JP6615905B2 - ドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバ - Google Patents
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Description
本発明は、光通信技術分野に関し、具体的にはドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバに関する。
光ファイバ製造において、現在注目されている新型の単一モード光ファイバは主に二種類ある。一つは、減衰係数が低く、互換性に優れた極低減衰のＧ．６５２光ファイバで、代表的な未来の新型光ファイバの一種である。もう一つは、大きな有効面積を有するＧ．６５４光ファイバで、光ファイバの有効面積を増加させることで、光ファイバ伝送における非線形効果が抑えられ、長距離大容量伝送システムに適切である。
光ファイバ製造メーカーにとって、極低減衰Ｇ．６５２光ファイバと大有効面積Ｇ．６５４光ファイバのいずれも光ファイバ減衰係数を低下させる有効な方法と製造コスト低減が大きな課題である。その困難さは以下の三点にある。
１）減衰を低下させる方法
現在の主な方法では、製造工程においてガラスの成分と熱力学の変化を制御することで、光ファイバのレイリー散乱係数を低下させる。
２）光ファイバ製造工程の容易化と制御可能化及び製造コストの低減
現在は極低減衰工程の制御が複雑で、特に一般的な極低減衰の純石英設計では、光ファイバ全反射を得るために、クラッド層にはフッ素ドーピング外部クラッド層を利用し、製造工程が複雑で、光ファイバの製造コストに大きな影響を及ぼす。
３）極低減衰係数を得ると同時に、光ファイバの各光学パラメータがＩＴＵ−Ｔ標準の規制を満たすべき点。ＭＦＤ、色分散、カットオフ波長、ベンド性能などは標準規制範囲内に制限され、即ち、光ファイバの極低減衰性能を保証すると同時に、他の光学パラメータが相応範囲内に制限される。
１）減衰を低下させる方法
現在の主な方法では、製造工程においてガラスの成分と熱力学の変化を制御することで、光ファイバのレイリー散乱係数を低下させる。
２）光ファイバ製造工程の容易化と制御可能化及び製造コストの低減
現在は極低減衰工程の制御が複雑で、特に一般的な極低減衰の純石英設計では、光ファイバ全反射を得るために、クラッド層にはフッ素ドーピング外部クラッド層を利用し、製造工程が複雑で、光ファイバの製造コストに大きな影響を及ぼす。
３）極低減衰係数を得ると同時に、光ファイバの各光学パラメータがＩＴＵ−Ｔ標準の規制を満たすべき点。ＭＦＤ、色分散、カットオフ波長、ベンド性能などは標準規制範囲内に制限され、即ち、光ファイバの極低減衰性能を保証すると同時に、他の光学パラメータが相応範囲内に制限される。
上記三点において、まず、光ファイバの減衰を説明する。６００ｎｍ〜１６００ｎｍにおける石英光ファイバの減衰は主にレイリー散乱がもたらし、レイリー散乱による減衰ａＲは、以下の方程式により定義される。
λは波長（μｍ）で，Ｒはレイリー散乱係数（ｄＢ／ｋｍ／μｍ４）で、Ｐは光強度で、Ｂは対応する定数である。レイリー散乱係数Ｒが確定されると、レイリー散乱による減衰ａＲ（ｄＢ／ｋｍ）が得られる。レイリー散乱は、密度変動と濃度変動によって生じるので、レイリー散乱係数Ｒは、Ｒ＝Ｒｄ＋Ｒｃにより定義される。
Ｒｄは密度変動によるレイリー散乱係数変動で、Ｒｃは濃度変動によるレイリー散乱係数変動である。Ｒｃは濃度変動因子で、光ファイバのガラス部分のドーピング濃度に影響され、ゲルマニウム（Ｇｅ素）とフッ素、または他のドーピングが少ないほど、Ｒｃは低い。これが、国外メーカーが純石英コア層設計で極低減衰性能を実現する理由である。
λは波長（μｍ）で，Ｒはレイリー散乱係数（ｄＢ／ｋｍ／μｍ４）で、Ｐは光強度で、Ｂは対応する定数である。レイリー散乱係数Ｒが確定されると、レイリー散乱による減衰ａＲ（ｄＢ／ｋｍ）が得られる。レイリー散乱は、密度変動と濃度変動によって生じるので、レイリー散乱係数Ｒは、Ｒ＝Ｒｄ＋Ｒｃにより定義される。
Ｒｄは密度変動によるレイリー散乱係数変動で、Ｒｃは濃度変動によるレイリー散乱係数変動である。Ｒｃは濃度変動因子で、光ファイバのガラス部分のドーピング濃度に影響され、ゲルマニウム（Ｇｅ素）とフッ素、または他のドーピングが少ないほど、Ｒｃは低い。これが、国外メーカーが純石英コア層設計で極低減衰性能を実現する理由である。
しかし、レイリー散乱係数のもう一つパラメータＲｄに注目すべきである。Ｒｄはガラスの仮想温度ＴＦに関連し、ガラスの構造変化と温度変化により変化する。ガラスの仮想温度ＴＦは、ガラス構造を表す物理パラメータであり、温度Ｔ'から室温までガラスを急速に冷却させてもガラスの構造が変化せず、ある均衡状態になる温度である。Ｔ'＞Ｔｆ（ガラスの軟化温度）の場合、ガラス粘性が比較的低いため、ガラス構造を調整しやすく、ガラスがいつも均衡状態にあるので、ＴＦ＝Ｔ'となる。Ｔ'＜Ｔｇ（ガラスの変換温度）の場合、ガラス粘性が比較的高いため、ガラス構造を調整しにくく、ガラス構造調整が温度変化に遅れるので、ＴＦ＞Ｔ'となる。Ｔｇ＜Ｔ'＜Ｔｆの場合、ガラスの均衡状態になるまでにかかる時間が比較的短く、ガラスの成分と冷却速度に関連するから、ＴＦ＞Ｔ'またはＴＦ＜Ｔ'となる。
純シリコンコア層設計の場合、光ファイバの全反射を保証するには、比較的低い屈折率のフッ素ドーピング内部クラッド層を利用して、コア層と内部クラッド層との十分な屈折率差を確保する。純シリコンコア層部分の粘性が比較的高く、大量のフッ素ドーピングをした内部クラッド層部分の粘性が比較的低いため、光ファイバの構造粘性のマッチングが不均衡になり、純シリコンコア層の光ファイバの仮想温度が急速に上がり、Ｒｄを増加させる。よって、Ｒｃの低下によるメリットを相殺して、光ファイバの減衰を逆に増加させられる。
上記の説明によって、コア層のドーピング低減で極低減衰係数を得られないことが分かる。この問題を解決するため、特許文献１において、コア層にアルカリ金属を入れる方法が採用され、コア層を純シリコン層にした上に、光ファイバのコア層部分の粘性とコア層構造緩和時間を変えることで、粘性不均衡によるＲｄ増加問題を解決し、光ファイバのレイリー散乱係数を低下させている。しかしながら、この方法は光ファイバの減衰を有効に低減できるが、製造工程が比較的複雑で、母材ロッドをバッチ処理すべきである。しかも、アルカリ金属ドーピング濃度の制御要求が非常に厳しく、光ファイバの大量製造に不利である。
一種の光ファイバ設計が提案された特許文献２（中国特許出願番号２０１３１０３９４４０４）においては、さらに低いレイリー散乱係数を得るために、代表的なステップ・インデックス型光ファイバが用いられ、ベンド性能向上ための埋め込みクラッド層を利用せず、コア層へのゲルマニウム（Ｇｅ素）の添加が行われないため、母材ロッドを製造する時に粘性の不一致が発生し、光ファイバの減衰とベンド性能が比較的低い。
一種の光ファイバ設計が提案された特許文献３（国際出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２２５３３）においては、より低いレイリー散乱係数を得るために、純シリコンコアの設計が採用され、コア層へのゲルマニウム（Ｇｅ素）とフッ素の共添加が行われず、フッ素を添加したＳｉＯ２を外部クラッド層とする。この純シリコンコア設計においては、光ファイバにおける複雑な粘性マッチングが必要で、高速の線引きで光ファイバの内部欠陥による減衰増加を避けるために、線引き工程において非常に遅い速度が要求され、製造工程が非常に複雑である。
上記の説明によって、減衰係数を低下させるために、純シリコンコア設計またはＧｅ素不添加のコア設計が用いられる場合、光ファイバのＲｄ増加を低減させ、外部クラッド層の粘性と取り合わせ、コア層材料成分を厳密に制御すべきことが分かる。
コア層材料の成分制御、特に、内部へのアルカリ金属添加または光ファイバの仮想温度を低下させる元素の添加は、実施工程の角度から見ると複雑であるから、光ファイバの製造コストを増加させることはよく知られている。純シリコンコア層にアルカリ金属を添加する以外に、外部クラッド層と内部クラッド層の粘性設計で同じ効果を得るかどうかについて、研究されている。光ファイバの仮想温度が外部クラッド層の材料成分に影響され、外部クラッド層と内部クラッド層の粘性設計で、特に光ファイバーのガラス部分の最外層に金属イオンを導入することで、光ファイバの各部分材料の緩和時間を変え、そして光ファイバの仮想温度を変えることができる。よって、非純シリコンコア工程において、光ファイバの各部分の合理的な粘性設計により、簡単なコア層製造方法を提供し、極低減衰光ファイバを実現できる。
極低減衰光ファイバを実現する際のもう一つの問題はコスト低減である。従来の極低減衰単一モード光ファイバは、全フッ素ドーピングの外部クラッド層設計を利用している。光ファイバの光学角度から見ると、このような設計は比較的簡単で、外部クラッド層と内部クラッド層との屈折率差を保証する限り、光ファイバの全反射要求を満たすことができる。しかし、極低減衰光ファイバの製造コストを制限する要素は主に三点ある。第一：主流になっているアルカリ金属工程の製造コストが高く、効率が悪い。第二：全フッ素ドーピング設計の母材ロッドは、サイズが比較的小さく、線引き工程が複雑である。第三：全フッ素ドーピング設計の光ファイバは、全フッ素ドーピング工程の製造コストが非常に高い。商品の市場価格で計算すれば、全フッ素ドーピングスリーブの価格は、純シリカスリーブの５〜８倍である。フッ素ドーピング材料コストと純シリカ材料コストとの比率を６倍とする場合、合理的な工程設計で全フッ素ドーピング層の厚さを薄くにすれば、光ファイバの製造コストが著しく低下する。光ファイバの径が３０μｍ〜８０μｍの範囲においてはフッ素ドーピング材料を使用して、径が８０μｍ〜１２５μｍの範囲においては汎用シリカを使用する設計は、従来の全フッ素ドーピング材料を使用する極低減衰光ファイバに比べて、コストが４０％低下する。径が３０μｍ〜６０μｍの範囲においてはフッ素ドーピング材料を使用して、径が６０μｍ〜１２５μｍの範囲においては汎用シリカを使用する設計は、コストが６５％低下する。
上記の説明によって、純シリコンコア層と一部のフッ素ドーピングクラッド層で極低減衰光ファイバの設計が可能であるが、上記二つの問題に制限されるため、このような設計における光ファイバーパラメータの制御が最後の挑戦である。
フッ素をドープしない純シリコンをクラッド層とする場合、三つの問題がある。
第一：基本モードのカットオフを抑える。外部クラッド層とコア層材料との屈折率差がとても小さいため、光ファイバの基本モードが外に漏れることがあり、光ファイバの減衰に影響を与える。フッ素をドープしないクラッド層の光ファイバは、外部クラッド層とコア層の中間位置での合理的な屈折率分布設計で、基本モード漏れを抑えることが必要である。
第二：粘性マッチを考慮する。外部クラッド層に粘性マッチ設計をしないと、内部クラッド層およびコア層との粘性傾斜がマッチせず、界面における欠如と仮想温度上昇などの問題が起きるため、光ファイバの減衰を増加させる。
第三：光学屈折率分布マッチを考慮する。純シリカグラスを外部クラッド層とすると、粘性マッチ設計において、各部分のドーピング濃度が限定される。光ファイバの光学パラメータがＧ．６５２とＧ．６５４光ファイバの要求を満たす。すなわち光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）、色分散およびベンド性能が標準の要求を満たし、光学屈折率分布設計をも考慮すべきである。よって、粘性設計の時、光ファイバの総合設計を考慮すべきであるため、工程を実現するのはさらに困難である。
第一：基本モードのカットオフを抑える。外部クラッド層とコア層材料との屈折率差がとても小さいため、光ファイバの基本モードが外に漏れることがあり、光ファイバの減衰に影響を与える。フッ素をドープしないクラッド層の光ファイバは、外部クラッド層とコア層の中間位置での合理的な屈折率分布設計で、基本モード漏れを抑えることが必要である。
第二：粘性マッチを考慮する。外部クラッド層に粘性マッチ設計をしないと、内部クラッド層およびコア層との粘性傾斜がマッチせず、界面における欠如と仮想温度上昇などの問題が起きるため、光ファイバの減衰を増加させる。
第三：光学屈折率分布マッチを考慮する。純シリカグラスを外部クラッド層とすると、粘性マッチ設計において、各部分のドーピング濃度が限定される。光ファイバの光学パラメータがＧ．６５２とＧ．６５４光ファイバの要求を満たす。すなわち光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）、色分散およびベンド性能が標準の要求を満たし、光学屈折率分布設計をも考慮すべきである。よって、粘性設計の時、光ファイバの総合設計を考慮すべきであるため、工程を実現するのはさらに困難である。
以下は、本発明に言及される一部の用語の定義と説明である。
ｐｐｍとは百万分率を表す重量単位である。
光ファイバのコア軸線から数え、屈折率の変化に応じて、軸線に最も近い層をコア層、光ファイバの最も外の層、即ち純シリカ層を光ファイバの外部クラッド層と定義する。
光ファイバの各層の相対屈折率Δｎｉは、以下の方程式により定義される。
Δｎｉ＝（（ｎｉ−ｎｃ）／ｎｃ）×１００％
ここで、ｎｉは、光ファイバの特定位置での屈折率であり、ｎｃは、クラッド層の屈折率、即ちゲルマニウム（Ｇｅ）またはフッ素をドープしていない純シリカの屈折率である。
光ファイバコア層のゲルマニウムドーピングによる屈折率寄与度ΔＧｅは、以下の方程式により定義される。
ΔＧｅ＝（（ｎＧｅ−ｎｃ）／ｎｃ）×１００％
ここで、ｎＧｅは、ゲルマニウム（Ｇｅ）が純石英にドープすることで、コア層の石英ガラスの屈折率の変化量であり、ｎｃは、外部クラッド層の屈折率で、即ちゲルマニウムまたはフッ素をドープしていない純石英の屈折率である。
光ファイバのコア軸線から数え、屈折率の変化に応じて、軸線に最も近い層をコア層、光ファイバの最も外の層、即ち純シリカ層を光ファイバの外部クラッド層と定義する。
光ファイバの各層の相対屈折率Δｎｉは、以下の方程式により定義される。
Δｎｉ＝（（ｎｉ−ｎｃ）／ｎｃ）×１００％
ここで、ｎｉは、光ファイバの特定位置での屈折率であり、ｎｃは、クラッド層の屈折率、即ちゲルマニウム（Ｇｅ）またはフッ素をドープしていない純シリカの屈折率である。
光ファイバコア層のゲルマニウムドーピングによる屈折率寄与度ΔＧｅは、以下の方程式により定義される。
ΔＧｅ＝（（ｎＧｅ−ｎｃ）／ｎｃ）×１００％
ここで、ｎＧｅは、ゲルマニウム（Ｇｅ）が純石英にドープすることで、コア層の石英ガラスの屈折率の変化量であり、ｎｃは、外部クラッド層の屈折率で、即ちゲルマニウムまたはフッ素をドープしていない純石英の屈折率である。
本発明の解決しようとする技術問題は、ドーピング最適化により極低減衰の単一モード光ファイバを提供することである。光ファイバの各部分の粘性と導波管構造の最適化設計によって、極低減衰性能を実現し、製造工程を簡易にし、コストを低下させる。
本発明は、以上の問題を解決するために、以下の技術手段を採用する。
コア層とクラッド層を含む光ファイバにおいて、前記コア層は、フッ素含量が０．５ｗｔ％以下であり、ゲルマニウムドーピングによる相対屈折率寄与度が０．１２％以下であり、相対屈折率差Δｎ１が０．１２％以下であり、コア層の外部には、内側から外側へ順に、フッ素含量が０．５〜１．５ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ２が−０．１４％以下である内部クラッド層、フッ素含量が１〜３ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ３が−０．２５％以下である陥没内部クラッド層、フッ素含量が０．５〜２ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ４が−０．１４％以下である補助的外部クラッド層、及び純シリカガラス層又は金属ドーピングシリカガラス層である外部クラッド層が被覆される。
コア層とクラッド層を含む光ファイバにおいて、前記コア層は、フッ素含量が０．５ｗｔ％以下であり、ゲルマニウムドーピングによる相対屈折率寄与度が０．１２％以下であり、相対屈折率差Δｎ１が０．１２％以下であり、コア層の外部には、内側から外側へ順に、フッ素含量が０．５〜１．５ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ２が−０．１４％以下である内部クラッド層、フッ素含量が１〜３ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ３が−０．２５％以下である陥没内部クラッド層、フッ素含量が０．５〜２ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ４が−０．１４％以下である補助的外部クラッド層、及び純シリカガラス層又は金属ドーピングシリカガラス層である外部クラッド層が被覆される。
上記技術手段において、外部クラッド層にドープした金属不純物は、アルミニウムとアルカリ金属を含み、金属不純物含量が２５ｐｐｍ以下であり、その中、アルミニウム含量が１〜１８ｐｐｍであり、アルカリ金属含量が２ｐｐｍ以下である。
上記技術手段において、アルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、カリウムのいずれか一種又は複数種を含む。
上記技術手段において、金属不純物はさらに、鉄、カルシウム、マグネシウム、チタニウムのいずれか一種又は複数種を含む。
上記技術手段において、前記コア層は、半径ｒ１が４.０〜６．０μｍである。
上記技術手段において、前記内部クラッド層は、半径ｒ２が１０〜１４μｍであり、前記陥没内部クラッド層は、半径ｒ３が１２．５〜１７μｍであり、前記補助的外部クラッド層は、半径ｒ４が４０〜５０μｍである。
上記技術手段において、前記コア層は、相対屈折率差Δｎ１が−０．０８％〜０．１２％であり、前記内部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ２が−０．３５％〜−０．１４％であり、前記陥没内部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ３が−０．７５％〜−０．２５％であり、前記補助的外部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ４が−０．５６％〜−０．１４％である。
上記技術手段において、前記外部クラッド層は、直径が１２５μｍである。
上記技術手段において、前記光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける減衰係数が０．１７５ｄＢ／ｋｍ以下であり、好ましくは０．１７０ｄＢ／ｋｍ以下である。
本発明の利点は、以下である。
１）独自の粘性マッチングと導波管構造の最適化設計である。コア層にゲルマニウムとフッ素を共添加し、コア層粘性を低下させ、コア層を内部クラッド層と陥没内部クラッド層とにマッチングさせ、金属をドープした粘性マッチ外部クラッド層と結合することで、光ファイバの仮想温度を低下させ、極低減衰性能を実現する。
２）陥没内部クラッド層設計で、基本モード漏れを抑制する。
３）外部クラッド層に純シリカの設計が採用され、光ファイバの生産コストを低減させる。
４）コア層にアルカリ金属材料を使用せず、工程制御の困難程度を低下させる。
１）独自の粘性マッチングと導波管構造の最適化設計である。コア層にゲルマニウムとフッ素を共添加し、コア層粘性を低下させ、コア層を内部クラッド層と陥没内部クラッド層とにマッチングさせ、金属をドープした粘性マッチ外部クラッド層と結合することで、光ファイバの仮想温度を低下させ、極低減衰性能を実現する。
２）陥没内部クラッド層設計で、基本モード漏れを抑制する。
３）外部クラッド層に純シリカの設計が採用され、光ファイバの生産コストを低減させる。
４）コア層にアルカリ金属材料を使用せず、工程制御の困難程度を低下させる。
以下、実施例を参照して詳細に記載する。
本発明の単一モード光ファイバは、コア層とクラッド層を含み、前記コア層は、フッ素含量が０．５ｗｔ％以下であり、ゲルマニウムドーピングによる相対屈折率寄与度が０．１２％以下であり、相対屈折率差Δｎ１が０．１２％以下であり、コア層の外部には、内側から外側へ順に、フッ素含量が０．５〜１．５ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ２が−０．１４％以下である内部クラッド層、フッ素含量が１〜３ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ３が−０．２５％以下である陥没内部クラッド層、フッ素含量が０．５〜２ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ４が−０．１４％以下である補助的外部クラッド層、及び純シリカガラス層又は金属ドーピングシリカガラス層である外部クラッド層が被覆される。本発明の光ファイバは、母材ロッドを線引きしてからなる。母材ロッドは、ＰＣＶＤ法（プラズマ化学的蒸着）で製造する光ファイバコアロッドと中空天然石英による大スリーブを含む。光ファイバコアロッドと大スリーブは、スリーブの中にコアロッドを差し込む方法で組み立てられる。
光ファイバ母材ロッドは、コア層、内部クラッド層、陥没内部クラッド層および補助的外部クラッド層を含む。ＰＣＶＤ法による光ファイバコア層は、フッ素とゲルマニウムをドープしたシリカガラスを含み、内部クラッド層は、コア層をしっかり取り込み、コア層と同様にＰＣＶＤ法で製造され、陥没内部クラッド層は、ＰＣＶＤ工程で沈殿したフッ素ドーピングシリカガラスを含み、第三クラッド層は補助的外部クラッド層で、ＰＣＶＤ工程で沈殿したフッ素ドーピングシリカガラス及びＰＣＶＤのライナーチューブを含む。
中空天然石英による大スリーブは、異なるレベルの４種の天然石英を原料とし、シリアル番号と不純物は表１に示される。表２は、異なる材料のスリーブを使用する光ファイバと対応する減衰係数を示す。
中空大スリーブの原料不純物含量分析
本発明の実施例の光ファイバの屈折率分布パラメータと対応する減衰係数
（付記）
（付記１）
コア層とクラッド層を含むドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバにおいて、
前記コア層は、フッ素含量が０．５ｗｔ％以下であり、ゲルマニウムドーピングによる相対屈折率寄与度が０．１２％以下であり、相対屈折率差Δｎ１が０．１２％以下であり、
コア層の外部には、内側から外側へ順に、フッ素含量が０．５〜１．５ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ２が−０．１４％以下である内部クラッド層、
フッ素含量が１〜３ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ３が−０．２５％以下である陥没内部クラッド層、
フッ素含量が０．５〜２ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ４が−０．１４％以下である補助的外部クラッド層、及び、
純シリカガラス層又は金属ドーピングシリカガラス層である外部クラッド層が被覆される、
ドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバ。
（付記１）
コア層とクラッド層を含むドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバにおいて、
前記コア層は、フッ素含量が０．５ｗｔ％以下であり、ゲルマニウムドーピングによる相対屈折率寄与度が０．１２％以下であり、相対屈折率差Δｎ１が０．１２％以下であり、
コア層の外部には、内側から外側へ順に、フッ素含量が０．５〜１．５ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ２が−０．１４％以下である内部クラッド層、
フッ素含量が１〜３ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ３が−０．２５％以下である陥没内部クラッド層、
フッ素含量が０．５〜２ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ４が−０．１４％以下である補助的外部クラッド層、及び、
純シリカガラス層又は金属ドーピングシリカガラス層である外部クラッド層が被覆される、
ドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバ。
（付記２）
前記外部クラッド層にドープした金属不純物は、アルミニウムとアルカリ金属を含み、金属不純物含量が２５ｐｐｍ以下であり、そのうち、アルミニウム含量が１〜１８ｐｐｍであり、アルカリ金属含量が２ｐｐｍ以下である、
ことを特徴とする付記１に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
前記外部クラッド層にドープした金属不純物は、アルミニウムとアルカリ金属を含み、金属不純物含量が２５ｐｐｍ以下であり、そのうち、アルミニウム含量が１〜１８ｐｐｍであり、アルカリ金属含量が２ｐｐｍ以下である、
ことを特徴とする付記１に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
（付記３）
前記アルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、カリウムのいずれか一種又は複数種を含む、
ことを特徴とする付記２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
前記アルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、カリウムのいずれか一種又は複数種を含む、
ことを特徴とする付記２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
（付記４）
前記金属不純物はさらに、鉄、カルシウム、マグネシウム、チタニウムのいずれか一種又は複数種を含む、
ことを特徴とする付記２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
前記金属不純物はさらに、鉄、カルシウム、マグネシウム、チタニウムのいずれか一種又は複数種を含む、
ことを特徴とする付記２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
（付記５）
前記コア層は、半径ｒ１が４.０〜６．０μｍである、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
前記コア層は、半径ｒ１が４.０〜６．０μｍである、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
（付記６）
前記内部クラッド層は、半径ｒ２が１０〜１４μｍであり、前記陥没内部クラッド層は、半径ｒ３が１２．５〜１７μｍであり、前記補助的外部クラッド層は、半径ｒ４が４０〜５０μｍである、
ことを特徴とする付記５に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
前記内部クラッド層は、半径ｒ２が１０〜１４μｍであり、前記陥没内部クラッド層は、半径ｒ３が１２．５〜１７μｍであり、前記補助的外部クラッド層は、半径ｒ４が４０〜５０μｍである、
ことを特徴とする付記５に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
（付記７）
前記外部クラッド層は、直径が１２５μｍである、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
前記外部クラッド層は、直径が１２５μｍである、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
（付記８）
前記コア層は、相対屈折率差Δｎ１が−０．０８％〜０．１２％であり、前記内部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ２が−０．３５％〜−０．１４％であり、前記陥没内部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ３が−０．７５％〜−０．２５％であり、前記補助的外部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ４が−０．５６％〜−０．１４％である、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
前記コア層は、相対屈折率差Δｎ１が−０．０８％〜０．１２％であり、前記内部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ２が−０．３５％〜−０．１４％であり、前記陥没内部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ３が−０．７５％〜−０．２５％であり、前記補助的外部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ４が−０．５６％〜−０．１４％である、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
（付記９）
前記光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける減衰係数が０．１７５ｄＢ／ｋｍ以下である、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
前記光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける減衰係数が０．１７５ｄＢ／ｋｍ以下である、
ことを特徴とする付記１又は２に記載のドーピング最適化による極低損失の単一モード光ファイバ。
Claims (4)
- コア層とクラッド層を含むドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバにおいて、
前記コア層は、フッ素含量が０．５ｗｔ％以下であり、ゲルマニウムドーピングによる相対屈折率寄与度が０．０２〜０．１２％であり、相対屈折率差Δｎ１が０．１２％以下であり、
コア層の外部には、内側から外側へ順に、フッ素含量が０．７４〜１．５ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ２が−０．１４％以下である内部クラッド層、
フッ素含量が１．３５〜２．７ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ３が−０．２５％以下である陥没内部クラッド層、
フッ素含量が０．９〜２ｗｔ％であり、相対屈折率差Δｎ４が−０．１４％以下である補助的外部クラッド層、及び、
金属ドーピングシリカガラス層である外部クラッド層が被覆され、
前記内部クラッド層は、半径ｒ２が１０〜１４μｍであり、
前記陥没内部クラッド層は、半径ｒ３が１２．５〜１７μｍであり、
前記補助的外部クラッド層は、半径ｒ４が４０〜５０μｍであり、
前記外部クラッド層は、直径が１２５μｍであり、
前記外部クラッド層にドープされた不純物の含量について、
アルミニウム含量が７．３〜１７．８ｐｐｍであり、
鉄含量が０〜０．２ｐｐｍであり、
カルシウム含量が０．４〜０．７ｐｐｍであり、
マグネシウム含量、マンガン含量及び銅含量が実質的に０であり、
チタニウム含量が１．１〜１．３ｐｐｍであり、
リチウム含量が０．２〜０．７ｐｐｍであり、
ナトリウム含量が０．１〜０．４ｐｐｍであり、
カリウム含量が０．１〜０．３ｐｐｍであり、
ホウ素含量が０．１ｐｐｍ未満であり、
ゲルマニウム含量が０．９〜１．３ｐｐｍである、
ドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバ。 - 前記コア層は、半径ｒ１が４.０〜６．０μｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載のドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバ。 - 前記コア層は、相対屈折率差Δｎ１が−０．０８％〜０．１２％であり、前記内部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ２が−０．３５％〜−０．１４％であり、前記陥没内部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ３が−０．７５％〜−０．２５％であり、前記補助的外部クラッド層は、相対屈折率差Δｎ４が−０．５６％〜−０．１４％である、
ことを特徴とする請求項１に記載のドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバ。 - 前記光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける減衰係数が０．１７５ｄＢ／ｋｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載のドーピング最適化による極低減衰の単一モード光ファイバ。
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