、
Figure imgf000010_0011
および
Figure imgf000010_0012
関性が見られない。 しがたって、 上記範囲以外の !〇/ 8、
Figure imgf000010_0013
として、 △
1が〇. 34%以上〇. 37%以下であり、 | 八3 |が〇. 1 %以上 0. 2 5%以下であり、
Figure imgf000010_0014
08 %2以下であり、 波長 1 3 1 0门 におけるモードフイールド径が 8. 8 〇1以上であり、 波長 1 550门 における伝送損失が 0. 1 95 巳/1< 以下であるという特性を実現して もよい。 ただし、
Figure imgf000010_0015
8以上 3. 6以下、
Figure imgf000010_0016
2以上 5.
2以下という範囲は、 製造上実施が容易な値であるので、 製造性を考慮して 〇 2020/175259 9 卩（：171? 2020 /006410
も好ましい値である。
[0035] なお、 本発明者の検討によれば、 中心コア部 1 1のコア径である 2 3につ いては、 実効カッ トオフ波長が 1 2 6 0 n 以下になる範囲でなるべく大き くにすることが、 IV! 0の拡大やマクロベンド損失低の減の側面から望まし いことが確認された。 たとえば、 実効カッ トオフ波長が 1 1 5 0 n 以上 1 以下になるような 2 3の値を選択することが望ましい。 このよう
Figure imgf000011_0001
性、 あるいはそれに近い良好な特性を、 大きな 1\/1 0（波長 1 3 1 0 n mにて 8 . 8 以上）と両立して実現できることが確認された。
[0036] なお、 本実施形態に係る光ファイバ 1 0は、 光ファイバ母材を製造するエ 程と、 光ファイバ母材を加熱溶融して線引きして光ファイバを製造する工程 とを含む公知の製造方法にて製造できる。
[0037] このとき、 光ファイバ母材は、 光ファイバ 1 0の中心コア部 1 1、 中間層
1 2、 トレンチ層 1 3、 およびクラッ ド部 1 4となる部分を含むものである 。 光ファイバ母材は、 気相軸付 （ 〇） 法、 内付気相堆積 （1\/1（3 0） 法 、 プラズマ気相堆積 （ 〇 〇） 法、 ゾルゲル法などを用いて製造できる。 たとえば、 八〇法を用いて、 光ファイバ 1 0の中心コア部 1 1、 中間層 1 2、 トレンチ層 1 3、 およびクラッ ド部 1 4の一部となる部分を形成し、 こ れにクラッ ド部 1 4の残りの部分となるガラス層をたとえば外側気相堆積 （ 〇 〇） 法を用いて形成することで、 光ファイバ母材を製造できる。
[0038] また、 この光ファイバから線引して光ファイバを製造する際には、 公知の 方法によって II V硬化樹脂からなる被覆層を形成する。 このような被覆層は 2層構造であるものが好ましい。 また、 クラッ ド部 1 4の外径 （クラッ ド径 ） はたとえば 1 2 5 であり、 被覆層の外径 （被覆径） は 2 5 0 であ るが、 特に限定されない。 たとえば、 伝送損失、 マイクロベンド損失、 ハン ドリング性、 機械強度などの特性が問題なければこれよりも細いものや太い ものとしても問題ない。 また、 被覆層も 2層構造には限定されない。 たとえ ば、 公知のように、 高密度な光ファイバケーブルを実現するために、 被覆径 〇 2020/175259 10 卩（：171? 2020 /006410
を 200 よりも細く してもよいし、 クラッ ド径を 1 25 よりも細く してもよい。
[0039] 本発明者は、 本発明の実施形態に係る光ファイバの伝送損失について調べ るために、 八〇法を用いて光ファイバ母材を製造し、 さらにこの光ファイ バ母材を線引きし、 リ V硬化樹脂からなる 2層構造の被覆層を有し、 クラッ ド径が 1 25 、 被覆径が 25〇 のファイバを試作した。 試作した光 ファイバは、 八 1が〇. 34%以上〇. 37%以下、 八2が一〇. 04 %以 上 0. 04%以下、 丨 △3 丨が0. 25%以下、 △ 1 丨 八3 丨が0. 08 %2以下、
Figure imgf000012_0001
8以上 3. 6以下、
Figure imgf000012_0002
2以上 5. 2以下、 かつ波長 1 3 1 0 n における IV! 0が 8. 8 となる様々な構造パラメ —夕を設定し、 かつ八 1だけを〇. 33%から〇. 44%の範囲の様々な値 に設定しものである。 そして、 これらの光ファイバの波長 1 550
Figure imgf000012_0003
にお ける伝送損失を確認した。
[0040] 図 7は、 △ 1 と伝送損失との関係を示す図である。 図 5に示すように、 他 の構造パラメータの影響によるばらつきはあるものの、 八 1は波長 1 550 门 における伝送損失との間には高い相関がある。 たとえば、 八 1 を 0. 4 2%と高くすると、 伝送損失も増大した。 この理由は、 八 1 を高くするため にドーパントとして（3㊀の添加量を多く したので、 レイリー散乱損失や構造 不整損失が増大したためと考えられる。 逆に、 八 1 を小さくすると、 レイリ —散乱損失は下げられても、 屈折率プロファイルの設計によってはマイクロ ベンド損失が大きくなり、 たとえばボビンに巻き付けただけで伝送損失が増 大してしまうという問題が起こる。 また、 八 1 をたとえば〇. 33%と低く すると、 伝送損失のばらつきが大きくなった。 この理由は、 八 1が低いと、 光ファイバの特性の変化が、 屈折率プロファイルの形状の変化に対して、 よ り敏感になるためと考えられる。 この場合、 製造誤差などによる屈折率プロ ファイルのばらつきによって光ファイバの特性もばらつきやすいので、 製造 性の低下の可能性がある。
[0041] これに対して、 本発明の実施形態に係る光ファイバ 1 0は、 によって 〇 2020/175259 11 卩（：171? 2020 /006410
△ 1が0. 34%以上0. 37%以下となっているので、 波長 1 3 1 0门 01
Figure imgf000013_0001
下の低伝送損失が安定して得られるという利点がある。
[0042] つづいて、 構造パラメータを変化させたときの光ファイバ 1 0の光学特性 の変化の具体例について、 シミュレーション計算結果を用いて説明する。 ま ず、 表 1 に示す N 0.
Figure imgf000013_0002
9までの構造パラメータの組み合わせにつ いて、 その光学特性の変化を計算した。 N 0. 1から N 0. 9では、
Figure imgf000013_0003
は 0. 34%〜〇. 37%で変化させている。 2は 0%〜〇. 04%で変化 させている。 丨 八3 丨 は〇. 1 2%〜〇. 20%、 △ 1 X 丨 八3 丨 は 0. 0 444%2〜〇. 0740%2で変化させている。
Figure imgf000013_0004
2〜 3. 4で変 化させている。
Figure imgf000013_0005
0~5. 0で変化させている。 23は 7. 9 〇1~8. 5 〇!で変化させている。
[0043] [表 1]
（表 1）
Figure imgf000013_0006
[0044] つづいて、 表 1の構造パラメータの組み合わせについて光学特性を計算し た。 さらに、 各組み合わせを設計値として、 V八 0法を用いて光ファイバ母 材を製造し、 光ファイバ母材を線引きし、 II V硬化樹脂からなる 2層構造の 被覆層を有し、 クラッ ド径が 1 25 |J,ms 被覆径が 25〇 のファイバを 〇 2020/175259 12 卩（：171? 2020 /006410
試作した。
[0045] 表 2は、 N 0. 1 ~1\1〇. 9についてシミュレーション計算した結果
Figure imgf000014_0001
としての光学特性のうち、 零分散波長、 分散スロープ、 1\/1 0、 〇 リ 1: 〇干 干波長、 マクロベンド損失の値を示す。 また、 表 2では、 試作した N 0. 1〜1\1〇. 9の光ファイバについて、 上記光学特性に加え、 伝送損失 も示している。 なお、 表 2では、 規格として、
Figure imgf000014_0002
657八2規格の規格値 も合わせて示してある。 表 2から解るように、 N 0. 1 ~1\1〇. 9のいずれ も、 シミュレーション計算結果が
Figure imgf000014_0003
657八 2規格を満たすことが確認さ れた。 さらに、 IV! 0については 8. 8 〇1以上、 伝送損失については〇.
1 95 巳/ 1＜ 以下であることが確認された。 また、 零分散波長、 分散ス 口ープ、 IV! 0、 〇リ 〇干 ·!1波長、 マクロベンド損失については、 シミュ レーシヨン計算による光学特性と、 試作した光フアイ/ の光学特性とが殆ど —致していることも確認した。
[0046]
〇 2020/175259 13 卩（：171? 2020 /006410
[表 2]
（表 2）
Figure imgf000015_0002
[0047] さらに、 試作した光ファイバは 1\/1 0が 8 . 8 以上であるため、 光フ ァイバ中の非線形光学効果の発生を抑制でき、 かつ接続性もよい。 試作した 光ファイバと、
Figure imgf000015_0001
6 5 2規格を満たす標準シングルモード光ファイバとを 融着接続する実験を行ったところ、 いずれの試作した光ファイバについても 、 問題なく〇. 1 巳以下の接続損失が安定して得られた。
[0048] なお、 上記実施形態により本発明が限定されるものではない。 上述した各 構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。 また、 さら なる効果や変形例は、 当業者によって容易に導き出すことができる。 よって 、 本発明のより広範な態様は、 上記の実施形態に限定されるものではなく、 様々な変更が可能である。
産業上の利用可能性
[0049] 本発明に係る光ファイバは、 データコムやテレコムなどの光通信の分野に 〇 2020/175259 14 卩（：171? 2020 /006410
好適に利用できる。
符号の説明
[0050] 1 0 光ファイバ
1 1 中心コア部
1 2 中間層
1 3 トレンチ層
1 4 クラッ ド部
P 1 1、 P 1 2、 P 1 3、 1 4 プロファイル

Claims

〇 2020/175259 15 卩（：171? 2020 /006410 請求の範囲
[請求項 1] ゲルマニウム （〇6） を含む石英系ガラスからなる中心コア部と、 石英系ガラスからなり、 前記中心コア部の外周に形成された中間層 と、
石英系ガラスからなり、 前記中間層の外周に形成されたトレンチ層 と、
石英系ガラスからなり、 前記トレンチ層の外周に形成されたクラッ ド部と、
を備え、 前記クラッ ド部に対する、 前記中心コア部の比屈折率差を △ 1、 前記中間層の比屈折率差を△ 2、 前記トレンチ層の比屈折率差 を八3とすると、 △ 1＞八2＞八3かつ 0＞八3が成り立ち、
Figure imgf000017_0001
〇. 34%以上〇. 37%以下であり、 | 八3 |が〇. 1 %以上〇.
25 %以下であり、 △ 1 X 丨 △ 3 丨が 0. 08 %2以下であり、 波長 1 3 1 0门 におけるモードフイールド径が 8. 8 〇1以上であり、
Figure imgf000017_0002
における伝送損失が〇. 1 95 巳/1＜ 以下であ る
ことを特徴とする光ファイバ。
[請求項 2] | 八3 丨が 0. 1 %以上〇. 20%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 3] △ 2が一〇. 04%以上〇. 04%以下であり、 前記中心コア部の コア径を 23、 前記トレンチ層の内径を 21〇、 外径を 2〇としたとき に、
Figure imgf000017_0003
8以上 3. 6以下であり、
Figure imgf000017_0004
2以上 5.
2以下であることを特徴とする請求項 1 または 2に記載の光ファイバ
[請求項 4] 実効カツ トオフ波長が 1 260 n 以下であることを特徴とする請 求項 1〜 3のいずれか一つに記載の光ファイバ。
[請求項 5] 前記中心コア部のコア径は、 実効カッ トオフ波長が 1 1 5〇 1^〇1以 上 1 260 n 以下になるように設定されていることを特徴とする請 〇 2020/175259 16 卩（：171? 2020 /006410
求項 1〜 4のいずれか一つに記載の光ファイバ。
[請求項 6] 波長 1 3 1 0门 におけるモードフイールド径が 9. 5 〇1以下で あることを特徴とする請求項 1〜 4のいずれか一つに記載の光ファイ バ。
[請求項 7] 直径 20
Figure imgf000018_0001
で曲げた場合の波長 1 550 n における曲げ損失が
1. 59 巳/ 以下であることを特徴とする請求項 1〜 6のいずれ か一つに記載の光ファイバ。
[請求項 8] 零分散波長が 1 300 n m以上 1 324 n 以下あり、 前記零分散 波長での分散スロープが〇. 092 3/|^〇12/1<〇!以下であるこ とを特徴とする請求項 1〜 7のいずれか一つに記載の光ファイバ。
[請求項 9] 請求項 1〜 8のいずれか一つに記載の光ファイバの製造方法であっ て、
光ファイバ母材を製造する工程と、
前記光ファイバ母材を加熱溶融して線引きして前記光ファイバを製 造する工程と、
を含み、 前記光ファイバ母材を製造する工程において、 気相軸付法 を用いて、 少なくとも前記中心コア部、 前記中間層、 前記トレンチ層 、 および前記クラッ ド部の一部となる部分を形成することを特徴とす る光ファイバの製造方法。
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