WO2021039914A1 - 光ファイバ - Google Patents

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WO2021039914A1
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optical fiber
less
diameter
refractive index
wavelength
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武笠　和則
タマーシュ ミヒャルフィ
ゾルターン ヴァーラヤイ
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古河電気工業株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
    • C03C25/10—Coating
    • C03C25/104—Coating to obtain optical fibres
    • C03C25/1065—Multiple coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02395—Glass optical fibre with a protective coating, e.g. two layer polymer coating deposited directly on a silica cladding surface during fibre manufacture
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03622—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
    • G02B6/03627—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only arranged - +
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4402—Optical cables with one single optical waveguide

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber.
  • the small-diameter optical fiber is one in which a portion of the optical fiber mainly made of glass is reduced in diameter, and the clad diameter is small.
  • the small-diameter optical fiber also includes a fiber having a reduced outer diameter including a coating portion formed so as to cover the outer periphery of the clad portion due to the reduced diameter of the clad.
  • Non-Patent Document 1 a configuration in which the difference in the specific refractive index of the core portion with respect to the clad portion is increased has been disclosed (Non-Patent Document 1). Since the optical fiber of Non-Patent Document 1 has a high difference in specific refractive index, its characteristics are those of ITU-T (International Telecommunication Union) G.I. It does not comply with the standard single-mode optical fiber standard defined in 652 (hereinafter referred to as G.652 standard). Further, as a small-diameter optical fiber, a configuration in which a trench layer having a specific refractive index difference of ⁇ 0.08% or more is provided is disclosed (Patent Document 1).
  • the optical fiber of Patent Document 1 is described in G.I. It conforms to the 652 standard, and its clad diameter is about 100 ⁇ m to 125 ⁇ m. Further, as a small-diameter optical fiber, a configuration is disclosed in which a primary coating layer and a secondary coating layer are provided as coating portions, and the secondary coating layer is 25 ⁇ m or less (Patent Document 2).
  • the optical fiber of Patent Document 2 has a clad diameter of 125 ⁇ m, but the diameter is reduced by reducing the coating thickness.
  • Patent Document 3 discloses a configuration in which a microbend loss is suppressed in an optical fiber having a relatively large effective core cross-sectional area (Aeff) of 130 ⁇ m 2 or more.
  • the outer diameter of the primary coating layer is 185 ⁇ m or more and 220 ⁇ m or less
  • the outer diameter of the secondary coating layer is 225 ⁇ m or more and 260 ⁇ m or less.
  • G Optical fibers conforming to the 652 standard are widely used, for example, in applications laid on land. Therefore, G. There is a demand for an optical fiber that is highly compliant with the 652 standard and has a smaller diameter.
  • An object of the present invention is to provide an optical fiber having a high conformity with the 652 standard and having a smaller diameter.
  • the optical fiber according to one aspect of the present invention covers the core portion made of quartz glass and the outer periphery of the core portion, and is based on the maximum refractive index of the core portion.
  • the outer diameter of the clad portion is less than 100 ⁇ m, the thickness of the primary coating layer is 15 ⁇ m or more, and the mode field diameter at a wavelength of 1310 nm is 8.6 ⁇ m or more and 9.2 ⁇ m or less.
  • the effective cutoff wavelength is 1260 ⁇ m or less, and the bending loss at a wavelength of 1550 nm when bent at a diameter of 60 mm is 0.1 dB / 100 turn or less.
  • the specific refractive index difference ⁇ 1 of the core portion may be 0.33% or more and 0.40% or less.
  • the zero dispersion wavelength may be 1300 nm or more and 1324 nm or less, and the dispersion slope at the zero dispersion wavelength may be 0.092 ps / nm 2 / km or less.
  • the microbend loss at a wavelength of 1550 nm is the ITU-T G. It may be 20 times or less of the microbend loss at a wavelength of 1550 nm of a standard optical fiber having a property conforming to the standard defined in 652 and having a resin coating portion having a thickness of 62.5 ⁇ m on the outer periphery of the clad portion. ..
  • the microbend loss may be a value measured by a polishing paper method or a wire mesh method.
  • the core portion may be set so that the effective cutoff wavelength is 1000 nm or more and 1260 nm or less.
  • the core portion has a central core portion and a depressed layer formed on the outer periphery of the central core portion, and may have a W-shaped refractive index profile.
  • ⁇ 2 is ⁇ 0.20% or more and less than 0%
  • the core diameter of the central core portion is 2a
  • the outer diameter of the depressed layer is When 2b is set, b / a may be 5 or less.
  • It may have a step-type refractive index profile.
  • the outer diameter of the clad portion may be 75 ⁇ m or less, and the thickness of the primary coating layer may be 30 ⁇ m or less.
  • the outer diameter of the optical fiber including the coating portion may be 210 ⁇ m or less.
  • G It has the effect of being able to realize an optical fiber that is highly compliant with the 652 standard and has a smaller diameter.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the optical fiber according to the embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic diagram of a step-type refractive index profile that can be used in the optical fiber according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a schematic diagram of a W-shaped refractive index profile that can be used in the optical fiber according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the glass diameter and the normalized microbend loss.
  • the cutoff wavelength or the effective cutoff wavelength is referred to as ITU-T G.
  • ITU-T G Refers to the cable cutoff wavelength defined in 650.1.
  • G.I. 650.1 and G.M The definition and measurement method in 650.2 shall be followed.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the optical fiber according to the embodiment.
  • the optical fiber 1 includes a core portion 1a located substantially at the center, a clad portion 1b that covers the outer periphery of the core portion 1a, and a coating portion 1c that covers the outer periphery of the clad portion 1b.
  • Both the core portion 1a and the clad portion 1b are made of quartz glass.
  • the core portion 1a is made of quartz-based glass to which a dopant for adjusting the refractive index such as germanium (Ge) or fluorine (F) is added.
  • the clad portion 1b has a refractive index lower than the maximum refractive index of the core portion 1a.
  • the clad portion 1b is made of, for example, pure quartz glass containing no dopant for adjusting the refractive index.
  • the portion including the core portion 1a and the clad portion 1b may be referred to as a glass optical fiber.
  • the outer diameter of the clad portion 1b (hereinafter, may be referred to as clad diameter or glass diameter) is less than 100 ⁇ m, and G.I.
  • the diameter is smaller than the clad diameter of about 125 ⁇ m of a single-mode optical fiber conforming to the 652 standard.
  • the clad diameter is more preferably 85 ⁇ m or less, more preferably 82 ⁇ m or less, from the viewpoint of reducing the diameter.
  • a single-mode optical fiber conforming to the 652 standard may be described as a standard SMF as a standard optical fiber.
  • Such a standard SMF usually has a resin-coated portion having a thickness of about 62.5 ⁇ m on the outer periphery of the clad portion.
  • the resin coating portion includes a primary coating layer having a thickness of about 37.5 ⁇ m and a secondary coating layer located on the outer peripheral side of the primary coating layer and having a thickness of about 25 ⁇ m. Therefore, the outer diameter of the resin coating portion is about 250 ⁇ m.
  • the optical fiber 1 has a refractive index profile as shown in FIGS. 2A and 2B, for example. Both FIGS. 2A and 2B show the refractive index profile in the radial direction from the central axis of the core portion 1a of the optical fiber 1.
  • FIG. 2A shows a step-type refractive index profile.
  • the profile P11 shows the refractive index profile of the core portion 1a
  • the profile P12 shows the refractive index profile of the clad portion 1b.
  • the refractive index profile is shown by the difference in the specific refractive index with respect to the clad portion 1b.
  • the diameter (core diameter) of the core portion 1a is 2a
  • the difference in the specific refractive index of the core portion 1a with respect to the clad portion 1b is ⁇ 1.
  • ⁇ 1 is preferably 0.33% or more and 0.40% or less.
  • FIG. 2B shows a so-called W-shaped refractive index profile.
  • profile P21 shows the refractive index profile of the core portion 1a
  • profile P22 shows the refractive index profile of the clad portion 1b.
  • the core portion 1a is formed so as to surround the central core portion having a diameter of 2a and the outer periphery of the central core portion, and the refractive index is smaller than the refractive index of the clad portion and the inner diameter is 2a. It is composed of a refracted layer having an outer diameter of 2b.
  • the difference in the specific refractive index of the central core portion with respect to the clad portion 1b is ⁇ 1.
  • the difference in the specific refractive index of the depressed layer with respect to the clad portion 1b is ⁇ 2.
  • ⁇ 1 is preferably 0.33% or more and 0.40% or less.
  • ⁇ 2 is preferably, for example, ⁇ 0.20% or more and less than 0%.
  • the b / a is preferably 5 or less, for example.
  • the coating portion 1c is made of, for example, a resin and has a function of protecting the glass portion of the optical fiber 1.
  • the coating portion 1c is made of, for example, a UV curable resin or the like.
  • the UV curable resin used for the coating portion 1c include urethane acrylate-based, polybutadiene acrylate-based, epoxy acrylate-based, silicone acrylate-based, polyester acrylate-based, etc., but especially those used for coating optical fibers. Not limited.
  • the coating portion 1c has a primary coating layer 1ca located on the clad portion 1b side and a secondary coating layer 1cc located on the outer peripheral side of the primary coating layer 1ca.
  • the Young's modulus of the primary coating layer 1ca is about 0.2 to 1.5 MPa, and in this embodiment, it is 0.5 MPa.
  • the Young's modulus of the secondary coating layer 1 kb is about 500 to 2000 MPa, and in this embodiment, it is 1000 MPa.
  • the outer diameter of the optical fiber 1 including the coating portion 1c is, for example, 210 ⁇ m or less.
  • the thickness of the primary coating layer 1ca is, for example, 15 ⁇ m or more.
  • the optical fiber 1 has a core diameter of 7 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less (core radius a is 3.5 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less), and a mode field diameter (MFD) at a wavelength of 1310 nm is 8.6 ⁇ m or more and 9 .2 ⁇ m or less, the effective cutoff wavelength ( ⁇ cc) is 1260 nm or less, and the bending loss at a wavelength of 1550 nm (hereinafter, appropriately referred to as macrobend loss) when bent at a diameter of 60 mm is 0.1 dB / 100 turn or less.
  • core radius a is 3.5 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less
  • MFD mode field diameter
  • ⁇ cc the effective cutoff wavelength
  • macrobend loss the bending loss at a wavelength of 1550 nm
  • the optical fiber 1 has a characteristic that the macrobend loss at a wavelength of 1625 nm when bent at a diameter of 60 mm is 0.1 dB / 100 turn or less.
  • the optical fiber 1 has the MFD, ⁇ cc, and macrobend loss.
  • the optical fiber 1 preferably has a zero dispersion wavelength of 1300 nm or more and 1324 nm or less, and preferably satisfies a characteristic that the dispersion slope at the zero dispersion wavelength is 0.092 ps / nm 2 / km or less, and the dispersion slope is 0.073 ps / nm. It is more preferable to satisfy the characteristic of 2 / km or more.
  • the optical fiber 1 has a clad diameter of less than 100 ⁇ m, which is an order of magnitude smaller than the standard SMF clad diameter of about 125 ⁇ m.
  • the glass diameter of the optical fiber 1 is remarkably reduced, and the cross-sectional area of the optical fiber 1 is remarkably reduced, which is suitable for realizing a high-density optical fiber cable.
  • the core portion 1a is set so that the effective cutoff wavelength is 1260 nm or less, but in particular, the diameter 2a is set so that the effective cutoff wavelength is 1260 nm or less. Is preferably set. Further, if the core portion 1a, particularly the diameter 2a, is set so that the effective cutoff wavelength is 1000 nm or more, the macrobend loss can be reduced, which is preferable.
  • the outer diameter of the optical fiber 1 including the coating portion 1c is 210 ⁇ m or less, the diameter can be made smaller than the outer diameter of about 250 ⁇ m including the resin coating portion of the standard SMF, and the cross-sectional area of the optical fiber 1 is remarkable. It will be reduced.
  • the microbend loss also called lateral pressure loss
  • the transmission loss of an optical fiber increases in the state of an optical fiber cable.
  • the increase in transmission loss at this time is closely related to the microbend loss, and the larger the microbend loss, the larger the increase.
  • the microbend loss if the microbend loss is 20 times or less the microbend loss at a wavelength of 1550 nm of the standard SMF, the microbend loss can be set to a practical level. If the value obtained by standardizing the microbend loss as the microbend loss in the standard SMF is defined as the standardized microbend loss, the standardized microbend loss of the optical fiber 1 according to the present embodiment is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. Is preferable. In order to suppress the microbend loss, it is preferable that the thickness of the primary coating layer 1ca is 15 ⁇ m or more in the coating portion 1c having a two-layer structure. Here, the value of 20 when the standardized microbend loss is 20 or less is a value that can be suppressed to a practical level of microbend loss even after cable formation.
  • the value measured by the fixed diameter drum method (a type of abrasive paper method) specified in JIS C6823: 2010_10 or the value measured by the extension drum method, which is a type of abrasive paper method, is used. be able to. Further, the microbend loss may be a value measured by a wire mesh method or another measuring method (for example, a diagonal winding method).
  • optical fiber according to the embodiment will be described with reference to the result of the simulation calculation.
  • the main characteristic is G.I. It was confirmed that there was a combination of structural parameters that met the 652 standard. Further, in the case of W type, when ⁇ 2 is ⁇ 0.20% or more and less than 0% and b / a is 5 or less, the main characteristic is G.I. It was confirmed that there was a combination of structural parameters that better met the 652 standard.
  • the main characteristics are G.
  • the glass diameter, the outer diameter of the primary coating layer (primary diameter), and the outer diameter of the secondary coating layer (secondary diameter) are changed to various values for verification and system. Examination was conducted. As a result of the examination, it was confirmed that the glass diameter and the primary diameter (or the primary thickness, which is the thickness of the primary coating layer) are the dominant factors of the microbend loss characteristics of the optical fiber in both the step type and the W type. did.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the glass diameter and the normalized microbend loss when the primary thickness is 10 ⁇ m, 15 ⁇ m, 20 ⁇ m, 25 ⁇ m, and 30 ⁇ m.
  • the glass diameter since the value was changed around each of 80 ⁇ m, 90 ⁇ m, 100 ⁇ m, 110 ⁇ m, and 120 ⁇ m, the range of the value change is indicated by a bar extending in the horizontal axis direction.
  • the main characteristic used in the calculation is G.I. Since there is a range of values depending on the combination of structural parameters satisfying the 652 standard and the secondary diameter, the range of the width is indicated by a bar extending in the vertical axis direction.
  • the lower limit of the error bar in the vertical direction in which the glass diameter is 100 ⁇ m and the primary thickness is 15 ⁇ m is extended to 20 or less.
  • the normalized microbend loss may be reduced to 20 or less by setting the primary thickness to 15 ⁇ m or more. Was done. It was also confirmed that by increasing the primary thickness to 20 ⁇ m or more, the normalized microbend loss can be made smaller and the range in which the normalized microbend loss can be 20 or less becomes wider.
  • the optical fiber according to the present embodiment can be manufactured by drawing a glass optical fiber from the optical fiber base material and forming a coating on the glass optical fiber by using a known drawing device. Considering the operability of the process of forming the secondary coating layer, it is desirable that the secondary thickness is 10 ⁇ m or more.
  • the main characteristics are G.I. Satisfies the 652 standard, the glass diameter is less than 100 ⁇ m, the primary thickness is 15 ⁇ m or more, preferably 20 ⁇ m or more, the secondary thickness is 10 ⁇ m or more, and the normalized microbend loss is 20 or less. be able to.
  • the outer diameter (fiber diameter) of the optical fiber 1 including the coating portion 1c is a value increased by 50 ⁇ m or more, or preferably 60 ⁇ m or more with respect to the glass diameter.
  • the minimum fiber diameter and the suitable fiber diameter at each of the glass diameters of 75 ⁇ m, 80 ⁇ m, 85 ⁇ m, 90 ⁇ m, and 95 ⁇ m are the values shown in Table 1.
  • the fiber diameter can be in the range of 125 ⁇ m to 155 ⁇ m. It is preferable that the glass diameter is 75 ⁇ m or more because the handleability is good and the microbend loss is relatively small.
  • an optical fiber having a W-shaped refractive index profile was produced by a known method.
  • ⁇ 1 was set to 0.37%
  • ⁇ 2 was set to ⁇ 0.03%
  • b / a was set to 2
  • 2a was set to 8 ⁇ m.
  • the glass diameter was 90 ⁇ m
  • the primary diameter was 135 ⁇ m
  • the secondary diameter was 170 ⁇ m.
  • the material and Young's modulus of the coating portion were the same as those in the embodiment.
  • Table 2 shows the optical characteristics of the optical fiber of the example.
  • the standardized microbend loss was measured by the abrasive paper method.
  • the optical fiber of the example has a low transmission loss of 0.19 dB / km at a wavelength of 1550 nm, and has a ⁇ cc, macrobend loss, MFD, zero dispersion wavelength ( ⁇ 0 ), and a dispersion slope of G. .. It meets the 652 standard and is G.I.
  • the conformity to the 652 standard was high.
  • the optical fiber of the example also has a bending loss at a wavelength of 1625 nm when bent at a diameter of 60 mm. It was a value that sufficiently satisfied the 652 standard.
  • the optical fiber of the example had a small standardized microbend loss of 11.9, a glass diameter of 90 ⁇ m, and a fiber diameter of 170 ⁇ m.
  • the bending loss at a wavelength of 1550 nm when the optical fiber of the example was bent at a diameter of 30 mm was measured and found to be larger than 0.25 dB / 10 turn. Therefore, the optical fiber of the example is G.I. It did not satisfy the bending loss specification of the 657 standard.
  • an optical fiber having the same W-shaped refractive index profile as in the examples and having a glass diameter of 90 ⁇ m was produced with a primary diameter of 110 ⁇ m, that is, a primary thickness of 10 ⁇ m and a secondary diameter of 145 ⁇ m. did.
  • the normalized microbend loss was 73.1, which was significantly increased as compared with the examples. This is considered to mean that setting the primary thickness to an appropriate value of 15 ⁇ m or more is effective in suppressing the microphone bend loss.
  • the step type and the W type are exemplified as the refractive index profiles.
  • the step type and the W type are preferable because they have a simple refractive index profile and high manufacturability.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to other refractive index profiles such as trench type, segment core type, and W + side core type.
  • the present invention is not limited by the above embodiment.
  • the present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • optical fiber according to the present invention can be suitably used in the field of optical communication such as data com and telecom.

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Abstract

Ｇ．６５２規格への適合性が高く、かつより細径である光ファイバを提供するために、光ファイバは、石英系ガラスからなるコア部と、前記コア部の外周を覆い、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有する石英系ガラスからなるクラッド部と、前記クラッド部の外周を覆い、前記クラッド部側に位置するプライマリコーティング層と、前記プライマリコーティング層の外周側に位置するセカンダリコーティング層とを有するコーティング部と、を備え、前記クラッド部の外径は１００μｍ未満であり、前記プライマリコーティング層の厚さが１５μｍ以上であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．２μｍ以下であり、実効カットオフ波長が１２６０μｍ以下であり、直径６０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下である。

Description

光ファイバ
　本発明は、光ファイバに関する。
　データコムやテレコムの分野において、高密度光ファイバケーブルを実現する光ファイバとして、細径の光ファイバが注目されている。ここで、細径光ファイバとは、主に光ファイバのガラスからなる部分を細径化したものであり、クラッド径が細径のものである。ただし、クラッド径が細径化されたことによって、クラッド部の外周を覆うように形成されたコーティング部を含む外径が細径化されたものも細径光ファイバに含まれる。
　従来、細径の光ファイバとして、クラッド部に対するコア部の比屈折率差を高くした構成が開示されている（非特許文献１）。非特許文献１の光ファイバは、比屈折率差を高くしているので、その特性が、ＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５２で定義される標準的なシングルモード光ファイバの規格（以下、Ｇ．６５２規格）に準拠するものではない。また、細径の光ファイバとして、比屈折率差が－０．０８％以上のトレンチ層を設けた構成が開示されている（特許文献１）。特許文献１の光ファイバは、Ｇ．６５２規格に準拠するものであり、そのクラッド径は１００μｍ～１２５μｍ程度である。また、細径の光ファイバとして、プライマリコーティング層とセカンダリコーティング層とをコーティング部として有し、セカンダリコーティング層を２５μｍ以下にした構成が開示されている（特許文献２）。特許文献２の光ファイバは、クラッド径は１２５μｍであるが、コーティング厚を小さくすることによって細径化を実現している。
　また、特許文献３には、有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が１３０μｍ２以上と比較的大きい光ファイバにて、マイクロベンド損失を抑制する構成が開示されている。特許文献３の光ファイバは、プライマリコーティング層の外径が１８５μｍ以上２２０μｍ以下であり、セカンダリコーティング層の外径が２２５μｍ以上２６０μｍ以下である。
国際公開第２０１６／１９０２９７号 特開平５－１９１４４号公報 特開２０１５－２１９２７１号公報
村瀬　他、「細径クラッドファイバの開発」、昭和電線レビュー、ｖｏｌ．５３、Ｎ０．１（２００３）、ｐｐ．３２－３６
　Ｇ．６５２規格に準拠する光ファイバは、たとえば、陸上に敷設される用途などに広く用いられている。そこで、Ｇ．６５２規格への適合性が高く、かつより細径である光ファイバが求められている。
　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、Ｇ．６５２規格への適合性が高く、かつより細径である光ファイバを提供することにある。
　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、石英系ガラスからなるコア部と、前記コア部の外周を覆い、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有する石英系ガラスからなるクラッド部と、前記クラッド部の外周を覆い、前記クラッド部側に位置するプライマリコーティング層と、前記プライマリコーティング層の外周側に位置するセカンダリコーティング層とを有するコーティング部と、を備え、前記クラッド部の外径は１００μｍ未満であり、前記プライマリコーティング層の厚さが１５μｍ以上であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．２μｍ以下であり、実効カットオフ波長が１２６０μｍ以下であり、直径６０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下であることを特徴とする。
　前記コア部の比屈折率差Δ１が０．３３％以上０．４０％以下であってもよい。
　零分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下あり、前記零分散波長での分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であってもよい。
　波長１５５０ｎｍにおけるマイクロベンド損失が、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５２で定義される規格に準拠する特性を有しかつクラッド部の外周に厚さが６２．５μｍの樹脂コーティング部を有する標準光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるマイクロベンド損失の２０倍以下であってもよい。
　前記マイクロベンド損失は、研磨紙法またはワイヤメッシュ法にて測定した値であってもよい。
　前記コア部は、実効カットオフ波長が１０００ｎｍ以上１２６０ｎｍ以下になるように設定されていてもよい。
　前記コア部は、中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成されたディプレスト層とを有しており、Ｗ型の屈折率プロファイルを有してもよい。
　前記クラッド部に対する前記ディプレスト層の比屈折率差をΔ２とすると、Δ２が－０．２０％以上０％未満であり、前記中心コア部のコア径を２ａ、前記ディプレスト層の外径を２ｂとしたときに、ｂ／ａが５以下であってもよい。
　ステップ型の屈折率プロファイルを有してもよい。
　前記クラッド部の外径が７５μｍ以下であり、前記プライマリコーティング層の厚さが３０μｍ以下であってもよい。
　前記コーティング部を含む当該光ファイバの外径が２１０μｍ以下であってもよい。
　本発明によれは、Ｇ．６５２規格への適合性が高く、かつより細径である光ファイバを実現できるという効果を奏する。
図１は、実施形態に係る光ファイバの模式的な断面図である。 図２Ａは、実施形態に係る光ファイバにおいて用いることができるステップ型の屈折率プロファイルの模式図である。 図２Ｂは、実施形態に係る光ファイバにおいて用いることができるＷ型の屈折率プロファイルの模式図である。 図３は、ガラス径と、規格化マイクロベンド損失との関係の一例を示す図である。
　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、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、本明細書においては、カットオフ波長または実効カットオフ波長とは、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５０．１で定義するケーブルカットオフ波長をいう。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＧ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。
（実施形態）
　図１は、実施形態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は、略中心に位置するコア部１ａと、コア部１ａの外周を覆うクラッド部１ｂと、クラッド部１ｂの外周を覆うコーティング部１ｃとを備えている。
　コア部１ａとクラッド部１ｂとは、いずれも石英系ガラスからなる。たとえば、コア部１ａは、ゲルマニウム（Ｇｅ）やフッ素（Ｆ）などの屈折率調整用のドーパントが添加された石英系ガラスからなる。クラッド部１ｂは、コア部１ａの最大屈折率よりも低い屈折率を有する。クラッド部１ｂは、たとえば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。コア部１ａとクラッド部１ｂからなる部分をガラス光ファイバと記載する場合がある。
　クラッド部１ｂの外径（以下、クラッド径またはガラス径と記載する場合がある）は、１００μｍ未満であり、Ｇ．６５２規格に準拠するシングルモード光ファイバのクラッド径である約１２５μｍよりも細径化されている。なお、クラッド径は８５μｍ以下であることが細径化の観点からはより好ましく、８２μｍ以下がさらに好ましい。以下、Ｇ．６５２規格に準拠するシングルモード光ファイバを標準光ファイバとして標準ＳＭＦと記載する場合がある。このような標準ＳＭＦは、通常はクラッド部の外周に厚さが約６２．５μｍの樹脂コーティング部を有している。樹脂コーティング部は、たとえば２層構造の場合は、厚さが約３７．５μｍのプライマリコーティング層と、プライマリコーティング層の外周側に位置し厚さが約２５μｍのセカンダリコーティング層とからなる。したがって、樹脂コーティング部の外径は約２５０μｍとなる。
　光ファイバ１は、たとえば図２Ａおよび図２Ｂに示すような屈折率プロファイルを有する。図２Ａ、図２Ｂは、いずれも、光ファイバ１のコア部１ａの中心軸から半径方向における屈折率プロファイルを示している。
　図２Ａは、ステップ型の屈折率プロファイルを示している。図２Ａにおいて、プロファイルＰ１１がコア部１ａの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１２がクラッド部１ｂの屈折率プロファイルを示す。なお、屈折率プロファイルは、クラッド部１ｂに対する比屈折率差で示している。ステップ型の屈折率プロファイルでは、コア部１ａの直径(コア径)は２ａであり、クラッド部１ｂに対するコア部１ａの比屈折率差はΔ１である。Δ１はたとえば０．３３％以上０．４０％以下が好ましい。
　図２Ｂは、いわゆるＷ型の屈折率プロファイルを示している。図２Ｂにおいて、プロファイルＰ２１がコア部１ａの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ２２がクラッド部１ｂの屈折率プロファイルを示す。Ｗ型の屈折率プロファイルでは、コア部１ａは、直径が２ａの中心コア部と、中心コア部の外周を囲むように形成されており、屈折率がクラッド部の屈折率よりも小さく内径が２ａで外径が２ｂのディプレスト層とで構成されている。クラッド部１ｂに対する中心コア部の比屈折率差はΔ１である。クラッド部１ｂに対するディプレスト層の比屈折率差はΔ２である。Δ１はたとえば０．３３％以上０．４０％以下が好ましい。Δ２はたとえば－０．２０％以上０％未満が好ましい。ｂ／ａはたとえば５以下が好ましい。
　図１に戻って、コーティング部１ｃは、たとえば樹脂からなり、光ファイバ１のガラス部分を保護する機能を有する。コーティング部１ｃは、たとえばＵＶ硬化樹脂等からなる。コーティング部１ｃに用いられるＵＶ硬化樹脂としては、たとえばウレタンアクリレート系、ポリブタジエンアクリレート系、エポキシアクリレート系、シリコーンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系などがあるが、光ファイバのコーティングに使用されるものであれば特に限定されない。
　コーティング部１ｃは、クラッド部１ｂ側に位置するプライマリコーティング層１ｃａと、プライマリコーティング層１ｃａの外周側に位置するセカンダリコーティング層１ｃｂとを有する。プライマリコーティング層１ｃａのヤング率は０．２～１．５ＭＰａの程度であり、本実施形態では０．５ＭＰａである。セカンダリコーティング層１ｃｂのヤング率は５００～２０００ＭＰａの程度であり、本実施形態では１０００ＭＰａである。
　コーティング部１ｃを含む光ファイバ１の外径は、たとえば２１０μｍ以下である。プライマリコーティング層１ｃａの厚さは、たとえば１５μｍ以上である。
　本実施形態に係る光ファイバ１は、コア径が７μｍ以上１０μｍ以下（コア半径ａは、３．５μｍ以上５．０μｍ以下）であり、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径（ＭＦＤ）が８．６μｍ以上９．２μｍ以下であり、実効カットオフ波長（λｃｃ）が１２６０ｎｍ以下であり、直径６０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失（以下、適宜マクロベンド損失と記載する）が０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下、好適には、直径６０ｍｍで曲げた場合の波長１６２５ｎｍにおけるマクロベンド損失が０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下であるという特性を有する。これにより、光ファイバ１は、ＭＦＤ、λｃｃ、マクロベンド損失について、Ｇ．６５２規格に準拠し、Ｇ．６５２規格への適合性が高い光ファイバである。
　また、光ファイバ１は、零分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下あり、零分散波長での分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下という特性を満たすのが好ましく、分散スロープが０．０７３ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以上という特性を満たすのがより好ましい。
　さらに、光ファイバ１は、クラッド径が１００μｍ未満と、標準ＳＭＦのクラッド径である約１２５μｍよりも一桁細い細径化がされている。これにより、光ファイバ１は、ガラス径が顕著に細くなっており、光ファイバ１の断面積が顕著に縮小されているので、高密度光ファイバケーブルを実現するのに適する。
　また、上記実効カットオフを実現するために、実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下になるようにコア部１ａが設定されていることが好ましいが、特に実効カットオフ波長が１２６０ｎｍ以下になるように直径２ａが設定されていることが好ましい。また、実効カットオフ波長が１０００ｎｍ以上になるようにコア部１ａ、特に直径２ａが設定されていれば、マクロベンド損失を低減できるので好ましい。
　また、コーティング部１ｃを含む光ファイバ１の外径が２１０μｍ以下であれば、標準ＳＭＦの樹脂コーティング部を含む外径である約２５０μｍよりも細径とでき、光ファイバ１の断面積が顕著に縮小される。
　ここで、光ファイバにおいて、ガラス径すなわちクラッド径を縮小すると、マイクロベンド損失（側圧損失とも呼ばれる）が増大する。通常、光ファイバの伝送損失は、光ファイバケーブルとされた状態では増加する。このときの伝送損失の増加量は、マイクロベンド損失と密接な関係があり、マイクロベンド損失が大きいと増加量も大きい。
　本実施形態に係る光ファイバ１において、標準ＳＭＦの波長１５５０ｎｍにおけるマイクロベンド損失の２０倍以下のマイクロベンド損失とすれば、実用的な程度のマイクロベンド損失とできる。なお、マイクロベンド損失を標準ＳＭＦにおけるマイクロベンド損失で規格化した値を規格化マイクロベンド損失と規定すると、本実施形態に係る光ファイバ１の規格化マイクロベンド損失は２０以下が好ましく、さらに１０以下が好ましい。マイクロベンド損失の抑制のためには、２層構造のコーティング部１ｃにおいて、プライマリコーティング層１ｃａの厚さが１５μｍ以上であることが好ましい。ここで、規格化マイクロベンド損失が２０以下であるとした場合の２０の値は、ケーブル化後においても、実用的な程度のマイクロベンド損失に抑えることができる値である。
　なお、マイクロベンド損失は、ＪＩＳ　Ｃ６８２３：２０１０＿１０で規定された固定径ドラム法（研磨紙法の一種）で測定された値や、研磨紙法の一種である伸長ドラム法で測定された値を用いることができる。また、マイクロベンド損失は、ワイヤメッシュ法や、さらにその他の測定方法（たとえば斜め巻付け法）で測定された値でもよい。
　以下、実施形態に係る光ファイバについて、シミュレーション計算の結果を参照して説明する。
　まず、図２に示すステップ型、Ｗ型の屈折率プロファイルを有する光ファイバについて、Δ１、Δ２、２ａ、２ｂなどの構造パラメータを様々な値に網羅的に変化させて組み合わせて光学特性の計算を行った。このとき、光学特性のうちＭＦＤ、λｃｃ、およびマクロベンド損失が、Ｇ．６５２規格を満たすように組み合わせを最適化した。以下、ＭＦＤ、λｃｃ、およびマクロベンド損失を主要特性と記載する場合がある。
　計算の結果、ステップ型、Ｗ型のいずれにおいても、比屈折率差Δ１が０．３３％以上０．４０％以下の場合に、主要特性が、Ｇ．６５２規格を満たす構造パラメータの組み合わせが存在することを確認した。さらに、Ｗ型の場合、Δ２が－０．２０％以上０％未満であり、ｂ／ａが５以下の場合に、主要特性が、Ｇ．６５２規格をより良好に満たす構造パラメータの組み合わせが存在することを確認した。
　つづいて、主要特性がＧ．６５２規格を満たすような構造パラメータの組み合わせに対して、ガラス径、プライマリコーティング層の外径（プライマリ径）、セカンダリコーティング層の外径（セカンダリ径）を様々な値に変化させて検証し、体系的な検討を行った。検討の結果、ステップ型、Ｗ型のいずれにおいても、ガラス径とプライマリ径（またはプライマリコーティング層の厚さであるプライマリ厚）が、光ファイバのマイクロベンド損失特性の支配的要因であることを確認した。
　図３は、プライマリ厚が１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍの場合の、ガラス径と、規格化マイクロベンド損失との関係の一例を示す図である。なお、ガラス径については、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍ、１１０μｍ、１２０μｍのそれぞれを中心に値を変化させたので、値の変化の範囲を横軸方向に延びるバーで示している。また、規格化マイクロベンド損失については、計算に用いた、主要特性がＧ．６５２規格を満たす構造パラメータの組み合わせおよびセカンダリ径によって、値に幅があるので、幅の範囲を縦軸方向に延びるバーで示している。
　なお、図３において、ガラス径が１００μｍ、プライマリ厚が１５μｍの縦軸方向のエラーバーの下限が２０以下まで延びていることに留意すべきである。
　図３に示すような体系的な検討の結果、ガラス径を１００μｍ未満にする場合、プライマリ厚を１５μｍまたはそれ以上にすることによって、規格化マイクロベンド損失を２０以下にできる場合があることが確認された。また、プライマリ厚を２０μｍ以上にすることによって、規格化マイクロベンド損失をより小さくでき、かつ規格化マイクロベンド損失を２０以下にできる範囲が広くなることが確認された。
　また、本実施形態に係る光ファイバは、公知の線引き装置を用いて、光ファイバ母材からガラス光ファイバを線引きし、ガラス光ファイバにコーティングを形成することによって製造可能である。セカンダリコーティング層を形成する工程の操作性を考慮すると、セカンダリ厚は１０μｍ以上であることが望ましい。
　以上の検討結果から、本実施形態に係る光ファイバ１によれば、主要特性がＧ．６５２規格を満たし、ガラス径が１００μ未満であり、プライマリ厚が１５μｍまたはそれ以上であって好適には２０μｍ以上であり、セカンダリ厚が１０μｍ以上であり、かつ規格化マイクロベンド損失が２０以下とすることができる。この場合、コーティング部１ｃを含めた光ファイバ１の外径（ファイバ径）はガラス径に対して５０μｍ以上増加した値、または好適には６０μｍ以上増加した値となる。したがって、ガラス径が７５μｍ、８０μｍ、８５μｍ、９０μｍ、および９５μｍのそれぞれにおける最小ファイバ径および好適なファイバ径は表１に示す値となる。表１に示すように、本実施形態に係る光ファイバ１によれば、ファイバ径を１２５μｍから１５５μｍの範囲とすることができる。なお、ガラス径を７５μｍ以上にすれば、取り扱い性もよく、マイクロベンド損失も比較的小さいので好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実施例）
　本発明の実施例として、Ｗ型の屈折率プロファイルを有する光ファイバを公知の方法にて作製した。構造パラメータは、Δ１を０．３７％、Δ２を－０．０３％、ｂ／ａを２、２ａを８μｍに設定した。また、ガラス径を９０μｍ、プライマリ径を１３５μｍ、セカンダリ径を１７０μｍとした。コーティング部の材料やヤング率は実施形態と同じにした。
　実施例の光ファイバの光学特性を表２に示す。なお、規格化マイクロベンド損失は研磨紙法で測定したものである。表２に示すように、実施例の光ファイバは、波長１５５０ｎｍでの伝送損失が０．１９ｄＢ／ｋｍと低く、λｃｃ、マクロベンド損失、ＭＦＤ、ゼロ分散波長（λ０）、および分散スロープがＧ．６５２規格を満たし、Ｇ．６５２規格への適合性が高かった。また、実施例の光ファイバは、直径６０ｍｍで曲げた場合の波長１６２５ｎｍにおける曲げ損失も、Ｇ．６５２規格を十分に満たす値であった。また、実施例の光ファイバは、規格化マイクロベンド損失が１１．９と小さく、かつガラス径が９０μｍ、ファイバ径が１７０μｍと細径であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお、実施例の光ファイバを直径３０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失を測定したところ、０．２５ｄＢ／１０ｔｕｒｎより大きかった。したがって、実施例の光ファイバは、Ｇ．６５７規格の曲げ損失の規定を満足しないものであった。
　また、比較例として、実施例と同じＷ型の屈折率プロファイルを有し、ガラス径が９０μｍのガラス光ファイバに、プライマリ径を１１０μｍすなわちプライマリ厚を１０μｍ、セカンダリ径を１４５μｍとした光ファイバを作製した。すると、規格化マイクロベンド損失は７３．１であり、実施例と比較して大幅に増大した。このことは、プライマリ厚を１５μｍ以上の適切な値にすることが、マイクベンド損失の抑制に効果的であることを意味すると考えられる。
　なお、上記実施形態では、屈折率プロファイルとしてステップ型およびＷ型を例示している。ステップ型およびＷ型は、シンプルな屈折率プロファイルであり、製造性も高いので好ましい。ただし、本発明はこれに限られず、トレンチ型やセグメントコア型やＷ＋サイドコア型などのその他の屈折率プロファイルについても適用できる。
　また、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。
　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好適に利用できる。
１　光ファイバ
１ａ　コア部
１ｂ　クラッド部
１ｃ　コーティング部
１ｃａ　プライマリコーティング層
１ｃｂ　セカンダリコーティング層
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２　プロファイル

Claims (11)

  1. 　石英系ガラスからなるコア部と、
    　前記コア部の外周を覆い、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有する石英系ガラスからなるクラッド部と、
    　前記クラッド部の外周を覆い、前記クラッド部側に位置するプライマリコーティング層と、前記プライマリコーティング層の外周側に位置するセカンダリコーティング層とを有するコーティング部と、
    　を備え、
    　前記クラッド部の外径は１００μｍ未満であり、
    　前記プライマリコーティング層の厚さが１５μｍ以上であり、
    　波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．２μｍ以下であり、
    　実効カットオフ波長が１２６０μｍ以下であり、
    　直径６０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎ以下であることを特徴とする光ファイバ。
  2. 　前記コア部の比屈折率差Δ１が０．３３％以上０．４０％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。
  3. 　零分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下あり、前記零分散波長での分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ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。
  4. 　波長１５５０ｎｍにおけるマイクロベンド損失が、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５２で定義される規格に準拠する特性を有しかつクラッド部の外周に厚さが６２．５μｍの樹脂コーティング部を有する標準光ファイバの波長１５５０ｎｍにおけるマイクロベンド損失の２０倍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。
  5. 　前記マイクロベンド損失は、研磨紙法またはワイヤメッシュ法にて測定した値であることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ。
  6. 　前記コア部は、実効カットオフ波長が１０００ｎｍ以上１２６０ｎｍ以下になるように設定されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光ファイバ。
  7. 　前記コア部は、中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成されたディプレスト層とを有しており、
    　Ｗ型の屈折率プロファイルを有す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。
  8. 　前記クラッド部に対する前記ディプレスト層の比屈折率差をΔ２とすると、Δ２が－０．２０％以上０％未満であり、
    　前記中心コア部のコア径を２ａ、前記ディプレスト層の外径を２ｂとしたときに、ｂ／ａが５以下であることを特徴とする請求項７に記載の光ファイバ。
  9. 　ステップ型の屈折率プロファイルを有す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。
  10. 　前記クラッド部の外径が７５μｍ以下であり、前記プライマリコーティング層の厚さが３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の光ファイバ。
  11. 　前記コーティング部を含む当該光ファイバの外径が２１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光ファイバ。
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