JP2020140080A - 光ファイバ - Google Patents
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Abstract
【課題】細径化を図りつつ伝送損失を抑制可能な光ファイバを提供する。
【解決手段】光ファイバ１は、ガラスファイバ１０と、ガラスファイバ１０の外周を覆う被覆樹脂２０と、を備える。ガラスファイバ１０は、コア１２と、内クラッド１４と、トレンチ１６と、外クラッド１８と、を有する。ガラスファイバ１０の外径は、９９μｍ以上１０１μｍ以下である。被覆樹脂２０は、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物を含む。被覆樹脂２０の外径は、１６０μｍ以上１７０μｍ以下である。波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径は、７．２μｍ以上８．２μｍ以下である。半径１０ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。半径７．５ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
【選択図】図１
【解決手段】光ファイバ１は、ガラスファイバ１０と、ガラスファイバ１０の外周を覆う被覆樹脂２０と、を備える。ガラスファイバ１０は、コア１２と、内クラッド１４と、トレンチ１６と、外クラッド１８と、を有する。ガラスファイバ１０の外径は、９９μｍ以上１０１μｍ以下である。被覆樹脂２０は、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物を含む。被覆樹脂２０の外径は、１６０μｍ以上１７０μｍ以下である。波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径は、７．２μｍ以上８．２μｍ以下である。半径１０ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。半径７．５ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
【選択図】図１
Description
本開示は、光ファイバに関する。
特許文献１には、外径１２５μｍの石英ガラス製光ファイバと、樹脂からなる被覆と、を備える外径２３０μｍ以下の光ファイバ心線が開示されている。この光ファイバ心線では、被覆厚を薄くすることで細径化が図られている。
上述の光ファイバ心線では、被覆厚が薄い。このため、光ファイバ心線がケーブル中に高密度に収容された際、側圧として被覆にかかる不規則な応力が光ファイバに伝わり易い。これによって、光ファイバが不規則に曲がり、マイクロベンド損失と呼ばれる伝送損失が増加するおそれがある。
そこで、細径化を図りつつ伝送損失を抑制可能な光ファイバを提供することを目的とする。
本開示の光ファイバは、ガラスファイバと、ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂と、を備える光ファイバであって、ガラスファイバは、コアと、コアの外周を覆う内クラッドと、内クラッドの外周を覆うトレンチと、トレンチの外周を覆う外クラッドと、を有し、内クラッドの屈折率は、コアの屈折率よりも低く、トレンチの屈折率は、内クラッドの屈折率よりも低く、外クラッドの屈折率は、トレンチの屈折率よりも高く、コアの屈折率よりも低く、ガラスファイバの外径は、９９μｍ以上１０１μｍ以下であり、被覆樹脂は、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物を含み、被覆樹脂の外径は、１６０μｍ以上１７０μｍ以下であり、波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径は、７．２μｍ以上８．２μｍ以下であり、半径１０ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、半径７．５ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
本開示によれば、細径化を図りつつ伝送損失を抑制可能な光ファイバを提供することができる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。一実施態様に係る光ファイバは、ガラスファイバと、ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂と、を備える光ファイバであって、ガラスファイバは、コアと、コアの外周を覆う内クラッドと、内クラッドの外周を覆うトレンチと、トレンチの外周を覆う外クラッドと、を有し、内クラッドの屈折率は、コアの屈折率よりも低く、トレンチの屈折率は、内クラッドの屈折率よりも低く、外クラッドの屈折率は、トレンチの屈折率よりも高く、コアの屈折率よりも低く、ガラスファイバの外径は、９９μｍ以上１０１μｍ以下であり、被覆樹脂は、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物を含み、被覆樹脂の外径は、１６０μｍ以上１７０μｍ以下であり、波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径は、７．２μｍ以上８．２μｍ以下であり、半径１０ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、半径７．５ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。一実施態様に係る光ファイバは、ガラスファイバと、ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂と、を備える光ファイバであって、ガラスファイバは、コアと、コアの外周を覆う内クラッドと、内クラッドの外周を覆うトレンチと、トレンチの外周を覆う外クラッドと、を有し、内クラッドの屈折率は、コアの屈折率よりも低く、トレンチの屈折率は、内クラッドの屈折率よりも低く、外クラッドの屈折率は、トレンチの屈折率よりも高く、コアの屈折率よりも低く、ガラスファイバの外径は、９９μｍ以上１０１μｍ以下であり、被覆樹脂は、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物を含み、被覆樹脂の外径は、１６０μｍ以上１７０μｍ以下であり、波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径は、７．２μｍ以上８．２μｍ以下であり、半径１０ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、半径７．５ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
上記の実施態様に係る光ファイバでは、ガラスファイバの外径が９９μｍ以上１０１μｍ以下である。このため、被覆樹脂の外径が１６０μｍ以上１７０μｍ以下であり、細径化が図られているにもかかわらず、被覆樹脂の厚さが確保される。したがって、側圧として被覆樹脂に不規則な応力がかかった場合でも、ガラスファイバが不規則に曲がることが抑制される。また、モードフィールド径が狭小化されているので、光の閉じ込めが強化される。これにより、マイクロベント損失が抑制される。よって、細径化を図りつつ伝送損失を抑制可能となる。
一実施形態において、ケーブルカットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下であり、波長１５３０ｎｍ以上１５６５ｎｍ以下における伝送損失は、０．３ｄＢ／ｋｍ以下であり、外径２８０ｍｍの円筒の外周を＃２４０のサンドペーパーで覆い、サンドペーパーに当接するように張力０．８Ｎで外周に光ファイバを巻付けたときの波長１５５０ｎｍにおける損失増加量は、１ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。この場合、波長１５５０ｎｍの光を低損失で伝送することができる。
一実施形態において、ケーブルカットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下であり、波長１３１０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下における伝送損失は、０．４ｄＢ／ｋｍ以下であり、外径２８０ｍｍの円筒の外周を＃２４０のサンドペーパーで覆い、サンドペーパーに当接するように張力０．８Ｎで外周に巻付けたときの波長１５５０ｎｍにおける損失増加量は、１ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。この場合、波長１５５０ｎｍの光を低損失で伝送することができる。
一実施形態において、波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径ＭＦＤ[μｍ]とケーブルカットオフ波長λcc[ｎｍ]との比であるＭＡＣ値（＝ＭＦＤ／λcｃ×１０００）は、６．９以下であってもよい。この場合、より確実にマイクロベント損失を抑制することができる。
一実施形態において、ガラスファイバを構成するガラスの仮想温度は、１６００℃以上１７００℃以下であってもよい。この場合、仮想温度の増加が抑制されているので、仮想温度と相関関係を有する伝送損失の増加が抑制されている。
一実施形態において、コアは、純シリカガラスにゲルマニウムが添加された材料からなり、内クラッド及び外クラッドは、純シリカガラスからなり、ＩＲスペクトルにおいて波数２５００ｃｍ−１以上３０００ｃｍ−１以下に吸収ピークを持っていてもよい。この場合、コアにゲルマニウムが添加されているので、コアと内クラッドとの間の比屈折率差を所定値以上とすることができる。また、内クラッド及び外クラッドが重水素処理に起因する吸収ピークを持っている。つまり、ガラスファイバの細径化に伴い増加した欠陥が重水素処理によって修復されているので、伝送損失を更に抑制可能となる。
一実施形態において、中心軸方向の引張強度は、０．６９ＧＰａよりも大きくてもよい。この場合、光ファイバの断線を抑制することができる。
一実施形態において、被覆樹脂は、ガラスファイバの外周を覆う第１被覆樹脂層と、第１被覆樹脂層の外周を覆う第２被覆樹脂層と、を有してもよい。この場合、効率よく耐マイクロベント損失特性を向上させることができる。
一実施形態において、第１被覆樹脂層のヤング率は、０．７ＭＰａ以下であり、第１被覆樹脂層の外径は、１２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、第２被覆樹脂層のヤング率は、８００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下であり、第２被覆樹脂層の外径は、１５０μｍ以上１７０μｍ以下であってもよい。この場合、効率よく耐マイクロベント損失特性を向上させることができる。
一実施形態において、被覆樹脂は、第２被覆樹脂層の外周を覆う着色樹脂層を更に有し、着色樹脂層の外径は、１６０μｍ以上１７０μｍ以下であってもよい。この場合、着色樹脂層により光ファイバの識別が容易となる。
一実施形態において、第２被覆樹脂層は、着色インクを含み、被覆樹脂の最外層を構成してもよい。この場合、第２被覆樹脂層により光ファイバの識別が容易となる。
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の光ファイバの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。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。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の光ファイバの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。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。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図１は、一実施形態に係る光ファイバの断面図及び屈折率分布を示す図である。図１に示されるように、本実施形態の光ファイバ１は、ガラスファイバ１０と、ガラスファイバ１０の外周を覆う被覆樹脂２０と、を備える。図１の断面図は、光ファイバ１の中心軸方向（光軸方向）に対して垂直な断面を表している。図１の屈折率分布の縦軸は、屈折率を示している。
ガラスファイバ１０は、光ファイバ１に導入された光を伝送する導光性の光伝送体である。ガラスファイバ１０は、ガラス製の部材であって、例えばシリカ（ＳｉＯ２）ガラスを基材（主成分）として構成される。ガラスファイバ１０を構成するガラスの仮想温度は、１６００℃以上１７００℃以下である。ガラスファイバ１０の外径（直径）は、９９μｍ以上１０１μｍ以下であり、一般的なガラスファイバの外径（１２５μｍ）よりも小さい。ガラスファイバ１０は、所定軸に沿って延びるコア１２と、コア１２の外周を覆う内クラッド１４と、内クラッド１４の外周を覆うトレンチ１６と、トレンチ１６の外周を覆う外クラッド１８と、を有する。コア１２、内クラッド１４、トレンチ１６、及び外クラッド１８は、同心円状に配置されている。
コア１２は、例えばガラスファイバ１０の中心軸線を含む領域に設けられている。コア１２の外径２ａは、例えば、５μｍ以上９μｍ以下である。内クラッド１４は、コア１２を囲む領域に設けられている。内クラッド１４は、コア１２の外周に接している。内クラッド１４の外径２ｂは、例えば、１２μｍ以上２０μｍ以下である。トレンチ１６は、内クラッド１４を囲む領域に設けられている。トレンチ１６は、内クラッド１４の外周に接している。トレンチ１６の外径２ｃは、例えば、２０μｍ以上４０μｍ以下である。外クラッド１８は、内クラッド１４を囲む領域に設けられている。外クラッド１８は、トレンチ１６の外周に接している。外クラッド１８の外径は、ガラスファイバ１０の外径と等しく、９９μｍ以上１０１μｍ以下である。
コア１２、内クラッド１４、トレンチ１６、及び外クラッド１８は、例えば、シリカガラスを基材（主成分）として構成される。コア１２は、例えば、純シリカガラスにゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された材料からなる。ここで、純シリカガラスとは、不純物を実質的に含まない。コア１２は、ＧｅＯ２及び／又はフッ素元素などが含まれたものであり得る。これに対し、内クラッド１４は、例えば、純シリカガラスからなる。これによって、コア１２の屈折率ｎ１よりも内クラッド１４の屈折率ｎ２が低くなり、コア１２と内クラッド１４との間の比屈折率差Δｎを所定値以上とすることができる。
トレンチ１６は、例えば、フッ素添加ガラスからなる。これによって、内クラッド１４の屈折率ｎ２よりもトレンチ１６の屈折率ｎ３が低くなり、内クラッド１４とトレンチ１６との間の比屈折率差Δｈを所定値以上とすることができる。
外クラッド１８は、例えば、純シリカガラスからなる。これによって、外クラッド１８の屈折率ｎ４は、トレンチ１６の屈折率ｎ３よりも高くなる。
被覆樹脂２０は、ガラスファイバ１０の外周を覆うプライマリ（primary）樹脂層２２（第１被覆樹脂層）と、プライマリ樹脂層２２の外周を覆うセカンダリ（secondary）樹脂層２４（第２被覆樹脂層）と、セカンダリ樹脂層２４の外周を覆う着色樹脂層２６と、を有する。ガラスファイバ１０、プライマリ樹脂層２２、セカンダリ樹脂層２４、及び着色樹脂層２６は、同心円状に配置されている。
プライマリ樹脂層２２は、外クラッド１８の外周面に接しており、外クラッド１８の全体を被覆する。プライマリ樹脂層２２のヤング率は、例えば、０．７ＭＰａ以下である。プライマリ樹脂層２２の外径は、例えば、１２０μｍ以上１４０μｍ以下である。
セカンダリ樹脂層２４は、プライマリ樹脂層２２の外周面に接しており、プライマリ樹脂層２２の全体を被覆する。セカンダリ樹脂層２４のヤング率は、例えば、８００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下である。セカンダリ樹脂層２４の外径は、例えば、１５０μｍ以上１７０μｍ以下である。
プライマリ樹脂層２２及びセカンダリ樹脂層２４は、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物からなる。つまり、被覆樹脂２０は、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物を含む。プライマリ樹脂層２２及びセカンダリ樹脂層２４に用いられる紫外線硬化性樹脂組成物は、例えばウレタンアクリレートである。ガラスファイバ１０にこれら樹脂組成物を塗布した後に、紫外線を照射し、樹脂組成物を硬化されることでプライマリ樹脂層２２及びセカンダリ樹脂層２４が形成される。
着色樹脂層２６は、セカンダリ樹脂層２４の外周面に接しており、セカンダリ樹脂層２４の全体を被覆する。着色樹脂層２６は、被覆樹脂２０の最外層を構成している。被覆樹脂２０の外径は、例えば１６０μｍ以上１７０μｍ以下である。着色樹脂層２６は、着色インクを含む樹脂組成物の硬化物からなる。
本実施形態の光ファイバ１では、例えば、ガラスファイバ１０の外径は１００μｍであり、プライマリ樹脂層２２の外径は１３０μｍであり、セカンダリ樹脂層２４の外径は１６０μｍであり、着色樹脂層２６の外径は１６５μｍである。
光ファイバ１の製造方法の一例について説明する。まず、光ファイバ母材を準備し、光ファイバ母材を線引きすることでガラスファイバを形成する。この工程は、線引炉で線引きされたガラスファイバを、線引炉よりも低い温度の加熱炉で徐冷する工程と、徐冷後のガラスファイバを重水素ガス雰囲気に曝す工程（重水素（Ｄ２）処理）と、を含む。なお、重水素処理の工程は、一連の線引き工程で実施しなくてもよく、線引終了後、別工程で実施してもよい。
最初に、光ファイバ母材を線引炉に入れて加熱溶融し、細径となったガラスファイバを線引炉から引き出す。その後、線引炉よりも低い温度の加熱炉で徐冷し、ある程度ガラスが硬化したところで、室温近くまで強制冷却する。
ガラスファイバの細径化によって線引き後の冷却速度が速くなると、ガラスファイバにおいて非架橋酸素欠乏欠陥（ＮＢＯＨＣ：NON-Bridging Oxygen Hole Center）が増加する。ＮＢＯＨＣは水素と結合し、Ｓｉ−ＯＨが生成される。水酸基（−ＯＨ）が生成されると、光ファイバ１の伝送損失が増加する。Ｄ２処理によれば、ＮＢＯＨＣが重水素と反応し、重水酸基（−ＯＤ）が生成される。重水酸基の吸収ピークは水酸基の吸収ピークとは異なるので、ガラスファイバの細径化による伝送損失の増加を抑制することができる。Ｄ２処理された光ファイバの内クラッド及び外クラッドは、ＩＲスペクトル（赤外分光法における赤外吸収スペクトル）において、Ｓｉ−ＯＤに起因する吸収ピークとして、波数２５００ｃｍ−１以上３０００ｃｍ−１以下に吸収ピークを持つ。なお、ＩＲスペクトルは、ThermoFisher Scientific製のThermoScientific Nicolet 8700など、一般的な測定機器で測定することができる。
次に、形成されたガラスファイバの表面に、紫外線硬化型樹脂組成物を塗布してプライマリ樹脂層２２となる層を形成し、当該層の表面に、紫外線硬化型樹脂組成物を塗布してセカンダリ樹脂層２４となる層を形成する。続いて、これらの層を紫外線照射によって硬化させ、プライマリ樹脂層２２及びセカンダリ樹脂層２４を形成する。なお、塗布の方法は上記に限らず、プライマリ樹脂層を塗布した後に紫外線照射を行って硬化させ、その後セカンダリ樹脂層を塗布し、硬化させてもよい。この方法では、まず、紫外線硬化型樹脂組成物を塗布してプライマリ樹脂層２２となる層を形成し、紫外線照射によって硬化させてプライマリ樹脂層２２を形成する。続いて、プライマリ樹脂層２２の表面に、紫外線硬化型樹脂組成物を塗布してセカンダリ樹脂層２４となる層を形成し、紫外線照射によって硬化させてセカンダリ樹脂層２４を形成する。
次に、セカンダリ樹脂層２４の表面に着色樹脂層２６を形成し、光ファイバを得る。なお、着色樹脂層は、線引工程とは別工程で形成してもよい。
続いて、得られた光ファイバにスクリーニング試験を施す。このスクリーニング試験では、光ファイバを中心軸方向に０．６９ＧＰａで引っ張り、１％の伸び歪を生じさせる。例えば、ガラスファイバの表面に傷が存在すると、光ファイバがその部分で断線する。このスクリーニング試験で断線しなかった部分、すなわち、中心軸方向の引張強度が０．６９ＧＰａよりも大きい部分が、光ファイバ１とされる。
以上のようにして得られた光ファイバ１では、ガラスファイバ１０の外径が９９μｍ以上１０１μｍ以下である。このため、被覆樹脂２０の外径が１６０μｍ以上１７０μｍ以下であり、細径化が図られているにもかかわらず、被覆樹脂２０の厚さが確保される。したがって、側圧として被覆樹脂２０に不規則な応力がかかった場合でも、ガラスファイバ１０が不規則に曲がることが抑制される。また、光ファイバ１では、波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径は、７．２μｍ以上８．２μｍ以下であり、７．７μｍ中心に狭小化されている。これにより、マイクロベント損失が抑制される。よって、細径化を図りつつ伝送損失を抑制可能となる。なお、モードフィールド径は、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎ−Ｉの定義による。
上述のように、プライマリ樹脂層２２及びセカンダリ樹脂層２４は、線引きされたガラスファイバ１０の表面に樹脂組成物を塗布し、当該樹脂組成物を硬化させることによって形成される。プライマリ樹脂層２２及びセカンダリ樹脂層２４の厚さが薄い場合、ガラスファイバを高線速で線引きした際に樹脂組成物がガラスファイバに追従できず、いわゆる塗布切れとなる場合がある。光ファイバ１では、被覆樹脂２０の厚さが確保されているので、塗布切れが抑制される。これにより、安定して光ファイバ１を製造することができる。
上述のスクリーニング試験では、ローラーとキャプスタンベルトによって光ファイバが強く挟まれる。このとき、光ファイバの表面に固い異物が付着していると、異物が樹脂被覆膜を突き破ってガラスファイバの表面に傷がつき、断線の原因となるおそれがある。光ファイバ１は、通常一定の長さ（定尺）で出荷される。断線頻度が増えると定尺に満たず、出荷できない端尺の光ファイバ１が増える。これにより、歩留りが低下し、製造コストが増加する。光ファイバ１では、被覆樹脂２０の厚さが確保されるので、異物によるガラスファイバの表面の傷の発生が抑制される。この結果、断線が抑制され、光ファイバ１の歩留りが向上するので、製造コストを抑制することができる。
光ファイバ１が半径１０ｍｍのマンドレルに巻付けられたとき、すなわち、光ファイバ１が半径１０ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。また、光ファイバ１が半径７．５ｍｍのマンドレルに巻付けられたとき、すなわち、光ファイバ１が半径７．５ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。
光ファイバ１のケーブルカットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下である。光ファイバ１の波長１５３０ｎｍ以上１５６５ｎｍ以下における伝送損失は、０．３ｄＢ／ｋｍ以下である。外径２８０ｍｍのボビン（円筒）の外周を＃２４０のサンドペーパーで覆い、当該サンドペーパーに当接するように張力０．８Ｎで光ファイバ１をボビンの外周に巻付けたときの波長１５５０ｎｍにおける損失増加量（サンドペーパー側圧ロス増）は、１ｄＢ／ｋｍ以下である。したがって、光ファイバ１によれば、波長１５５０ｎｍの光を低損失で伝送することができる。波長１５５０ｎｍは、一般的に広く使用されているので、既存の送受信装置を交換する必要がなく、低コストで通信網を構築することができる。
若しくは、光ファイバ１のケーブルカットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下である。光ファイバ１の波長１３１０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下における伝送損失は、０．４ｄＢ／ｋｍ以下である。外径２８０ｍｍのボビン（円筒）の外周を＃２４０のサンドペーパーで覆い、当該サンドペーパーに当接するように張力０．８Ｎで光ファイバ１をボビンの外周に巻付けたときの波長１３１０ｎｍにおける損失増加量は、１ｄＢ／ｋｍ以下である。したがって、光ファイバ１によれば、波長１３１０ｎｍの光を低損失で伝送することができる。波長１３１０ｎｍは、一般的に広く使用されているので、既存の送受信装置を交換する必要がなく、低コストで通信網を構築することができる。
光ファイバ１では、波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径ＭＦＤ[μｍ]とケーブルカットオフ波長λcc[ｎｍ]との比であるＭＡＣ値（＝ＭＦＤ／λcｃ×１０００）は、６．９以下である。ＭＡＣ値は、マイクロベント損失と相関関係を有し、ＭＡＣ値が小さいほど、マイクロベント損失が抑制される。したがって、光ファイバ１によれば、より確実にマイクロベント損失を抑制することができる。波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径ＭＦＤの上限値は、例えば８．１μｍである。ケーブルカットオフ波長λccの下限値は、例えば１１８０ｎｍである。
ガラスファイバ１０の細径化によって線引き後の冷却速度が速くなるので、高線速での線引きが可能となり、生産性が向上する。線引き後の冷却速度が速くなると、仮想温度が高くなる。仮想温度は、伝送損失と相関関係を有し、仮想温度が小さいほど、伝送損失が抑制される。光ファイバ１では、ガラスファイバ１０を構成するガラスの仮想温度は、１６００℃以上１７００℃以下である。このように、光ファイバ１では、仮想温度の増加が抑制されているので、伝送損失の増加が抑制されている。
仮想温度は、ラマン分光によって測定できることが知られている。この方法ではファイバ端面に波長５３２ｎｍのレーザ光を集光し、発生したラマン散乱光の周波数スペクトルを測定する。測定されたスペクトルから、石英ガラスに固有のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ変角振動に起因する幅広いω３ピーク（８００ｃｍ−１）と、３員環の伸縮振動に起因するＤ２ピーク（６０５ｃｍ−１）との面積比（Ｄ２／ω３）を算出する。算出されたＤ２／ω３とガラスの仮想温度との間には、線形の相関関係があることが知られている。したがって、その相関関係によりファイバの仮想温度を求めることができる。
光ファイバ１では、コア１２にゲルマニウムが添加されているので、コア１２と内クラッド１４との間の比屈折率差を所定値以上とすることができる。このように、コア１２は、純シリカガラスにゲルマニウムが添加された材料からなり、内クラッド１４は、純シリカガラスからなるので、従来の汎用シングルモード光ファイバと同じ製造設備、製造プロセルによって光ファイバ１を製造することができる。よって、初期投資を抑制することができる。
光ファイバ１では、ＩＲスペクトルにおいて、内クラッド１４が重水素処理に起因する吸収ピークとして、波数２５００ｃｍ−１以上３０００ｃｍ−１以下に吸収ピークを持っている。したがって、ガラスファイバ１０の細径化に伴い増加した欠陥（ＮＢＯＨＣ）が重水素処理によって修復されている。これにより、伝送損失を更に抑制可能となる。
光ファイバ１は、中心軸方向に０．６９ＧＰａで引っ張るスクリーニング試験を経て製造されるので、光ファイバ１の中心軸方向の引張強度は、０．６９ＧＰａよりも大きい。これにより、光ファイバ１の断線を抑制することができる。
被覆樹脂２０は、プライマリ樹脂層２２と、セカンダリ樹脂層２４と、を有する。このため、例えば、プライマリ樹脂層２２を低ヤング率の材料により構成し、セカンダリ樹脂層２４を高ヤング率の材料により構成する等して、効率よく耐マイクロベント損失特性を向上させることができる。
プライマリ樹脂層２２のヤング率は、０．７ＭＰａ以下である。プライマリ樹脂層２２の外径は、１２０μｍ以上１４０μｍ以下である。セカンダリ樹脂層２４のヤング率は、８００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下である。セカンダリ樹脂層２４の外径は、１５０μｍ以上１７０μｍ以下である。これにより、効率よく耐マイクロベント損失特性を向上させることができる。
被覆樹脂２０は、着色樹脂層２６を有しているので、着色樹脂層２６により光ファイバ１の識別が容易となる。なお、着色樹脂層２６を線引き工程で形成すれば、着色樹脂層２６を形成する工程を省略することができるので、生産性が向上する。
本発明は上述した実施形態に限らず、様々な変形が可能である。
図２は、変形例に係る光ファイバの断面図及び屈折率分布を示す図である。図２に示されるように、変形例に係る光ファイバ１Ａは、着色樹脂層２６を有さず、セカンダリ樹脂層２４の代わりにセカンダリ樹脂層２４Ａを有している点で、実施形態に係る光ファイバ１と相違している。セカンダリ樹脂層２４Ａは、着色インクを含み、被覆樹脂２０の最外層を構成している点で、セカンダリ樹脂層２４と相違している。光ファイバ１Ａでは、例えば、ガラスファイバ１０の外径は１００μｍであり、プライマリ樹脂層２２の外径は１３５μｍであり、セカンダリ樹脂層２４Ａの外径は１６５μｍである。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。
実施例１〜４及び比較例に係る光ファイバの諸元及び特性を表１に示す。
実施例１，３に係る光ファイバは、上記実施形態に係る光ファイバ１に対応する形態を有している。実施例２，４に係る光ファイバは、上記変形例に係る光ファイバ１Ａに対応した形態を有している。比較例に係る光ファイバは、上記変形例に係る光ファイバ１Ａと同様に、着色樹脂層を有さず、セカンダリ樹脂層が着色インクを含み、被覆樹脂の最外層を構成する形態を有している。
表１に示されるように、比較例に係る光ファイバでは、ガラスファイバの外径（クラッド直径）は１２５μｍであり、被覆樹脂の外径（セカンダリ樹脂層外径）は１６５μｍである。よって、比較例に係る光ファイバにおける被覆樹脂の厚さは略２０μｍである。これに対して、実施例１〜４に係る光ファイバでは、ガラスファイバの外径（クラッド直径）は１００μｍであり、被覆樹脂の外径（着色樹脂層外径又はセカンダリ樹脂層外径）は１６５μｍである。よって、実施例１〜４に係る光ファイバにおける被覆樹脂の厚さは略３２．５μｍであり、比較例に係る光ファイバにおける被覆樹脂の厚さよりも厚い。
比較例に係る光ファイバでは、波長１３１０ｎｍにおけるサンドペーパー側圧ロス増（外径２８０ｍｍのボビンの外周を＃２４０のサンドペーパーで覆い、当該サンドペーパーに当接するように張力０．８Ｎで光ファイバ１をボビンの外周に巻付けたときの波長１３１０ｎｍにおける損失増加量）は１．８ｄＢ／ｋｍであり、波長１５５０ｎｍにおける損失増加量）は４．１ｄＢ／ｋｍであった。これに対し、実施例１〜４に係る光ファイバでは、波長１３１０ｎｍ及び波長１５５０ｎｍにおけるサンドペーパー側圧ロス増がいずれも１ｄＢ／ｋｍ以下であった。
比較例に係る光ファイバでは、光ファイバを中心軸方向に０．６９ＧＰａで引っ張り、１％の伸び歪を生じさせるスクリーニング試験における光ファイバの断線頻度が１２回／ｋｍであった。これに対し、実施例１〜４に係る光ファイバでは、このスクリーニング試験における光ファイバの断線頻度がいずれも０．０１回／ｋｍ未満であった。
このように、比較例に係る光ファイバと比較して、実施例１〜４に係る光ファイバでは、被覆樹脂の厚さが確保されているので、サンドペーパー側圧ロス増及びスクリーニング試験の断線頻度が抑制された。
１，１Ａ…光ファイバ、１０…ガラスファイバ、１２…コア、１４…内クラッド、１６…トレンチ、１８…外クラッド、２０…被覆樹脂、２２…プライマリ樹脂層（第１被覆樹脂層）、２４，２４Ａ…セカンダリ樹脂層（第２被覆樹脂層）、２６…着色樹脂層。
Claims (11)
- ガラスファイバと、前記ガラスファイバの外周を覆う被覆樹脂と、を備える光ファイバであって、
前記ガラスファイバは、コアと、前記コアの外周を覆う内クラッドと、前記内クラッドの外周を覆うトレンチと、前記トレンチの外周を覆う外クラッドと、を有し、
前記内クラッドの屈折率は、前記コアの屈折率よりも低く、
前記トレンチの屈折率は、前記内クラッドの屈折率よりも低く、
前記外クラッドの屈折率は、前記トレンチの屈折率よりも高く、前記コアの屈折率よりも低く、
前記ガラスファイバの外径は、９９μｍ以上１０１μｍ以下であり、
前記被覆樹脂は、紫外線硬化型樹脂組成物の硬化物を含み、
前記被覆樹脂の外径は、１６０μｍ以上１７０μｍ以下であり、
波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径は、７．２μｍ以上８．２μｍ以下であり、
半径１０ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、
半径７．５ｍｍの円環状に巻回されたときの波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失は、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である、光ファイバ。 - ケーブルカットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下であり、
波長１５３０ｎｍ以上１５６５ｎｍ以下における伝送損失は、０．３ｄＢ／ｋｍ以下であり、
外径２８０ｍｍの円筒の外周を＃２４０のサンドペーパーで覆い、前記サンドペーパーに当接するように張力０．８Ｎで前記外周に前記光ファイバを巻付けたときの波長１５５０ｎｍにおける損失増加量は、１ｄＢ／ｋｍ以下である、請求項１に記載の光ファイバ。 - ケーブルカットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下であり、
波長１３１０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下における伝送損失は、０．４ｄＢ／ｋｍ以下であり、
外径２８０ｍｍの円筒の外周を＃２４０のサンドペーパーで覆い、前記サンドペーパーに当接するように張力０．８Ｎで前記外周に巻付けたときの波長１５５０ｎｍにおける損失増加量は、１ｄＢ／ｋｍ以下である、請求項１に記載の光ファイバ。 - 波長１３１０ｎｍの光に対するモードフィールド径ＭＦＤ[μｍ]とケーブルカットオフ波長λcc[ｎｍ]との比であるＭＡＣ値（＝ＭＦＤ／λcｃ×１０００）は、６．９以下である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光ファイバ。
- 前記ガラスファイバを構成するガラスの仮想温度は、１６００℃以上１７００℃以下である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光ファイバ。
- 前記コアは、純シリカガラスにゲルマニウムが添加された材料からなり、
前記内クラッド及び前記外クラッドは、純シリカガラスからなり、ＩＲスペクトルにおいて波数２５００ｃｍ−１以上３０００ｃｍ−１以下に吸収ピークを持つ、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光ファイバ。 - 中心軸方向の引張強度は、０．６９ＧＰａよりも大きい、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光ファイバ。
- 前記被覆樹脂は、前記ガラスファイバの外周を覆う第１被覆樹脂層と、前記第１被覆樹脂層の外周を覆う第２被覆樹脂層と、を有する、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光ファイバ。
- 前記第１被覆樹脂層のヤング率は、０．７ＭＰａ以下であり、
前記第１被覆樹脂層の外径は、１２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、
前記第２被覆樹脂層のヤング率は、８００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下であり、
前記第２被覆樹脂層の外径は、１５０μｍ以上１７０μｍ以下である、請求項８に記載の光ファイバ。 - 前記被覆樹脂は、前記第２被覆樹脂層の外周を覆う着色樹脂層を更に有し、
前記着色樹脂層の外径は、１６０μｍ以上１７０μｍ以下である、請求項９に記載の光ファイバ。 - 前記第２被覆樹脂層は、着色インクを含み、前記被覆樹脂の最外層を構成する、請求項８に記載の光ファイバ。
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