JP2001066453A - 光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高濃度のＧｅ元素が添加されていても光伝送
損失が小さくかつ強度信頼性に優れた構造を備えた光フ
ァイバを提供する。 【解決手段】 この発明に係る光ファイバ(180)は、意
図的には不純物を含まない石英ガラスに対する比屈折率
差の最大値Δｍａｘが０．８％以上であるコア領域(11
0)と、意図的には不純物を含まない石英ガラス、あるい
は所定量のフッ素を含む石英ガラスからなるクラッド領
域(120)と、カーボンを主成分とするハーメチックコー
ト(161)とを備える。特に、この発明に係る光ファイバ
(180)は、波長１．５５μｍにおける伝送損失αと前記
最大値Δｍａｘとが α≦0.131×（Δｍａｘ）²−0.214×（Δｍａｘ）＋0.2
84 なる関係を満たしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信システム
に伝送路として適用される光ファイバに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、光ファイバは屈折率の異なる複数
の領域からなる光ファイバ母材の一端を加熱しながら線
引することにより製造される。従来の典型的な線引工程
では、光ファイバ母材を保持した状態で加熱と、該加熱
により軟化した部分の重力方向への張力付加が同時に行
われる。そして、加熱により軟化した該光ファイバ母材
の一端が、重力方向への張力付加により所望のファイバ
径になるまで引き延ばされることにより、光ファイバが
得られる。

【０００３】例えば、特開平９−１２７３５４号公報に
は、高濃度のＧｅＯ₂がコアに添加された分散補償光フ
ァイバが記載され、また、このような高濃度のＧｅＯ₂
が添加された光ファイバを線引する際に５〜１６ｋｇ／
ｍｍ²の張力が母材に加えられる旨記載されている。一
般に、線引時の張力が大きいほど得られる光ファイバの
伝送損失は小さくなるが、一方で、張力の増加は光ファ
イバの断線を引き起こす可能性がある。そこで、上記公
報には、線引時の好ましい張力範囲として５〜１６ｋｇ
／ｍｍ²が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、従来技術
を検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわ
ち、分散補償光ファイバや分散シフト光ファイバのよう
に、コア−クラッド間で高屈折率差を得るべくコアに高
濃度のＧｅＯ₂が添加された光ファイバの場合、ＧｅＯ₂
添加に起因したレーリ散乱損失の増加が問題となる。こ
の損失増加の抑制あるいは低減には、線引時の張力を大
きくすればよいが、そうすると、光ファイバの断線が多
発する等、光ファイバの強度信頼性が低下する可能性が
ある。

【０００５】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、高濃度のＧｅＯ₂が添加さ
れていても伝送損失が小さくかつ強度信頼性に優れた構
造を備えた光ファイバを提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光ファイ
バは、所望の屈折率プロファイルを有するコア領域と、
該コア領域の外周に設けられたクラッド領域と、該クラ
ッド領域の外周に設けられたカーボンを主成分とするハ
ーメチックコート（カーボンコート）とを備える。な
お、コア領域を構成する１又はそれ以上の領域には、屈
折率上昇材として、ＧｅＯ₂が添加されており、該Ｇｅ
Ｏ₂が添加された領域のうち最大屈折率を有する領域に
は８ｍｏｌ％以上のＧｅＯ₂が添加されている。

【０００７】この発明に係る光ファイバの第１の実施形
態において、上記コア領域は、意図的には不純物が添加
されていない石英ガラス（以下、純石英ガラスという）
に対する該コア領域における比屈折率差の径方向の最大
値Δｍａｘは０．８％以上に設定されている。上記クラ
ッド領域は、純石英ガラスからなる。

【０００８】以上のような第１の実施形態に係る光ファ
イバでは、伝送損失の抑制あるいは低減のために線引時
の張力を大きくしてもカーボンコートによりクラッド領
域の表面が被覆されるため、得られる光ファイバの断線
が生じ難く、高い強度信頼性が得られる。

【０００９】一方、Δｍａｘを小さくすれば（ＧｅＯ₂
の添加量を低減すれば）より小さい線引張力でも第１の
実施形態と同等かそれ以下の伝送損失を有する光ファイ
バが得られる。しかしながら、単に純石英ガラスを基準
としたΔｍａｘの値だけを低下させると、屈折率プロフ
ァイルの形状も変わってしまうため、所望の光学特性が
得難くなる。そのため、この発明に係る第２の実施形態
は、クラッド領域に屈折率低下材であるフッ素を添加す
ることにより、クラッド領域に対するコア領域の最大比
屈折率差を変えることなく（全体的に屈折率を低下させ
て屈折率プロファイルの形状自体は変更しない）、純石
英ガラスを基準としたΔｍａｘを実質的に低下させた構
造を備えたことを特徴としている。なお、クラッド領域
に対するフッ素添加量は、０．５ｗｔ％以上かつ２ｗｔ
％以下であることが好ましい。

【００１０】特に、上記第１の実施形態に係る光ファイ
バは、波長１．５５μｍにおける伝送損失αと上記クラ
ッド領域（純石英ガラス）に対するコア領域の最大比屈
折率差Δｍａｘとが α≦0.131×（Δｍａｘ）²−0.214×（Δｍａｘ）＋0.2
84 なる関係を満たしていることを特徴としている。また、
波長λに対して伝送損失αが（Ａλ^-4＋Ｂ）を含む関数
で与えられるとき、Δｍａｘ＞０．８％の範囲において
該λ^-4の項の係数Ａは、 Ａ≦0.446×（Δｍａｘ）²−0.484×（Δｍａｘ）＋1.0
72 で与えられることを特徴としている。

【００１１】一方、クラッド領域にフッ素が添加された
第２の実施形態に係る光ファイバは、波長１．５５μｍ
における伝送損失αと最大値Δｍａｘとが α≦0.0846×（Δｍａｘ）²−0.147×（Δｍａｘ）＋0.
262 なる関係を満たしている。また、波長λに対して伝送損
失αが（Ａλ^-4＋Ｂ）を含む関数で与えられるとき、Δ
ｍａｘ＞０．８％の範囲において該λ^-4の項の係数Ａ
は、 Ａ≦0.374×（Δｍａｘ）²−0.369×（Δｍａｘ）＋1.0
03 で与えられる。

【００１２】さらに、この発明に係る光ファイバは、上
記第１及び第２の実施形態のいずれもにおいて、上記ハ
ーメチックコートは、１０ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下
の膜厚を有するとともに、0.5×10^-3Ω・ｍ以上かつ5×
10^-3Ω・ｍ以下の比抵抗を有する。また、この発明に係
る光ファイバは、種々の光ファイバに適用可能であり、
例えば、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−５
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の
分散と、５０μｍ²以上の実効断面積とを有する光ファ
イバ、波長１．５５μｍにおける諸特性として、＋６ｐ
ｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ＋１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の
分散と、５０μｍ²以上の実効断面積とを有する光ファ
イバ、波長１．５５μｍにおける諸特性として、−７０
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−１５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下
の分散と、２０μｍ²以上の実効断面積とを有する光フ
ァイバ、及び、波長１．５５μｍにおける諸特性とし
て、−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−７５ｐｓ／ｎ
ｍ／ｋｍ以下の分散と、１５μｍ²以上の実効断面積と
を有する光ファイバのいずれにも適用可能である。

【００１３】なお、この発明に係る光ファイバは、信号
光が進行する方向に沿って、波長１．５５μｍにおける
分散値の符号が交互に入れ替わる分散マネージメント・
ファイバにも適用可能である。このような光ファイバ
は、線引時の線引速度を一定時間ごとに変更したり、コ
ア材の径が長手方向に沿って一定間隔ごとに変更された
光ファイバ母材を線引することによっても得られる。

【００１４】この発明に係る光ファイバの製造では、所
定の張力を加えて光ファイバ母材から光ファイバを線引
する第１工程と、第１工程により得られた光ファイバに
対しカーボンを主成分とするハーメチックコート（カー
ボンコート）を施す第２工程と、第２工程により得られ
た光ファイバを樹脂材料で被覆する第３工程とが順次行
われる。

【００１５】上記第１の実施形態に係る光ファイバを製
造する場合、第１行程において、１３ｋｇ／ｍｍ²以上
好ましくは１７ｋｇ／ｍｍ²以上かつ２８．５ｋｇ／ｍ
ｍ²以下の張力を光ファイバ母材に加えるのが好まし
く、得られた第１の実施形態に係る光ファイバは、高濃
度のＧｅＯ₂が添加されていても、伝送損失が低減され
る。具体的には、例えばコア領域へのＧｅＯ₂の最大添
加量が１５ｍｏｌ％であれば、得られる光ファイバの伝
送損失は０．３ｄＢ／ｋｍ以下となる。また、第２工程
では第１行程で得られた光ファイバ表面にカーボンコー
トが施され、第３工程ではカーボンコート表面に樹脂材
料が被覆されるので、高張力で線引するにも拘わらず、
断線が生じ難く、強度信頼性が向上する。なお、第２の
実施形態に係る光ファイバを製造する場合は、第１行程
において、光ファイバ母材に加えられる張力は１３ｋｇ
／ｍｍ²以下であってもよい。

【００１６】以上のように製造される、この発明に係る
光ファイバでは、疲労指数が５０以上となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の各実施形態を図
１〜図１４を用いて説明する。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。

【００１８】図１は、この発明に係る光ファイバを製造
するための製造装置の第１構成を示す図である。

【００１９】図１に示されたように、光ファイバの製造
では、まず、線引される光ファイバ母材１００が用意さ
れる。この光ファイバ母材１００は、石英ガラスを主成
分とし、所定の屈折率プロファイルを有している。ま
た、光ファイバ母材１００は、気相軸付法（ＶＡＤ
法）、外付け法（ＯＶＤ法）、内付け法（ＭＣＶＤ法）
あるいはロッドインチューブ法などで作成可能である。

【００２０】次に、光ファイバ母材１００はダミーロッ
ド１３０に取り付けられ、プリフォームリーダー２２０
がダミーロッド１３０をヒータ２３０に向かって移動さ
せることにより、該ダミーロッド１３０に取り付けられ
た光ファイバ母材１００がヒーター２３０内に導入され
る。そして、ヒーター２３０により加熱された該光ファ
イバ母材１００の下端を線引することにより裸ファイバ
１５０が得られる（第１工程）。

【００２１】線引により得られた裸ファイバ１５０は、
引き続き、カーボンコート形成用の反応管２５０の内部
を通過する。反応管２５０の内部には、ハロゲン化炭素
（ＣＨＣｌ₃、ＣＣｌ₄等）と炭化水素（Ｃ₂Ｈ₄、Ｃ
₃Ｈ₈、Ｃ₆Ｈ₆等）との混合ガスが供給されており、この
混合ガス中のハロゲン化炭素と炭化水素とが裸ファイバ
１５０の表面で反応することにより、該裸ファイバ１５
０の表面がカーボンを主成分とするハーメチックコート
（カーボンコート）１５１により被覆される（第２工
程）。

【００２２】カーボンコート１５１により被覆されたカ
ーボンコートファイバ１６０は、レーザ外径測定器３０
０によってその外径が測定される。レーザ外径測定器３
００の測定結果に基づいてカーボンコートファイバ１６
０の外径が所定値（通常は１２５μｍ）となるように、
加熱温度や線引速度が制御系４００により制御される。

【００２３】レーザ外径測定器３００を通過したカーボ
ンコートファイバ１６０は、さらに樹脂コーティングダ
イス５００に貯められた液状の樹脂５１０内を通過し、
これにより該カーボンコートファイバ１６０の表面に樹
脂が付着する（樹脂付着ファイバ１７０の生成）。引き
続き、樹脂付着ファイバ１７０はＵＶランプ６００を通
過する。このとき、カーボンコートファイバ１６０の表
面に付着した樹脂は、ＵＶランプ６００からの紫外光照
射により硬化する。これによりカーボンコートファイバ
１６０表面が樹脂被膜１６１で被覆された光ファイバ１
８０（光コード）が得られ（第３工程）、光ファイバ１
８０がドラム７００に巻き取られる。

【００２４】以上の線引工程（第１工程）では、少なく
とも裸ファイバ１５０に１３ｋｇ／ｍｍ²以上、好まし
くは１７〜２８．５ｋｇ／ｍｍ²の張力が加えられる。
したがって、上述の製造方法により得られる光ファイバ
は、高濃度のＧｅＯ₂が添加されている場合であっても
伝送損失が低減される。

【００２５】また、線引された裸ファイバ１５０表面に
は、第２工程でカーボンコート１５１が施され、さらに
第３工程で樹脂材料により被覆される。したがって、冷
却後、最終的に得られる光ファイバ１８０内に残留応力
が生じても、樹脂被膜１６１から裸ファイバ１５０への
水蒸気や水酸基イオンの拡散がカーボンコート１５１に
より防止され、裸ファイバ１５０におけるサブミクロン
程度の損傷の成長が抑制される。このことから、以上の
各行程を経て製造された光ファイバは、高張力での線引
にも拘わらず、断線が生じ難く、高い強度信頼性が得ら
れる。

【００２６】具体的に、上述の製造方法により製造され
た光ファイバ１８０のコア領域は、８ｍｏｌ％以上のＧ
ｅＯ₂が添加された領域を含む。そして、この光ファイ
バ１８０は、荷重が加えられたときの断線の困難さを表
す疲労指数（ｎ値）は５０以上である。

【００２７】なお、図２において、（ａ）は用意された
光ファイバ母材１００の断面を示す図、（ｂ）は線引さ
れた裸ファイバ（コア領域及びクラッド領域を含む）１
５０の表面にカーボンコート１５１が被覆されたカーボ
ンコートファイバ１６０の断面図、（ｃ）はカーボンコ
ートファイバ１６０の表面に樹脂被膜１６１が設けられ
た最終製品である光ファイバ１８０の断面を、それぞれ
示す図である。

【００２８】第１の実施形態 次に、この発明に係る光ファイバの第１の実施形態につ
いて説明する。

【００２９】図３（ａ）は、第１の実施形態に係る光フ
ァイバ１８０として、分散補償光ファイバの代表的な断
面構造を示す図であり、図３（ｂ）は、その屈折率プロ
ファイルである。

【００３０】図３（ａ）に示されたように、第１の実施
形態に係る光ファイバ１８０は、コア領域１１０と、該
コア領域１１０の外周に設けられたクラッド領域１２０
と、クラッド領域１２０の外周に設けられたカーボンコ
ート１５１と、該カーボンコート１５１の外周に設けら
れた樹脂被膜１６１から構成されている。上記コア領域
１１０は、１５ｍｏｌ％のＧｅＯ₂が添加された石英ガ
ラス領域であって外径ａ、最大屈折率ｎ１を有する内側
領域１１０ａと、フッ素が添加された石英ガラス領域で
あって外径ｂ（＞ａ）、屈折率ｎ２を有する外側領域１
１０ｂの２重構造を備える。また、クラッド領域１２０
は意図的には不純物を含まない屈折率ｎ３の石英ガラス
（以下、純石英ガラスという）から構成されている。ま
た、ＧｅＯ₂が添加された内側領域１１０ａのクラッド
領域に対する最大屈折率差はΔｍａｘ（＝（ｎ１−ｎ
３）／ｎ３）は１．５％である。

【００３１】なお、上記コア領域１１０及びクラッド領
域１２０により裸ファイバ１５０が構成され、該裸ファ
イバ１５０とカーボンコート１５１によりカーボンコー
トファイバ１６０が構成され、該カーボンコートファイ
バ１６０と樹脂被膜１６１により光ファイバ１８０（光
コード）が構成されている。

【００３２】図３（ｂ）は、図３（ａ）に示された光フ
ァイバ１８０の屈折率プロファイル１５であり、線Ｌ上
の各部位の屈折率を示している。この屈折率プロファイ
ル１５において、領域１６はコア領域１１０内の内側領
域１１０ａにおける線Ｌ上の各部位の屈折率、領域１７
はコア領域１１０内の外側領域１１０ｂにおける線Ｌ上
の各部位の屈折率、領域１８はクラッド領域１２０の線
Ｌ上における各部位の屈折率をそれぞれ示している。な
お、コア領域１１０の構造は図３（ａ）に示された構造
に限定されるものではない。例えば、図４（ａ）〜
（ｎ）に示されたよう、種々の屈折率プロファイルを有
する構造であってもよい。

【００３３】この第１の実施形態に係る光ファイバ１８
０は以下のようにして製造された。まず、ＶＡＤ法によ
り製造された、ＧｅＯ₂が添加された石英ガラスの円柱
状内側コア材、フッ素が添加された石英ガラスの円筒状
外側コア材、及び純石英ガラスの円筒状クラッド材それ
ぞれを用意する。クラッド材の内部に外側コア材を挿入
し、続いて該外側コア材の内部に内側コア材を挿入し
て、これらをロッドインチューブ法により一体化した。
この一体化された部材を光ファイバ母材１００とした。

【００３４】第１工程では、光ファイバ母材１００から
線引により裸ファイバ１５０を得る際の線引速度が２０
０ｍ／分に設定されている。第２工程では、裸ファイバ
１５０表面に被覆されるカーボンコート１５１の厚みが
３０〜５０ｎｍに設定される。また、第３工程におい
て、カーボンコートファイバ１６０表面に被覆される樹
脂被膜１６１の外径は２５０μｍに設定されている。

【００３５】なお、図５は、上述の条件の下、線引張力
（ｋｇ／ｍｍ²）を順次変えて得られた各光ファイバ１
８０の波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の測定結果を
示すグラフであり、図６は、上述の条件の下、線引張力
（ｋｇ／ｍｍ²）を順次変えて得られた各光ファイバ１
８０疲労指数（ｎ値）の測定結果を示すグラフである。

【００３６】図５に示されたグラフから分かるように、
線引時の張力が大きいほど、製造された光ファイバ１８
０の伝送損失は小さくなる。例えば、波長１５５０ｎｍ
における伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であるため
には、線引時の張力は１３ｋｇ／ｍｍ²以上であるのが
好ましい。実用的には波長１５５ｎｍにおける伝送損失
は０．３ｄＢ／ｋｍ以下であるのが望ましいことから、
線引時の張力は１７ｋｇ／ｍｍ²以上であるのがさらに
好ましい。ただし、断線を防止するためには、線引時の
張力は２８．５ｋｇ／ｍｍ²以下であるのが好ましい。

【００３７】図６のグラフでは、各線引張力ごとに測定
されたカーボンコートファイバ１６０のｎ値が黒丸印で
示され、裸ファイバ１５０（カーボンコートなし）のｎ
値が白丸印で示しされている。この図５のグラフから分
かるように、カーボンコート１５１のない裸ファイバ１
５０（白丸印）の疲労指数は２０未満であるのに対し
て、カーボンコートファイバ１６０（黒丸印）の疲労指
数は５０以上であった。このように、裸ファイバ１５０
の表面をカーボンコート１５１で被覆することにより、
光ファイバ１８０は良好な強度信頼性を得ることができ
る。

【００３８】第２の実施形態 上述のように、第１の実施形態に係る光ファイバは、そ
の製造工程において線引張力を大きくすることにより伝
送損失の増加を抑制するとともに良好な強度信頼性が得
られる。しかしながら、上記第１の実施形態の構成にお
いて純石英ガラスの屈折率を基準としたΔｍａｘを低減
すれば、同じ線引張力を加えた場合でも伝送損失を低減
できる。

【００３９】Δｍａｘを小さくするということは、コア
領域内に添加されるＧｅＯ₂の添加量の減少を意味す
る。一方、単に純石英ガラスを基準としたΔｍａｘの値
だけを低下させると、クラッド領域に対するコア領域の
最大比屈折率差も小さくなるなど屈折率プロファイル自
体の形状も変わるため、所望の光学特性が得難くなる。

【００４０】この発明に係る光ファイバの第２の実施形
態は、製造時における線引張力を第１の実施形態の場合
よりも小さくした場合であっても、上述の第１の実施形
態と同等かそれ以下の伝送損失を有する光ファイバであ
る。その屈折率プロファイルとしては、上述の第１の実
施形態に係る光ファイバと類似した構成（図３及び図
４）を備えるが、クラッド領域１２０にフッ素が添加さ
れている点が異なる。したがって、この第２の実施形態
に係る光ファイバの屈折率プロファイルも、図４に示さ
れたように、種々の形状により実現できる。すなわち、
この第２の実施形態に係る光ファイバは、クラッド領域
１２０に屈折率低下材であるフッ素を添加することによ
り、クラッド領域に対するコア領域の最大比屈折率差を
変えることなく（全体的に屈折率を低下させることによ
り屈折率プロファイルの形状自体は変更しない）、純石
英ガラスを基準としたΔｍａｘを実質的に低下させた構
造を備えたことを特徴としている。

【００４１】一般に、ＧｅＯ₂の添加量と該ＧｅＯ₂が添
加されたガラス領域の比屈折率差との関係は、図７に示
されたような比例関係が成立する。なお、図７は、S.Ko
bayashi, S.Shibata, N.Shibata and T.Izawa,"Refract
ive-index dispersion of doed fused silica", IOOC'7
7に記載されたセルマイヤ多項式から得られる。また、
発明者らは、Δｍａｘの異なるサンプルについて、製造
時の線引張力（ｋｇ／ｍｍ²）と伝送損失（ｄＢ／ｋ
ｍ）との関係がどのように変化するかを実験した。図８
はΔｍａｘの異なるサンプルについて線引張力と波長１
５５０ｎｍにおける伝送損失との関係を測定したグラフ
である。なお、用意されたサンプルは図９（ａ）に示さ
れた屈折率プロファイルを有する第１の実施形態に係る
光ファイバであり、クラッド領域１２０は純石英ガラス
で構成されている。また、図８のグラフＧ１００は純石
英ガラス（クラッド領域１２０）に対するコア領域１１
０の最大比屈折率差Δｍａｘが２．５％に設定されたサ
ンプルに関するグラフであり、Ｇ２００は純石英ガラス
（クラッド領域１２０）に対するコア領域１１０の最大
比屈折率差Δｍａｘが１．５％に設定されたサンプルに
関するグラフである。

【００４２】図８中のグラフＧ１００、Ｇ２００からも
分かるように、いずれの場合も図５に示されたグラフの
ように、線引張力が大きくなるに従って波長１５５０ｎ
ｍにおける伝送損失が低下する傾向がある。また、同じ
線引張力であってもΔｍａｘが小さいサンプルの方がよ
り伝送損失が小さくなることも分かる。この測定結果
は、図７の関係から、ＧｅＯ₂の添加量を少なくするこ
とにより（純石英ガラスの屈折率を基準としたΔｍａｘ
の低減）、さらなる伝送損失の低減が実現できることが
分かる。

【００４３】以上のような知見に基づいて、この第２の
実施形態に係る光ファイバは、クラッド領域１２０にフ
ッ素を添加することにより全体的に屈折率を低下させて
屈折率プロファイルの形状を維持する一方、純石英ガラ
スの屈折率を基準としたΔｍａｘを第１の実施形態より
も低下させた構造、すなわち、コア領域１１０内に添加
されるＧｅＯ₂の最大添加量が第１の実施形態よりも少
ない構造を備える。なお、クラッド領域に対するフッ素
添加量は、０．５ｗｔ％以上かつ２ｗｔ％以下であるこ
とが好ましい。

【００４４】次に、上述の第１及び第２の実施形態に係
る各光ファイバについて、純石英ガラス（意図的には不
純物が添加されていない石英ガラス）に対するコア領域
の最大比屈折率差Δｍａｘと伝送損失との関係について
説明する。なお、以下の説明のために用意された第１及
び第２の実施形態のサンプルは、図９に示されたような
屈折率プロファイルを有する。すなわち、図９（ａ）は
第１の実施形態に係る光ファイバとして用意されたサン
プルの屈折率プロファイルであって、ＧｅＯ₂が添加さ
れた領域を２つ有する３重構造のコア領域１１０と、純
石英ガラスからなるクラッド領域１２０とを備える。ま
た、図９（ｂ）は第２の実施形態に係る光ファイバとし
て用意されたサンプルの屈折率プロファイルであって、
ＧｅＯ₂が添加された単一のコア領域１１０とフッ素が
添加されたクラッド領域１２０とを備える。

【００４５】図１０中に示されたグラフＧ３００は図９
（ａ）に示された屈折率プロファイルを有する第１の実
施形態に係る光ファイバのサンプル（クラッド領域１２
０は純石英ガラス）について、Δｍａｘ（％）と波長１
５５０ｎｍにおける伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）との関係を
示し、グラフＧ４００は図９（ｂ）に示された屈折率プ
ロファイルを有する第２の実施形態に係る光ファイバの
サンプル（クラッド領域１２０は１ｗｔ％のフッ素が添
加された石英ガラス）について、Δｍａｘ（％）と波長
１５５０ｎｍにおける伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）との関係
を示示している。なお、いずれのサンプルも製造時の線
引張力は１３ｋｇ／ｍｍ²である。

【００４６】この図１０において、グラフＧ３００は伝
送損失をαとするとき、以下の式（１）で近似できる。

【００４７】 α＝0.131×（Δｍａｘ）²−0.214×（Δｍａｘ）＋0.284 …（１） 一方、グラフＧ４００は伝送損失をαとするとき、以下
の式（２）で近似できる。

【００４８】 α＝0.0846×（Δｍａｘ）²−0.147×（Δｍａｘ）＋0.262 …（２） 以上のことから、この発明に係る光ファイバの第１の実
施形態は、上記式（１）で表された伝送損失とΔｍａｘ
との関係によって特徴付けられる。また、この発明に係
る光ファイバの第２の実施形態は、上記式（２）で表さ
れた伝送損失とΔｍａｘとの関係によって特徴付けられ
る。

【００４９】また、一般に知られている光ファイバにお
ける伝送損失の波長依存性を示すグラフは、４次関数、
例えばＡ・λ^-4の形状に類似している。そこで、発明者
らは、この発明に係る光ファイバの第１及び第２の実施
形態についても、その伝送損失の波長依存性を検討し
た。図１１は、Δｍａｘ＞０．８％の範囲において、該
Δｍａｘと波長λに対するλ^-4の項の係数Ａとの関係を
示している。この図１１中に示されたグラフＧ５００は
図９（ａ）に示された屈折率プロファイルを有する第１
の実施形態に係る光ファイバのサンプル（クラッド領域
１２０は純石英ガラス）について、Δｍａｘ（％）と係
数Ａ（（ｄＢ・μｍ⁴）／ｋｍ）との関係を示し、グラ
フＧ６００は図９（ｂ）に示された屈折率プロファイル
を有する第２の実施形態に係る光ファイバのサンプル
（クラッド領域１２０は１ｗｔ％のフッ素が添加された
石英ガラス）について、Δｍａｘ（％）と係数Ａ（（ｄ
Ｂ・μｍ⁴）／ｋｍ）との関係を示している。

【００５０】この図１１において、グラフＧ５００はΔ
ｍａｘ＞０．８％の範囲において以下の式（３）で近似
できる。

【００５１】 Ａ＝0.446×（Δｍａｘ）²−0.484×（Δｍａｘ）＋1.072 …（３） 一方、グラフＧ６００はΔｍａｘ＞０．８％の範囲にお
いて以下の式（４）で近似できる。

【００５２】 Ａ＝0.374×（Δｍａｘ）²−0.369×（Δｍａｘ）＋1.003 …（４） 以上のことから、この発明に係る光ファイバの第１の実
施形態は、上記式（３）で表されたパラメータＡとΔｍ
ａｘとの関係によっても特徴付けられる。また、この発
明に係る光ファイバの第２の実施形態についても同様
に、上記式（２）で表されたパラメータＡとΔｍａｘと
の関係によって特徴付けられる。

【００５３】なお、以上説明された第１及び第２の実施
形態に係る光ファイバは、偏波分散を改善することを目
的として、以下のような揺動線引によっても得られる。

【００５４】すなわち、図１２は、この発明に係る光フ
ァイバを製造するための製造装置の第２構成を示す図で
ある。

【００５５】図１２の製造装置は、揺動線引により光フ
ァイバを得る装置である。揺動線引において、ＵＶラン
プ６００を通過した光ファイバ１８０は、まず、該光フ
ァイバ１８０の進行を妨げないよう自由に回転する光フ
ァイバ応動抑制用の１対のガイドローラ７１０の間を通
過する。続いて、該光ファイバ１８０は、揺動ガイドロ
ーラ７２０、この揺動ガイドローラ７２０の次段に設置
された第１の固定ガイドローラ７３１、この第１の固定
ガイドローラ７３１の次段に設置された第２の固定ガイ
ドローラ７３２で順次ガイドされる。、光ファイバ１８
０は、これら揺動ガイドローラ７２０、第１の固定ガイ
ドローラ７３１、第２の固定ガイドローラ７３２を順次
経由した光ファイバ１８０は、ドラム７００に巻き取ら
れる。

【００５６】このとき、光ファイバ応動抑制用の１対の
ガイドローラ７１０は、揺動ガイドローラ７２０の真上
方向（図中のＺ軸に沿った方向）の距離１００ｍｍ離れ
た位置に設置されており、１対のガイドローラ７１０の
間隔は２ｍｍである。また、揺動ガイドローラ７２０
は、そのローラ外径が１５０ｍｍ、ローラ幅が３０ｍｍ
であり、ローラ表面の材質はローラ自体の材質であるア
ルミニウムであり、その回転軸が図中のｚ軸を中心に周
期１００ｒｐｍ（光ファイバ１８０が引っ張られる方向
を示すｘ軸と直行するｙ軸から角度−θまで及び該ｙ軸
から角度＋θまで）まで揺動可能に設置されている。ま
た、第１の固定ガイドローラ７３１は、揺動ガイドロー
ラ７２０の真横（ガイドローラ７２０が設置された図中
のｘ−ｙ平面上）に距離２５０ｍｍだけ離間した位置に
設置され、揺動ガイドローラ７２０のローラと同様にロ
ーラ外径が１５０ｍｍ、ローラ幅が３０ｍｍであるが、
その回転軸が固定されているとともに、ローラ表面の中
央部に光ファイバ転動抑止手段としてのＶ字型の狭溝が
設けられている。以上のような条件で配置された光ファ
イバ応動抑制用の１対のガイドローラ７１０、揺動ガイ
ドローラ７２０、及び第１の固定ガイドローラ７３１の
組み合わせにより、有効にｍすなわち揺動ガイドローラ
７２０の揺動速度に対して高効率に光ファイバ１８０に
所定のねじりが付加される。

【００５７】次に、光ファイバ１８０に所定のねじりを
有効に付加する方法を、図１３及び図１４を用いて説明
する。ここで、図１３は、図１２の揺動ガイドローラ７
２０及び第１の固定ガイドローラ７３１を反応炉２５０
側から見た図である。また、図１４も、図１２の光ファ
イバ応動抑制用の１対のガイドローラ７１０及び揺動ガ
イドローラ７２０を反応炉２５０側から見た図である。
なお、図１４は、１対のガイドローラ７１０及び揺動ガ
イドローラ７２０の空間的な位置関係を見やすくするた
め、若干斜め方向からこれらローラ７１０、７２０を見
た図となっている。

【００５８】図１３に示されたように、揺動ガイドロー
ラ７２０がｙ軸からｚ軸を中心にして回ると、この回転
により光ファイバ１８０にｚ軸に直交する方向の力が加
わり、揺動ガイドローラ７２０のローラ表面を光ファイ
バ１８０が転動する。そしてこの転動により、光ファイ
バ１８０にねじりが付与される。続いて、揺動ガイドロ
ーラ７２０はｚ軸を中心としてｙ軸から逆方向に角度−
θだけ回転する。こうして、図中の矢印に示されるよう
に、揺動ガイドローラ７２０がｚ軸を中心にして角度＋
θから角度−θまで揺動する対称的な往復運動が繰り返
すことにより、光ファイバ１８０に進行方向に対する時
計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付与
される。

【００５９】このとき、揺動ガイドローラ７２０の次段
の第１の固定ガイドローラ７３１が揺動ガイドローラ７
２０の真横に同じローラ外径をもって設置されているた
め、光ファイバ１８０の揺動ガイドローラ７２０のロー
ラ表面に接触する長さは、揺動ガイドローラ７２０の円
周角９０°に相当するローラ円周とほぼ等しい長さにな
る。すなわち、光ファイバ１８０は、揺動ガイドローラ
７２０のローラの一方の側面から底面まで接触し、その
最底部で離脱する。このため、ローラの他方の側面にお
いて光ファイバ１８０の転動が生じて一方の側面におけ
る光ファイバ１８０の転動を妨害し、光ファイバ１８０
を摺動させるという事態が阻止される。したがって、揺
動ガイドローラ７２０のローラの一方の側面における光
ファイバ１８０の転動により、揺動ガイドローラ７２０
の揺動速度に対して高効率に光ファイバ１８０にねじり
を付与される。

【００６０】また、第１の固定ガイドローラ７３１のロ
ーラ表面には、その中央部に光ファイバ転動抑止手段と
してのＶ字型の狭溝７５０が設けられており、第１の固
定ガイドローラ７３１でガイドされる光ファイバ１８０
は、このＶ字型の狭溝７５０に挿着される。このため、
第１の固定ガイドローラ７３１のローラ表面で光ファイ
バ１８０が転動して光ファイバ１８０にねじりを付与す
るための揺動ガイドローラ７２０における転動を妨害す
るという事態が阻止される。したがって、Ｖ字型の狭溝
７５０によって第１の固定ガイドローラ７３１のローラ
表面での光ファイバ１８０の転動を抑止することによ
り、揺動ガイドローラ７２０の揺動速度に対して高効率
に光ファイバ１８０にねじりが付与される。

【００６１】次に、図１４に示されたように、揺動ガイ
ドローラ７２０が図１２中のｚ軸を中心にｙ軸から角度
＋θだけ回転することにより、この揺動ガイドローラ７
２０のローラ表面を光ファイバ１８０が転動すると、こ
の光ファイバ１８０の転動に連れて、揺動ガイドローラ
７２０直前の反応炉２５０側に位置するファイバ部分も
揺動ガイドローラ７２０の揺動方向に応動する。そし
て、この光ファイバ１８０の応動が一定範囲を越える
と、光ファイバ１８０に付与されるねじり量が低減した
り、樹脂被膜１６１でコーティングされた光ファイバ部
分の偏肉を引き起こす原因となる。これに対し、１対の
ガイドローラ７１０が揺動ガイドローラ７２０の真上
（ｚ軸に沿って近接した位置）に設置されているため、
光ファイバ１８０の応動が一定以上になると、１対のガ
イドローラ７１０の一方のローラに接触し、それ以上の
光ファイバ１８０の応動が阻止される。したがって、１
対のガイドローラ７１０が光ファイバ１８０の応動を抑
制することにより、光ファイバ１８０に付与されるねじ
り量の低減や、樹脂被膜１６１がコーティングされた光
ファイバ部分の偏肉が効果的に抑制される。

【００６２】このように、図１２に示された第２構造の
製造装置は、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドロー
ラ７１０、揺動ガイドローラ７２０、及び第１の固定ガ
イドローラ７３１が組み合わされているため、揺動ガイ
ドローラ７２０がその揺動運動によってそのローラ表面
に光ファイバ１８０を転動させ時計回りのねじりと反時
計回りのねじりとを交番的に付与するとともに、光ファ
イバ応動抑制用の１対のガイドローラ７１０と光ファイ
バ転動抑止手段が設けられた第１の固定ガイドローラ７
３１とが揺動ガイドローラ７２０のローラ表面での光フ
ァイバ１８０のスムーズな転動を補助するよう機能す
る。これにより、揺動ガイドローラ７２０の揺動速度に
対して効率的な光ファイバ１８０にねじり付与が可能に
なる。

【００６３】また、図１２の製造装置によれば、揺動ガ
イドローラ７２０のローラ表面で光ファイバ１８０を転
動させる際に、光ファイバ応動抑制用の１対のガイドロ
ーラ７１０により、光ファイバ１８０の応動が抑制され
るため、樹脂被膜１６１がコーティングされた光ファイ
バ部分の偏肉も効果的に抑止される。

【００６４】したがって、以上の製造装置により製造さ
れた光ファイバ１８０は、コア領域１１０と該コア領域
１１０を覆うクラッド領域１２０とを備えるとともに、
時計回りのねじりと反時計回りのねじりとが交番的に付
与されているため、たとえコア領域１１０及びクラッド
領域１２０の断面形状が真円形の同心円状でなくとも、
長尺の光ファイバ全体として、真円形の同心円状である
場合と等価的に偏波分散が抑制される。また、光ファイ
バ１８０は、樹脂被膜１６１がコーティングされた光フ
ァイバ部分の偏肉が抑止されているため、該光ファイバ
部分の断面における応力分布が非対称となることが防止
され、光ファイバ１８０をケーブル化した場合の強度を
向上させることができる。

【００６５】なお、以上の揺動線引が可能な製造装置に
おいて、揺動ガイドローラ７２０の揺動運動は、図１３
に示されたような角度−θから角度＋θまでの対称的な
往復運動であったが、これに限定されず、例えば角度０
から角度＋θまで揺動する非対称の往復運動であっても
よい。この場合は、光ファイバ１８０には間欠的にねじ
りが付与される。一方、揺動ガイドローラ７２０の回転
軸の方向に揺動する対称的な往復運動であってもよい。
この場合は、上述のように説明された動作と同様に、光
ファイバ１８０には時計回りのねじりと反時計回りのね
じりとが交番的に付与される。また、図１２の製造装置
では、第１の固定ガイドローラ７３１の光ファイバ転動
抑止手段として、ローラ表面にＶ字型の狭溝７５０が設
けられていたが、これに替えてＵ字型の狭溝、または凹
形状の狭溝であっても同様の効果を奏する。

【００６６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、裸ファ
イバの外周にカーボンコートが設けられた構造を備える
ことにより、製造時の線引張力を１３ｋｇ／ｍｍ²以上
に設定しても断線することなく、良好な伝送損失を有す
る光ファイバとなる。

【００６７】また、クラッド領域にフッ素を添加するこ
とにより屈折率プロファイルの形状を変えることなく全
体的に屈折率を低下させることにより、純石英ガラスの
屈折率を基準としたΔｍａｘを低く抑えることにより、
製造時の線引張力を大きくすることなく、低伝送損失の
光ファイバとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光ファイバを製造するための製
造装置の第１構成を示す図である。

【図２】図１に示された製造装置の各部位における光フ
ァイバの断面構造を示す図である。

【図３】この発明に係る光ファイバの第１の実施形態に
おける断面構造を示す図及びその屈折率プロファイルで
ある。

【図４】この発明に係る光ファイバの屈折率プロファイ
ルとして適用可能な種々の屈折率プロファイルである。

【図５】線引張力（ｋｇ／ｍｍ²）と得られた光ファイ
バの伝送損失との関係を示すグラフである。

【図６】線引張力（ｋｇ／ｍｍ²）と得られた光ファイ
バの疲労指数（ｎ値）との関係を示すグラフである。

【図７】コア領域におけるＧｅＯ²濃度（ｍｏｌ％）と
クラッド領域に対するコア領域の最大比屈折率差Δｍａ
ｘとの関係を示すグラフである。

【図８】線引張力（ｋｇ／ｍｍ²）と得られた光ファイ
バの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失との関係を示す
グラフである。

【図９】この発明に係る光ファイバの第１の実施形態に
対する変形例の屈折率プロファイル及び第２の実施形態
に対する変形例の屈折率プロファイルである。

【図１０】光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける伝送
損失とクラッド領域に対するコア領域の最大比屈折率差
Δｍａｘとの関係を示すグラフである。

【図１１】クラッド領域に対するコア領域の最大屈折率
差Δｍａｘと伝送損失αと波長λとの関係を示す関数の
４次の項の係数Ａとの関係を示すグラフである。

【図１２】この発明に係る光ファイバを製造するための
製造装置の第２構成を示す図である。

【図１３】揺動ガイドローラ及び第１固定ガイドローラ
の空間的な位置関係を説明するための図である。

【図１４】光ファイバ応動抑制用の１対のガイドローラ
及び揺動ガイドローラの空間的な位置関係を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１００…光ファイバ母材、１１０…コア領域、１２０…
クラッド領域、１３０…ダミーロッド、１５０…裸ファ
イバ、１６０…カーボンコートファイバ、１７０…樹脂
付着ファイバ、１８０…光ファイバ（光コード）、１５
１…カーボンコート、１６１…樹脂被膜、２００…線引
炉、２１０…回転チャック、２２０…プリフォーム・リ
ーダー、２３０…ヒータ、２５０…反応管、３００…レ
ーザ外径測定器、４００…線引制御部、５００…樹脂コ
ーティングダイス、５１０…樹脂、６００…ＵＶラン
プ、７００…ドラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 正志 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H050 AB04Y AB05X AB10X AB10Y AC14 AC15 AC16 AC28 AC71 AD01 BB01Q 4G060 AA05 AA06 AC07

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 意図的には不純物が添加されていない石
   英ガラスに対する比屈折率差の径方向の最大値Δｍａｘ
   が０．８％以上であるコア領域と、 前記コア領域の外周に設けられ、意図的には不純物が添
   加されていない石英ガラスからなるクラッド領域と、 前記クラッド領域の外周に設けられたカーボンを主成分
   とするハーメチックコートとを備え、 波長１．５５μｍにおける伝送損失αと前記最大値Δｍ
   ａｘとが α≦0.131×（Δｍａｘ）²−0.214×（Δｍａｘ）＋0.2
   84 なる関係を満たしていることを特徴とする光ファイバ。
2. 【請求項２】 波長λに対して伝送損失αが（Ａλ^-4＋
   Ｂ）を含む関数で与えられるとき、Δｍａｘ＞０．８％
   の範囲において該λ^-4の項の係数Ａは、 Ａ≦0.446×（Δｍａｘ）²−0.484×（Δｍａｘ）＋1.0
   72 で与えられることを特徴とする請求項１記載の光ファイ
   バ。
3. 【請求項３】 前記ハーメチックコートは、１０ｎｍ〜
   １００ｎｍの膜厚を有するとともに、0.5×10^-3Ω・ｍ
   以上かつ5×10^-3Ω・ｍ以下のの比抵抗を有することを
   特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
4. 【請求項４】 波長１．５５μｍにおける諸特性とし
   て、−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋ
   ｍ以下の分散と、５０μｍ²以上の実効断面積とを有す
   ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
5. 【請求項５】 波長１．５５μｍにおける諸特性とし
   て、＋６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ＋１０ｐｓ／ｎｍ／
   ｋｍ以下の分散と、５０μｍ²以上の実効断面積とを有
   することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
6. 【請求項６】 波長１．５５μｍにおける諸特性とし
   て、−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−１５ｐｓ／ｎｍ
   ／ｋｍ以下の分散と、２０μｍ²以上の実効断面積とを
   有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
7. 【請求項７】 波長１．５５μｍにおける諸特性とし
   て、−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−７５ｐｓ／ｎ
   ｍ／ｋｍ以下の分散と、１５μｍ²以上の実効断面積と
   を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
8. 【請求項８】 信号光が進行する方向に沿って、波長
   １．５５μｍにおける分散値の符号が交互に入れ替わっ
   ていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
9. 【請求項９】 意図的には不純物が添加されていない石
   英ガラスに対する比屈折率差の径方向の最大値Δｍａｘ
   が０．８％以上であるコア領域と、 前記コア領域の外周に設けられ、少なくとも所定量のフ
   ッ素が添加された石英ガラスからなるクラッド領域と、 前記クラッド領域の外周に設けられたカーボンを主成分
   とするハーメチックコートとを備え、 波長１．５５μｍにおける伝送損失αと前記最大値Δｍ
   ａｘとが α≦0.0846×（Δｍａｘ）²−0.147×（Δｍａｘ）＋0.
   262 なる関係を満たしていることを特徴とする光ファイバ。
10. 【請求項１０】 波長λに対して伝送損失αが（Ａλ^-4
    ＋Ｂ）を含む関数で与えられるとき、Δｍａｘ＞０．８
    ％の範囲において該λ^-4の項の係数Ａは、 Ａ≦0.374×（Δｍａｘ）²−0.369×（Δｍａｘ）＋1.0
    03 で与えられることを特徴とする請求項９記載の光ファイ
    バ。
11. 【請求項１１】 前記クラッド領域のうち、最も外側に
    位置する領域におけるフッ素添加量は、０．５ｗｔ％以
    上かつ２ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項９記
    載の光ファイバ。
12. 【請求項１２】 前記ハーメチックコートは、１０ｎｍ
    〜１００ｎｍの膜厚を有するとともに、0.5×10^-3Ω・
    ｍ以上かつ5×10^-3Ω・ｍ以下の比抵抗を有することを
    特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
13. 【請求項１３】 波長１．５５μｍにおける諸特性とし
    て、−５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ＋５ｐｓ／ｎｍ／ｋ
    ｍ以下の分散と、５０μｍ²以上の実効断面積とを有す
    ることを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
14. 【請求項１４】 波長１．５５μｍにおける諸特性とし
    て、＋６ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ＋１０ｐｓ／ｎｍ／
    ｋｍ以下の分散と、５０μｍ²以上の実効断面積とを有
    することを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
15. 【請求項１５】 波長１．５５μｍにおける諸特性とし
    て、−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−１５ｐｓ／ｎｍ
    ／ｋｍ以下の分散と、２０μｍ²以上の実効断面積とを
    有することを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
16. 【請求項１６】 波長１．５５μｍにおける諸特性とし
    て、−２００ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上かつ−７５ｐｓ／ｎ
    ｍ／ｋｍ以下の分散と、１５μｍ²以上の実効断面積と
    を有することを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
17. 【請求項１７】 信号光が進行する方向に沿って、波長
    １．５５μｍにおける分散値の符号が交互に入れ替わっ
    ていることを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。