マイクロ構造伝送光ファイバ

专利摘要:
光信号のシングルモード伝送のためのマイクロ構造光ファイバであって、当該ファイバは、コア領域及びクラッド領域を含み、当該クラッド領域は、不規則に配された孔を含む孔含有環状領域を含む。当該光ファイバは、シングルモード伝送及び低い曲げ損失をもたらす。
公开号:JP2011511327A
申请号:JP2010545868
申请日:2009-02-02
公开日:2011-04-07
发明作者:プシュカル タンドン；スコット；アール ビッカム；ダナ；シー． ブックバインダー；ミンジュン リ
申请人:コーニング インコーポレイテッド；
IPC主号:G02B6-032

专利说明:

[0001] 関連出願の相互参照
本発明は、米国仮特許出願第６１／０６３，９８６号（出願日２００８年２月７日、発明名称「Microstructured Transmission Optical Fiber」）及び米国仮特許出願第６１／１２６，６０８号（出願日２００８年５月６日、発明名称「Microstructured Transmission Optical Fiber」）の利益及び優先権を主張し、これらの出願の内容は、参照することによって全体が本願に包含される。]
[0002] 本発明は、広くは光ファイバに関し、特にランダムに分布したボイドを含む曲げ耐性光ファイバ、及びその製造方法に関する。]
背景技術

[0003] ガラス材で形成された光ファイバは、２０年以上商業利用されてきた。このような光ファイバは、電気通信の分野において飛躍的に進歩してきたが、代替の光ファイバのデザインの研究も継続されている。これまで光ファイバによってうまく開拓されてこなかったファイバの利用分野は、各家庭までの光ファイバ化である。しかし、ビル及び家庭において使用されるべきファイバには、多くの課題がある。迅速かつ低い技能での設置プロセスは、コストを低く維持するために不可欠であり、このことは、銅線と同じくらい容易に取り扱われて設置され、なおかつ光パワー収支に影響しない光ファイバの使用を決定づける。戸外分散ネットワークを用いたシームレスな双方向通信を保証するために、任意の新しいファイバがＧ．６５２規格ファイバ、すなわち規格シングルモードファイバと共存可能であるべきである。ビルにおける光ファイバの設置者の従来の課題は、規格シングルモードファイバケーブルが、銅線ケーブルのように設置した場合に大きな光損失を被ってしまうことであった。さらなる曲げ耐性があるファイバは存在していたが、これらのファイバは、Ｇ．６５２規格ファイバとの完全な共存性をもたらす分散特性（例えば、１３１０ｎｍにおける分散及び分散勾配）を示していなかった。]
発明が解決しようとする課題

[0004] 従って、標準のシングルモードファイバの分散特性と同等の分散特性を示し、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２規格に適合する追加的な曲げ耐性ファイバのデザイン、特にマクロベンド（macrobend）の影響を受けないファイバのデザインが必要とされ得る。]
課題を解決するための手段

[0005] 本発明の１つの態様は、光からなる光信号を伝送するシングルモードマイクロ構造光ファイバに関し、当該光ファイバは、長手方向中心線周りに配されて第１の屈折率の屈折率プロファイルを有するコア領域と、当該コア領域を囲繞するクラッド領域とを含み、当該クラッド領域は、不規則に配されたボイドからなるボイド含有環状領域を含み；当該不規則に配されたボイドは、当該ボイド含有領域内の区域ボイド領域率が２％から６％の間であり、ボイド含有領域内のボイドの平均数密度が１マイクロ平方メートル毎に１よりも大きく、当該ファイバは、１５００ｎｍ未満の２２メートルカットオフ波長を示す。例えば、いくつかの実施例において、ボイド含有環状領域内の不規則に配されたボイドは、好ましくは、ボイド含有領域内の区域ボイド領域率が０．５％から６％の間で、ボイド含有領域内のボイドの平均数密度が１マイクロ平方メートル毎に１よりも大きく、ファイバは１５００ｎｍ未満の２２メートルカットオフ波長を示す。]
[0006] 本発明の他の態様は、ランダムに分布したボイドを含む光ファイバを製造する方法に関し、当該方法は、ランダムに分布したボイドを含むプリフォームから、５×１０−７未満であるプロセスパラメータΩ（下記の式で表される）をもたらす条件下でファイバをドロー（draw）するステップを含み、]
[0007] ]
[0008] であり、Ｄｇａｓは、Ｔａｖｇにおけるボイドガス拡散率（ｃｍ２／秒）であり、Ｔａｖｇは、光ファイバプリフォームの軟化点温度及びドロー炉（draw furnace）のピーク温度の平均値（℃）であり、φｆは、区域ボイド領域比であり、Ｌｒｏｏｔは、ネックダウン領域の始まりからプリフォームが最終ファイバドロー直径に達するまでで測定されたドロールート長さ（draw root length）（ｃｍ）であり、Ｖｆは、ファイバドロー速度（ｃｍ／秒）であり、Ｒｆは、最終ファイバ半径（ｃｍ）である。]
[0009] 当該光ファイバは、１または複数の動作波長範囲において１または複数のシングルモード伝送が可能であるので好ましい。１つの好ましい実施例において、コア及びクラッド領域のデザインは、１３１０ｎｍ未満、さらに好ましくは１２６０ｎｍ以下のケーブルカットオフ波長をもたらすべく選択されるので、当該ファイバは、１３１０ｎｍにおいてシングルモード伝送が可能である。当該光ファイバは、好ましくは８．０ミクロン、さらに好ましくは８ミクロンから１０ミクロンである１３１０ｎｍの波長におけるモードフィールドを提供するので好ましい。好ましくは、ボイドは、実質的に、さらに好ましくは完全に当該ファイバのクラッドの環状領域内に配されているので、コアから離間しかつボイド含有領域内に当該コアを囲繞し、ボイドは、好ましくは、実質的にコア領域には存在しない。すなわち、当該コアは好ましくは中空ではなくボイド無しである。例えば、比較的薄い（例えば、約１ミクロンから１０ミクロンの半径幅、さらに好ましくは２ミクロンから６ミクロンの半径幅を有する）リングのボイド含有領域は、光ファイバのコアから離間され得るが、光ファイバの外周まで完全には伸長していない。好ましくは、ボイド含有リングは、コアから３ミクロンから１５ミクロン離間し、さらに好ましくはコアから４ミクロンから１０ミクロン離間している。]
[0010] 屈折率調整ドーパントが避けられ得る一方で、好ましくは、酸化ゲルマニウム（germania）もしくはフッ素または同等の屈折率調整ドーパントの少なくとも１つが、光ファイバのクラッド領域内に配された不規則に分布したボイドとともに用いられる。いくつかの実施例において、酸化ゲルマニウムがドーピングされたコアが光ファイバのコアとして用いられる。しかし、酸化ゲルマニウム及び／またはフッ素の使用は重要ではなく、例えば、ファイバは、必要ならば、酸化ゲルマニウム及びフッ素の両方を完全にまたは実質的に欠いていても良い。]
[0011] ボイド含有環状領域内に不規則に配されたボイドは、好ましくは、ボイド含有領域における２％から６％の区域ボイド領域率を有する。２％よりも大きい区域ボイド領域率を有することは、ファイバのコアに対して十分に低い屈折率を可能にし、マクロベンド性能を著しく向上させる。他の実施例において、ボイド含有環状領域内に不規則に配されたボイドが、ボイド含有領域における０．５％から６％の区域ボイド領域率を有することが好ましいことがわかった。０．５％よりも大きい区域ボイド領域率を有するこれらの実施例においても、ファイバのコアに対して十分に低い屈折率が可能であり、マクロベンド性能が著しく向上せしめられる。６％以上のさらに高い区域ボイド領域率を有することは、高次のモードが減衰できないことに付随する問題をもたらし得るので、このようなファイバは１３１０ｎｍにおいてシングルモードではない可能性があるということになる。]
[0012] ボイド含有環状領域内に不規則に配されたボイドは、好ましくは、ボイド含有領域において１マイクロ平方メートル毎に０．５よりも大きい平均ボイド数密度を有し、さらに好ましくは、１マイクロ平方メートル毎に１よりも大きい平均ボイド数密度を有し、その上さらに好ましくは、１マイクロ平方メートル毎に２よりも大きい平均ボイド数密度を有し、いくつかの実施例においては、１マイクロ平方メートル毎に５よりも大きい平均ボイド数密度を有する。高い平均数密度を有することは、光ファイバの長手方向に沿った曲げ性能の一様性を著しく向上させるので、ファイバのさらに大きな長さに沿って曲げ性能が一様に向上する。]
[0013] ボイド含有領域は、好ましくは、外周及びボイド含有環状領域の幅に亘ってかつファイバの長さに沿って、１ｍよりも長いファイバ全長、さらに好ましくは２ｍよりも長いファイバ全長、その上さらに好ましくは１００ｍよりも長いファイバ全長、最も好ましくは１０ｋｍよりも長いファイバ全長に対して１０ｍｍの直径の一巻き毎に２ｄＢ未満の最大曲げ損失をもたらすのに十分なボイド分散一様性を有する。ボイド含有領域は、さらに好ましくは、外周及びボイド含有環状領域の幅に亘って、並びにファイバの長さに沿って、１ｍよりも長いファイバ全長、さらに好ましくは２ｍよりも長いファイバ全長、その上さらに好ましくは１００ｍよりも長いファイバ全長、最も好ましくは１０ｋｍよりも長いファイバ全長に対して１０ｍｍ直径の一巻き毎に１ｄＢ未満の最大曲げ損失をもたらすのに十分なボイド分散一様性を有する。ボイド含有領域は、その上さらに好ましくは、外周及びボイド含有環状領域の幅に亘って、並びにファイバの長さに沿って、１ｍよりも長いファイバ全長、さらに好ましくは２ｍよりも長いファイバ全長、その上さらに好ましくは１００ｍよりも長いファイバ全長、最も好ましくは１０ｋｍよりも長いファイバ全長に対して１０ｍｍ直径の一巻き毎に０．５ｄＢ未満の最大曲げ損失をもたらすのに十分なボイド分散一様性を有する。]
[0014] さらに高い平均数密度の達成を容易にするために、ボイド含有環状領域は、ファイバ断面において１００個よりも多くのボイドを有し、好ましくは２００個よりも多くのボイドを含み、さらに好ましくは４００個よりも多くのボイドを含み、最も好ましくは６００個よりも多くのボイドを含む。実際、本明細書で開示されている技術は、環状領域の幅が１０ミクロン未満及びさらに好ましくは７ミクロン未満であっても（例えば、半径幅は１ミクロンから７ミクロン）、１０００個よりも多くのボイド及びさらに２０００個よりも多くのボイドをファイバの環状リング内にもたらすのに十分である。]
[0015] 不規則に配されたボイドは、ボイド含有環状領域内に硬化法（consolidation techniques）を用いて形成され得る。これは、ボイドすなわち硬化工程の間に閉じ込められるボイドを当該領域内のガラスにもたらす。さらに大きいボイド数密度及びさらに高い上述の区域ボイド領域率は、これらのボイドの数及び区域ボイド領域率をもたらすのに十分な条件下でのガラス領域の硬化によって同時に達成され得ることを我々は見出している。特に、これらの結果は、硬化ステップの間に、硬化ガス雰囲気が（１）クリプトンガスもしくは二酸化硫黄ガスまたは（２）塩素プラス窒素、二酸化炭素、二酸化硫黄、アルゴンもしくはクリプトンの少なくとも１つを含むようにして硬化ステップを用いることによって容易に実現され得ることを我々は見出している。好ましくは、窒素、二酸化炭素、アルゴン、クリプトン及び／または二酸化硫黄が、不規則ボイド生成ステップにおける硬化ガスとして用いられた場合、乾燥ステップまたはボイド形成硬化ステップにおいて用いられる塩素の量は、２０００重量ｐｐｍよりも多く、さらに好ましくは３０００重量ｐｐｍよりも多くの塩素をもたらすのに十分な量であり、いくつかの実施例において、Ｃｌは１００００重量ｐｐｍよりも多くても良く、光ファイバのボイド含有環状領域のガラス領域内に保持される。硬化に先立ってスートプリフォーム（soot preform）からＯＨを除去するための乾燥ガスは、Ｃｌ２、ＣＯ、ＣＯＣｌ２またはＳｉＣｌ４を含み得る。]
[0016] 上述のさらに多くの数のボイド及びさらに高い区域ボイド領域率を用いることで、ファイバの外周及びボイド含有環状領域の幅に亘って、並びにファイバの長さに沿って、１ｍよりも長いファイバ全長、さらに好ましくは２ｍよりも長いファイバ全長、その上さらに好ましくは１００ｍよりも長いファイバ全長、最も好ましくは１０ｋｍよりも長いファイバ全長に対して、１０ｍｍ直径の一巻き毎に２ｄＢ未満、さらに好ましくは１０ｍｍ直径の一巻き毎に１ｄＢ、最も好ましくは１０ｍｍ直径の一巻き毎に０．５ｄＢの最大曲げ損失をもたらすのに十分なボイド分散一様性を達成可能である。]
[0017] いくつかの実施例において、本明細書において開示されているマイクロ構造光ファイバは、長手方向中心線周りに配されているコア領域と、当該コア領域を囲繞しているクラッド領域とを含み、当該クラッド領域は、不規則に配されたボイドからなるボイド含有環状領域を含み、当該ボイド含有環状領域は、２ミクロンから１０ミクロンの最大半径幅を有し、当該ボイド含有環状領域は、２パーセントから１０パーセントの区域ボイド領域率を有する。不規則に配されたボイドは、５００ｎｍ未満、好ましくは３００ｎｍ未満、さらに好ましくは２００ｎｍ未満で５ｎｍより大きい平均直径を有する。いくつかの実施例において、不規則に配されたボイドは、１００ｎｍ未満で２ｎｍよりも大きい平均直径を有する。いくつかの実施例において、不規則に配されたボイドは、５０ｎｍ未満で２ｎｍよりも大きい平均直径を有する。]
[0018] 「不規則に配された」または「不規則に分布」という用語は、光ファイバの断面（長手軸に垂直な断面等）を見た際に、不規則に配されたボイドが、ファイバのある部分に亘って、ランダムにまたは不規則に分布していることを示す。ファイバの長さに沿った異なった点からの同様の断面は、異なった断面ボイドパターンを呈し得る。すなわち、様々な断面が異なったボイドパターンを有するであろうし、ボイドの分布及びボイドのサイズは一致しないだろう。換言すれば、ボイドは不規則である、すなわちボイドはファイバ構造内において規則的に配されていない。これらのボイドは、光ファイバの長さ（すなわち長手軸と平行）に沿って引き延ばされている（伸びている）が、伝送ファイバの通常の長さでは、ファイバ全体の全長には伸長しない。理論に制約されることを望まないものの、ボイドは数メートル未満、多くの場合ファイバの長さに沿って１メートル未満しか伸長しないと考えられる。本明細書において、用語ボイド及びシード（seed）は置換可能に用いられる。]
[0019] ボイド含有領域（ボイド含有リングまたは中間環状領域）をコアから離間させることは、光ファイバの１５５０ｎｍ減衰を低下させるのに役立つ。さらに、ボイド含有領域の幅を制限することは、光ファイバ内のシングルモード伝送を容易にする。]
[0020] 本明細書において開示されているファイバは、比較的低コストの製造プロセスを用いて製造され得る。なぜならば、必要に応じて、ボイド含有領域においてフッ素及び／または酸化ゲルマニウム等の高価なドーパントの使用を回避することが可能であり、かつ必要に応じて、光ファイバのガラス部分内に空間的に規則的に配されたボイドを配列するドロー製造プロセスが同様に回避可能であるからである。代替的に、本明細書内に開示されている方法は、ボイドを加える、すなわち、酸化ゲルマニウム、リンを含む物質、アルミニウム、イッテルビウム、エルビウム、フッ素、もしくは他の従来のファイバドーパント物質の１または複数をドーピングされているか、またはクラッド内に空間的に規則的なボイドも含むファイバのクラッドに単にボイドを加えて曲げ耐性を向上するために使用される。本明細書内に開示されているいくつかの実施例において、光ファイバは、フッ素またはホウ素を含んでいないかまたは実質的に含んでいない。]
[0021] 本発明の追加的な特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態において説明され、部分的に発明を実施するための形態から当業者に容易に理解されるか、または以下の発明を実施するための形態、特許請求の範囲及び添付図面を含む本明細書内に記載されている様に本発明を実施することによって理解されるだろう。]
[0022] 上述の一般的な説明及び以下の詳細な説明が本発明の実施例を提供し、かつ特許請求の範囲に記載されている本発明の性質及び特徴を理解するための概説または構成を提供するためのものであることが理解されるべきである。添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含められ、本明細書の一部に包含されかつ本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の様々な実施例を示し、本明細書の説明と共に本発明の原理及び作用を明らかにする。]
図面の簡単な説明

[0023] 図１は、スートプリフォームを形成するＯＶＤ法を示す図である。
図２は、本発明に従った硬化プロセスの横断面図である。
図３は、コアケイン（core cane）を形成するリドロー（redraw）プロセスを示す図である。
図４は、コアケイン上に配されたスートの硬化を示す図である。
図５は、図４に示された硬化ステップによって形成された完全に硬化されたプリフォームを示す図である。
図６ａは、本発明の１つの実施例に従って形成されるファイバの断面の写真を示している。
図６ｂは、本発明の１つの実施例に従って形成されるファイバの断面の写真を示している。
図７は、本発明の１つの実施例に従って用いられ得るドロープロセス及びドロー装置を示す図である。
図８ａは、本発明にしたがって形成される光ファイバの断面をコーティングと共に概略的に示す図である。
図８ｂは、本発明にしたがって形成される光ファイバの断面をコーティングと共に概略的に示す図である。] 図１ 図２ 図３ 図４ 図５ 図６ａ 図６ｂ 図７ 図８ａ 図８ｂ
実施例

[0024] 本明細書において開示されている光ファイバは、以下に説明される方法を用いて形成され得る。当該方法は、大量のガスが硬化されたガラスプリフォーム内に捕捉されることをもたらすのに有効なプリフォーム硬化条件を用いることで、硬化されたガラス光ファイバプリフォーム内のボイド形成をもたらす。これらのボイドを取り除くステップを用いるのではなく、形成されたプリフォームがボイドを伴う光ファイバを形成するために使用される。本明細書において、ボイドの直径は最も長い線分であり、この線分の終点は、光ファイバを、光ファイバの長手軸と直角の直角断面を見た際にボイドを画定するシリカの内側表面に配される。]
[0025] 「相対屈折率パーセント」は、Δ％＝１００×（ｎｉ２−ｎｃ２）／２ｎｉ２で定義され、特に指定されない限り、ｎｉは領域ｉにおける最大屈折率であり、ｎｃは純粋な（ドーピングされていない）シリカの屈折率である。用語「α−プロファイル」または「アルファプロファイル」は、相対屈折率プロファイルをいい、単位が「％」のΔ（ｒ）によって表され、ｒは半径であり、以下の式に従う。]
[0026] ]
[0027] ここで、ｒｏはΔ（ｒ）が最大の点であり、ｒｌはΔ（ｒ）％がゼロの点であり、ｒはｒｉ≦ｒ≦ｒｆの範囲にあり、Δは上述において定義されており、ｒｉはα−プロファイルの初期点であり、ｒｆはα−プロファイルの最終点であり、αは実数の指数である。]
[0028] 本明細書内で用いられるファイバカットオフ波長は、「２ｍファイバカットオフ」または「ファイバカットオフ」としても知られている「ファイバカットオフ波長」を得るための標準２ｍファイバカットオフテスト、ＦＯＴＰ−８０（ＥＩＡ−ＴＩＡ−４５５−８０）によって測定される。]
[0029] 本明細書内で用いられるケーブルカットオフ波長は、「２２ｍカットオフ波長」または「ケーブルカットオフ」としても知られている「ケーブルカットオフ波長」を得るための標準２２ｍケーブルカットオフテスト、ＦＯＴＰ−１７０（ＥＩＡ−４５５−１７０）によって測定される。]
[0030] モードフィールド直径（ＭＦＤ）は、ピーターマン（Peterman）II法を用いて測定され、２ｗ＝ＭＦＤであり、ｗ２＝（２∫ｆ２ｒｄｒ／∫[ｄｆ／ｄｒ]２ｒｄｒ）であり、積分限界は０から∞である。全ての光学特性（分散、分散勾配、曲げ等）は、本明細書においては特に示さない限り１５５０ｎｍの波長において記載されている。]
[0031] ＯＶＤ（outside vapor deposition）法またはＶＡＤ（vapor axial deposition）法等の従来のスート堆積プロセスによる伝送光ファイバの製造中には、シリカ及びドーピングされるシリカ粒子が、炎の中で焼結させられて（pyrogenically generated）スートとして堆積する。ＯＶＤの場合、シリカスートプリフォームは、シリンダ状の標的の軸に沿ってスート堆積炎を横切らせることによる当該シリンダ状の標的の外側への粒子の堆積によって、１層毎に形成される。このような多孔質スートプリフォームは、その後、乾燥剤（例えば、塩素、ＣＯ、ＣＯＣｌ２、またはＳｉＣｌ４）によって処理され、水及び金属不純物が除去され、１１００℃−１５００℃の範囲の温度でガラスプリフォームに硬化または焼結される。表面エネルギによって駆動される粘性流動焼結は、焼結の支配的なメカニズムであり、スートの孔を圧縮して閉じることによってガラスプリフォームが形成される。焼結の最終段階において、硬化に使用されるガスは、開いた孔が閉じる際に捕捉され得る。ガラス内に捕捉されたガスの溶解度及び浸透性が焼結温度において高いならば、ガスは硬化プロセス中にガラスを通過してガラスの外に移動可能である。代替的に、ファイバ製造プロセスの硬化期間の後においても捕捉され続けているガスは、ガラスプリフォームを通過してガスが外に移動するまでの期間ファイバプリフォームを保持することによってガス抜きされるので、プリフォーム内に真空状態の１または複数のボイドが残される。光ファイバがプリフォームからドローされるドロー作業の間、これらのボイドは閉じ、ボイド無しまたは実質的にボイド無しの光ファイバが残される。従来の伝送光ファイバを形成するために使用されていた硬化プロセスにおいては、光ファイバのコア領域及びクラッド領域の両方においてボイドが完全に無い光ファイバを達成することが目標である。ヘリウムが、従来の光ファイバプリフォームの硬化の間の雰囲気ガスとしてしばしば使用されている。ヘリウムは、ガラスにおける透過性が非常に高い故に、硬化プロセスの間スートプリフォーム及びガラスから容易に脱出するので、ヘリウム内における硬化後においてガラスには孔またはボイドが無くなる。]
[0032] 本明細書に開示されている光ファイバは、硬化されたガラスプリフォームの領域内に捕捉される大量のガスをもたらすのに有効なプリフォーム硬化条件にさらされるプリフォームから形成されるので、硬化されたガラス光ファイバプリフォームのボイド含有領域内に不規則に分散したボイドが形成される。これらのボイドを除去するステップが行われるのではなく、生成されたプリフォームは、ボイドを含む光ファイバを形成するために意図的に使用される。特に、比較的低い透過性のガス及び／または比較的高い焼結速度が用いられることによって、硬化プロセスの間にボイドが硬化されたガラス内に捕捉され得る。焼結速度は、焼結温度を上昇させること及び／または硬化炉の焼結領域を通過するスートプリフォームの下方への送り速度を上昇させることによって上昇させられ得る。いくつかの焼結条件下において、捕捉されたガスの部分が、プリフォームの全領域又は全体積の大部分であるガラスを得ることができる。]
[0033] 本明細書に開示されている光ファイバにおいて、本明細書に開示されているプロセスを使用した結果として光ファイバ内に存在する不規則に分散したボイドは、光ファイバのクラッド領域内に配される。このようなボイドは、屈折率をより低くするために使用され得る。ボイドの最大直径がファイバの長さに沿って伝送される光の波長よりも小さくなるような硬化パラメータを使用することによって（例えば、電気通信用途に使用される光ファイバの場合は、１５５０ｎｍ未満）、ファイバは、特定の波長において情報を伝送するために効果的に使用され得る。]
[0034] 図１は、本明細書に開示されている光ファイバを形成するために使用され得るスート光ファイバプリフォーム２０の製造方法を示している。図１に示す実施例において、スートプリフォーム２０は、回転しかつ並進運動するマンドレルまたはベイトロッド（bait rod）２４の外側にシリカ含有スート２２を堆積させることによって形成される。このプロセスは、ＯＶＤすなわち外側気相成長法プロセスとして知られている。マンドレル２４は、好ましくはテーパが付けられている。スート２２は、バーナー２６の炎３０にガス状のガラスプリカーサ（precursor）２８を供給して酸化させることによって形成される。燃料３２（メタン（ＣＨ４）等）及び燃焼補助ガス３４（酸素等）は、バーナー２６に供給されて炎３０を形成するべく着火される。Ｖと示された質量流量コントローラは、適切なドーパント化合物３６、シリカガラスプリカーサ２８、燃料３２、及び燃焼補助ガス３４（全て好ましくはガス状）のバーナー２６への適切な量を測定する。ガラス前駆化合物２８、３６は、炎３０内で酸化させられて、全体としてシリンダ状のスート領域２３が形成される。必要ならば、特に、ドーパント化合物３６が含まれ得る。例えば、ゲルマニウム化合物は、屈折率上昇ドーパントとして（例えば、ファイバのコア内に）含まれ得るか、またはフッ素含有化合物が、屈折率を低下させるために（例えば、ファイバのクラッド領域及び／またはボイド含有領域に）含まれ得る。] 図１
[0035] 図２に示すように、シリンダ状のスート領域２３を含むスートプリフォーム２０が硬化炉２９内で硬化されて、硬化プリフォーム３１（次の図３で示す）が形成される。硬化に先立って、図１に示すマンドレル２４が除去されて、空洞のあるシリンダ状のスートプリフォームが形成される。硬化プロセスの間、スートプリフォーム２０は、例えば、炉２９の純粋石英マッフルチューブ（muffle tube）２７の内側に保持機構２１によってつるされている。硬化ステップの前に、プリフォーム２０が乾燥雰囲気に曝されるのが好ましい。例えば、適切な乾燥雰囲気は、約９５０℃から１２５０℃の間の約９５パーセントから９９パーセントのヘリウム及び１パーセントから５パーセントの塩素ガス又はＣＯガスを含み、適切な乾燥時間は、約０．５時間から４時間である。スートプリフォームは、必要ならば、フッ素又は他の光ファイバドーパントを有するドーパントガスを用いてドーピングされ得る。例えば、フッ素でドーピングするために、ＳｉＦ４及び／またはＣＦ４ガスが使用され得る。このようなドーパントガスは、例えば、０．２５から４時間、約９５０℃から１２５０℃の間の従来のドーピング温度で使用され得る。] 図１ 図２ 図３
[0036] スート乾燥ステップの後に行われるのが好ましいボイド捕捉硬化ステップの間、炉温度は上昇させられ、プリフォーム２０は、例えば、約１３９０℃から１５３５℃の間の適切な温度で硬化され、硬化されたプリフォームが形成される。代替的にかつさらに好ましくは、温度傾斜焼結（gradient sintering）が用いられ、それによって、スートプリフォーム２０が炉２９の高温領域を下方に通過させられる。高温領域は、約１２２５℃から１５５０℃の間の温度、さらに好ましくは約１３９０℃から１５３５℃の間に維持される。例えば、プリフォームは、所望の乾燥温度（９５０℃−１２５０℃）に維持される等温領域内に保持され得、その後、スートプリフォームは、所望の硬化温度（例えば、１２２５℃から１５５０℃、さらに好ましくは１３９０℃から１５３５℃）に維持されている領域を、プリフォーム２０の温度が１℃／分よりも大きく上昇するのに十分な速度レートで通過させられる。炉の上方の領域は、乾燥及び不純物除去ステップを容易にする比較的低い温度に維持され得る。下方の領域は、硬化に要求される比較的高い温度に維持され得る。１つの好ましい実施例において、スート含有プリフォームは、第１の下方送り速度で硬化高温領域を通過して下方に送られ、続いて、第１の下方送り速度よりも遅い第２の下方送り速度で第２の高温領域を通過して下方に送られる。このような硬化技術は、スートプリフォームの外側部分の焼結を、残りの部分のプリフォーム焼結に先だって成すので、ガスの捕捉を容易にし、結果として形成された硬化されたガラス内のボイドの形成及び維持が容易となるだろう。例えば、プリフォームは、当該適切な硬化温度（例えば、約１３９０℃よりも高い）に、１５℃／分、さらに好ましくは１７℃／分よりも早いプリフォーム温度上昇を成すのに十分な第１の速度において曝され得、続いて、少なくとも約１２℃／分、さらに好ましくは１４℃／分でプリフォームが昇温するのに十分な第２の下方送り速度／硬化温度の組み合わせの環境に曝される。好ましくは、第一の硬化速度は、約２℃／分よりも大きく、さらに好ましくは３℃／分よりも大きく、最も好ましくは約４℃／分よりも大きく第２の硬化速度の加熱速度よりも大きいプリフォームの外側の温度の上昇をもたらす。必要ならば、比較的遅い速度（例えば、１０℃／分）で加熱を行う第３の硬化ステップが用いられ得る。代替的に、スートプリフォームが、スートプリフォームを炉の高熱領域通して送ることによってさらに多くのボイドを形成するために、さらに早い速度で焼結され得る。この場合の高温領域の温度は、１５５０℃よりも高く、さらに好ましくは１７００℃よりも高く、その上さらに好ましくは１９００℃よりも高い温度である。代替的に、スートプリフォームは、スートと接触する直火またはプラズマトーチを用いることによって炉の外部でさらに早い速度で焼結され得る。必要ならば、光ファイバプリフォームは、異なった一連の硬化ステップを用いて製造され得、そのいくつかは従来の硬化ステップを含んで特定のプリフォーム領域をボイド無しの完全に硬化されたガラスに完全に焼結し、その後、追加のスートがボイド捕捉硬化ステップを用いて堆積及び焼結させられる。ボイド捕捉硬化ステップにおいて使用されうる好ましい焼結ガスは、窒素、アルゴン、ＣＯ２、酸素、塩素、ＣＦ４、ＣＯ、ＳＯ２、クリプトン、ネオン、及びこれらの組み合わせからなるグループから選択される少なくとも１つのガスを含む。これらのガスの各々は、本発明の方法に従って形成されるボイドに適切な硬化温度でまたはその温度以下で、シリカガラス内において比較的低い透過性を示す。さらに好ましくは、ボイド含有環状領域内に不規則に配されたボイドを形成するために使用される焼結ガスは、（１）クリプトンガスもしくは二酸化硫黄ガス、または（２）塩素ガスに窒素、二酸化炭素、二酸化硫黄、もしくはアルゴンもしくはクリプトン、または（３）これらの組み合わせ、からなるグループから選択される。この塩素ガスは、ボイド生成硬化ステップの間に供給され得るか、または代替的に塩素ガスは硬化ステップの前に、例えば、塩素がガラス内に保持される乾燥ステップの間に十分な量の塩素を使用することによって、このガラス領域に供給され得る。当該塩素の量は、好ましくは、この領域のガラス内で２０００重量ｐｐｍよりも多く、さらに好ましくは、この領域のガラス内で３０００重量ｐｐｍよりも多い。]
[0037] 好ましくは、これらのボイド生成ガスは、単独で用いられるか、または体積で５パーセントから１００パーセントの間の量の混合、さらに好ましくは、体積で約２０−１００パーセント、最も好ましくは、体積で約４０−１００パーセントの間の量の混合で用いられる。焼結ガス雰囲気の残りは、例えば、ヘリウム、水素、重水素、またはこれらの組み合わせ等の適切な希釈ガスまたは搬送ガスで構成されている。一般的には、焼結ガスにおいて用いられるボイド生成ガス（窒素、Ａｒ、ＣＯ２、Ｏ２、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＯ、ＳＯ２、クリプトン、ネオン、またはこれらの組み合わせ）の体積百分率が上昇すると、さらに大きくかつたくさんのボイドが、結果として生成された硬化されたガラス内に存在することとなる。さらに好ましくは、硬化ステップの間にボイドを形成することにおいて使用される焼結ガスは、窒素、アルゴン、ＣＯ２、酸素、ＳＯ２及びクリプトン、ネオン、並びにこれらの組み合わせからなるグループから選択される少なくとも１つのガスを含む。これらのガスは、完全に単独で用いられ得るか、ヘリウム等の搬送ガスを伴った混合ガスとして用いられ得る。１つの特に好ましいボイド生成ガスは窒素である。出願人は、ボイド生成焼結ガスとして、窒素及び／またはアルゴンを一緒にまたは個別に使用した場合、窒素及び／またはアルゴンが、１０体積パーセントよりも多く、さらに好ましくは３０体積パーセントよりも多く、その上さらに好ましくは約５０体積パーセントよりも多く、最も好ましくは約６５体積パーセントよりも多く焼結雰囲気において使用され、残りの焼結雰囲気がヘリウム等の搬送ガスであるのが好ましいことを発見した。これらのガスは、８５体積パーセントよりも高い濃度で成功裏に使用されている。実際、最高で１００パーセントの窒素ガス、最高で１００パーセントのアルゴンガス、及び最高で１００パーセントの酸素ガスが成功裏に使用されている。ボイドは、部分真空下（例えば、プリフォームが、約４０から７５０トールの圧力の焼結雰囲気にさらされる）の透過性の低いガス（例えば、窒素、アルゴン、ＣＯ２、酸素、塩素、ＣＦ４、ＣＯ、ＳＯ２）内でスートを焼結することによっても形成され得、このような場合、ヘリウムのような比較的高い透過性を有する希釈ガスの使用は必要無い。本明細書において開示されているボイド形成硬化技術を使用すると、ボイド含有領域を含むクラッドを有する光ファイバを製造することが可能であり、当該ボイド含有領域は、約２パーセントから６パーセントの間の区域ボイド領域率を有する。我々は、他の好ましい実施例において、ボイド含有環状領域内に不規則に配されたボイドが、当該ボイド含有領域内で０．５パーセントから６パーセントの間の区域ボイド領域率を有し、かつマイクロ平方メートル毎に０．２よりも大きい平均ボイド数密度であり、さらに好ましくは０．５よりも大きい平均ボイド数密度であり、その上さらに好ましくは１．０よりも大きい平均ボイド数密度であり、最も好ましくは２よりも大きい平均ボイド数密度であることを見出している。本明細書で用いられている区域ボイド領域率は、ボイド含有環状領域内のボイドの全領域をボイド環状領域の全領域で割って（光ファイバの軸に垂直な断面で光ファイバを見た場合）１００を掛けたものを意味し、ボイド含有領域は、ボイド含有領域の内側及び外側境界によって画定される。例えば、ファイバ内の半径方向で最も内側のボイドの半径方向で最も内側の端部が、ファイバの中心軸線から１０ミクロンの半径位置を有している場合で、かつファイバ内の半径方向で最も外側のボイドの半径方向で最も外側の端部が中心線から１５ミクロンの半径位置を有している場合、ボイド含有領域は、約（２２５−１００）ｐｉ＝３９３マイクロ立方メートルとなる。このボイド含有領域内に含まれているボイドの断面領域の合計が１５．７マイクロ立方メートルである場合、当該ボイド含有領域のボイド領域率は約４パーセントとなる。本明細書において用いられている区域ボイド領域比とは、ボイド含有環状領域内のボイドの全領域をボイド含有環状領域の全領域で割ったものを意味する（光ファイバの軸に垂直な断面において光ファイバを見た場合）。本明細書において用いられている平均ボイド数密度とは、ボイド含有環状リング領域内のボイドの全数をボイド含有環状リング領域で割ったものを意味する。我々は、クラッドがコア領域から離間しているボイド含有領域をクラッドが含み、ボイド含有環状部が約２パーセントから１０パーセントの区域ボイド領域率を有し、０．５よりも大きいマイクロ平方メートル毎の平均ボイド数密度を有し、さらに好ましくは１．０よりも大きいマイクロ平方メートル毎の平均ボイド数密度を有し、その上さらに好ましくは２よりも大きいマイクロ平方メートル毎の平均ボイド数密度を有し、最も好ましくは５よりも大きいマイクロ平方メートル毎の平均ボイド数密度を有するように光ファイバをデザインすることによって、ファイバ断面及び光ファイバの長さに沿っての両方の非常に良好なボイド分布一様性を達成することが可能であり、それによって光ファイバの長さに沿ったさらに一定な向上した曲げ性能がもたらされることを見出している。例えば、上述の範囲の平均ボイド数密度及び区域ボイド領域率を得るべくファイバをデザインすることによって、１ｍよりも長いファイバ全長に対して、さらに好ましくは２ｍよりも長いファイバ全長に対して、その上さらに好ましくは１００ｍよりも長いファイバ全長に対して、最も好ましくは１０ｋｍよりも長いファイバ全長に対して、１０ｍｍの直径一巻き毎に２ｄＢ未満の最大曲げ損失もたらすのに十分な、ボイド含有環状領域の外周及び幅に亘りかつファイバの長さに沿った向上したボイド分布一様性を達成することが可能である。さらに好ましくは、ボイド含有領域は、１ｍよりも長いファイバ全長に対して、さらに好ましくは２ｍよりも長いファイバ全長に対して、その上さらに好ましくは１００ｍよりも長いファイバ全長に対して、最も好ましくは１０ｋｍよりも長いファイバ全長に対して、１０ｍｍ直径の一巻き毎に１ｄＢ未満の最大曲げ損失もたらすのに十分な、ボイド含有環状領域の外周及び幅に亘りかつファイバの長さに沿った向上したボイド分布一様性を有する。その上さらに好ましくは、ボイド含有領域は、１ｍよりも長いファイバ全長に対して、さらに好ましくは２ｍよりも長いファイバ全長に対して、その上さらに好ましくは１００ｍよりも長いファイバ全長に対して、最も好ましくは１０ｋｍよりも長いファイバ全長に対して、１０ｍｍ直径の一巻き毎に０．５ｄＢ未満の最大曲げ損失もたらすのに十分な、ボイド含有環状領域の外周及び幅に亘りかつファイバの長さに沿った向上したボイド分布一様性を有する。]
[0038] 上述の他の焼成ガスの混合においては、少なくともいくらかの硬化ガスが意図的に捕捉されるのに十分な速度及び温度でのプリフォームの下方への送りを含む硬化プロセスが用いられるのが好ましい。これは、例えば、約１０℃／分よりも大きい、さらに好ましくは１２℃／分よりも大きい、その上さらに好ましくは１４℃／分よりも大きいスートプリフォームの少なくとも一部の加熱によってもたらされる。本発明のおいて用いられる焼結温度は、好ましくは１１００℃から１６００℃の範囲、さらに好ましくは約１４００℃と１５５０との間、最も好ましくは１４８０℃と１５５０℃の間の幅を有し得る。１つの特に好ましい焼結温度は、約１４９０℃である。光ファイバのクラッド内にこのようなボイド含有領域を形成することに関する追加の情報は、例えば、米国特許出願第１１／５８３０９８号にあり、当該出願の明細書は全体を参照することによって本願に包含される。]
[0039] 図３は、本発明において使用されるコアケインをドローするために使用され得るプロセスを示す。例えば、このような１つの実施例において、スートプリフォームは、図１に関して上述されたように形成され、その後、そのスートプリフォームは、従来の硬化技術を用いて硬化されて（例えば、１００パーセントヘリウムの雰囲気において１３００℃よりも高い硬化温度を用いて）ボイドのないコアプリフォームが形成される。例えば、純シリカコアファイバを形成するために使用されるファイバプリフォームの場合、コアプリフォームは、大量の屈折率調整ドーパントを含まない比較的純度の高いシリカからなる。代替的に、純酸化ゲルマニウムドーピングコアファイバを形成するために使用される光ファイバプリフォームの場合、コアプリフォームは、酸化ゲルマニウムがドーピングされたコア領域と任意的なクラッド部分（例えば、ドーピングされていないシリカクラッド）からなる。生成された硬化されたコアプリフォーム３１は、コアケインドロー炉３７内に配され、減少させられた外径を有する少なくとも１つのロッド状コアケインセグメント３３がそこからドローされる。プリフォーム３１は、例えば、約１７００℃と２０００℃との間の温度に加熱される。コントローラ３８は、ケインに加えられる張力を引張機構４０（ここでは２つの牽引ホイールとして示されている）への適切な信号によって調整し、適切な速度でケイン３３が下方にドローされる。このようにして、例えば、約１ｍｍから１６ｍｍの間の外径寸法を有している長さを有するコアケイン３３を得ることが可能である。以下でさらに説明するように、このコアケインは、後に、追加のスート堆積のためのターゲットもしくはマンドレル２４として、またはロッドインチューブプロセスにおけるロッドとして使用され得る。] 図１ 図３
[0040] １つの好ましい実施例において、図３に関して上述されたプロセスが使用されて、コアケインプリフォームが形成され得る。その後、当該コアケインプリフォームは、本明細書において開示されているボイド形成技術を使用して硬化されて最終的に光ファイバのクラッドになる追加のスート堆積のためのターゲットもしくはマンドレルとして使用され得る。１つのこのような実施例において、例えば、完全に硬化されたボイド無しガラスコアケインが、図１に示されたスート堆積ステップにおいて、ベイトロッド２４として使用され得る。このガラスコアケインは、ドーピングされていないシリカであり得るので、生成された光ファイバは、コアが実質的に純粋なシリカからなるシリカコアファイバとなるだろう。代替的に、コアケインは、光ファイバの光伝送コア領域を共に形成する１または複数のドーピング領域からなっていてもよい。スートがガラスコアケイン状に堆積させられた後、外側スート領域１２０は、図４に示されているように硬化炉１２９内で完全に硬化され得る。好ましくは、図５に示されているように、この硬化ステップに間に、上述のボイド形成硬化プロセスが行われて、硬化された光ファイバプリフォーム１５０が形成される。] 図１ 図３ 図４ 図５
[0041] 上述のように、ボイド形成硬化ステップにおいて使用する好ましいガスは、窒素、アルゴン、ＣＯ２、酸素、塩素、ＣＦ４、ＣＯ、ＳＯ２、クリプトン、ネオン、及びこれらの組み合わせからなるグループから選択された少なくとも１つのガスを含む。好ましくは、これらのボイド生成ガスは、単独か、または５体積パーセントから１００体積パーセントの間の量、さらに好ましくは約２０−１００体積パーセント、最も好ましくは約４０体積パーセントから１００体積パーセントの間の量で使用される。焼結ガス雰囲気の残りの部分は、例えば、ヘリウム、水素、重水素、またはこれらの混合等の適切な希釈ガスまたは搬送ガスから形成される。一般的には、焼成ガスにおいて用いられているボイド生成ガス（窒素、Ａｒ、ＣＯ２、Ｋｒ、Ｏ２、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＯ、ＳＯ２、Ｎｅ）の割合が多くなるほど、より大きくかつより多くのボイドが、生成された硬化されたガラス内に存在することとなる。１つの特に好ましいボイド生成ガスは窒素であり、窒素は、総量に対して好ましくは１０体積パーセントよりも多く、さらに好ましくは３０体積パーセントよりも多く、その上さらに好ましくは約５０体積パーセントよりも多く、最も好ましくは約６５体積パーセントよりも多く使用され、焼結雰囲気の残りはヘリウム等の搬送ガスである。ボイドは、部分真空下（例えば、焼結雰囲気は、約４０から７５０トールの圧力である）の透過性の低い希釈ガス（例えば、窒素、アルゴン、ＣＯ２、酸素、塩素、ＣＦ４、ＣＯ、ＳＯ２）内でスートを焼結することによっても形成され得、このような場合、ヘリウムのような比較的高い透過性を有する希釈ガスの使用は必要無い。塩素は、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、または他の塩素含有ドーパントを使用することでガラス内に包含され得る。本明細書で開示されているボイド生成硬化技術を使用すると、０．５パーセントよりも大きい、さらに好ましくは約１パーセントよりも大きい、その上さらに好ましくは約５パーセントよりも大きい、最も好ましくは約１０パーセントよりも大きい区域ボイド領域パーセントを有するボイド含有領域を含むクラッドを有する光ファイバを形成することが可能である。最も好ましくは、ボイドを有する領域は、クラッドの外側エッジまで伸長していないので、開いたボイドまたはファイバの外側に接するボイドは存在しない。]
[0042] 本発明において用いられる焼結温度は、好ましくは１１００℃から１５５０℃、さらに好ましくは１３００℃と１５００℃との間、最も好ましくは１３５０℃と１５００℃との間の範囲にあるのが好ましい。１つの好ましい焼結温度は、約１４９０℃である。硬化プロセスの間に用いられるガス雰囲気、硬化炉内部の温度、及びプリフォーム硬化速度は、スート硬化プロセスの間に、ガスがプリフォームの中に意図的に捕捉されて硬化ガラス内にボイドが形成される様に選択される。ファイバがドローされた後にファイバ内にボイドが維持されているように、これらのガス含有ボイドは、好ましくは、ファイバドロープロセスに先だって及び／またはその間に完全にガス抜きされないのが好ましい。様々なプロセスパラメータが調整されて、ボイドのサイズが変化及び調整され得る。例えば、硬化時間または温度を上昇させることは、温度の上昇がボイド内に捕捉されたガスを膨張させる故に、ボイドのサイズを増大させ得る。同様に、ボイドのサイズ及び区域ボイド率は、ドロー条件にも影響される。例えば。ドロー炉におけるより長い高温領域及び／またはより速いドロー速度は、ボイドのサイズ及び区域ボイド率を上昇させる傾向にある。硬化温度においてガラス内でより透過性があるガスを選択することは、より小さなボイドをもたらすだろう。焼結速度もボイドのサイズ及びボイド量に大きく影響し得る。より速い焼結速度は、さらに多くのかつ大きなボイドの形成をもたらすであろう。しかし、遅すぎる焼結速度を使用すると、ガスがガラスを通過して逃げる時間がある故に、ボイドが形成されない結果となるだろう。結果として、プリフォームの下方送り速度及び／または用いられる硬化温度は、好ましくは約１０℃／分よりも大きな速度で、さらに好ましくは約１２℃／よりも大きな速度で、その上さらに好ましくは約１４℃／分よりも大きな速度でのプリフォームの少なくとも一部の加熱をもたらすのに十分に高いのがよい。一般的には、より低いスート濃度を有する光ファイバプリフォームは、さらなるボイドの形成をもたらすであろう。しかし、特定の光ファイバプリフォーム内の堆積スートの濃度が変化させて、所望の位置にさらなるボイド（より高い区域ボイド領域率）を配することも可能である。例えば、第１の高濃度スート領域が硬化ガラス（純シリカ）コアケインに直接堆積させられ得、その後、第１の濃度よりも低い濃度を有する第２の領域が堆積させられ得る。我々は、このことが、より高いボイド領域率をコア近傍（すなわち高濃度スート領域）に形成することを見出している。シリカ含有スートは、好ましくは約０．１０ｇ／ｃｃと約１．７ｇ／ｃｃとの間、さらに好ましくは約０．３０ｇ／ｃｃと約１．０ｇ／ｃｃとの間の体積濃度を有する。この効果は、ボイド含有率が低いかまたはボイドを含まない領域とボイド含有率がより高い領域との間で変化する硬化ボイド含有プリフォームの形成にも使用され得る。ここで、初期スート濃度半径方向変化は、少なくとも１００ミクロンの距離に亘って３パーセント以上である。このようなプリフォームが用いられて、例えば、ボイド無しガラスとボイド含有ガラスとの間で変化するクラッド領域を有する光ファイバが形成され得る。このような変化するボイド含有領域及びボイド無し領域を有するファイバは、ブラッグ格子として有用な性質を示す。本明細書に記載されている方法によって形成された光プリフォームは、ボイド無し酸化ゲルマニウムドーピングコア、ボイド無しシリカインナークラッド、ボイド含有シリカリング及びボイド無しシリカオーバークラッドからなるのが好ましい。ボイド含有シリカリング領域は、プリフォームの断面スライスにおいて約１，０００，０００個より多いボイドを含み、ボイドの平均直径は約１から１０ミクロンであり得、かつ約１−２０パーセントのボイド領域率を有し得る。これらのボイドは、通常は、シリカによって囲繞された不連続かつ孤立している回転楕円体であるので、ボイドの各々は、光プリフォームの長さに沿った軸位置又は半径位置において不連続である。光プリフォームの光ファイバへのドローにおいて、ボイドはドロー方向に引き延ばされる。]
[0043] 光プリフォームの光ファイバへのドローにおいて、所定の断面におけるボイドの数は、プリフォーム内の元のボイド数よりもドローされたファイバのボイド数の方が少ない。例えば、プリフォーム内の断面リング内に１００，０００個のボイドを有する６０ｍｍ直径のプリフォームは、１２５ミクロンのドローされたファイバの断面リングにおいて２００個のボイドを生じさせ得る。我々は、この個数の減少のメカニズムは、我々が「拡散合体」と称する現象の故、すなわちボイドが互いに合体してより少ない数のボイドを形成する故であると考える。我々は、ボイド含有プリフォームの直径現象の任意のステップ（例えば、プリフォームをファイバにドローすることや、プリフォームをより小さなプリフォームにリドローすること）において発生する拡散合体の程度は、直径減少ステップの間のプリフォームの時間−温度履歴、ボイド内のガスの選択、及びボイドを囲むガラスの組成に影響を受け得ると考える。従って、光ファイバ内で断面において２００個のボイドをもたらすものと同一のプリフォームは、例えば、断面において５００個または１０００個から１０，０００個のボイドであっても生成し得、これは、上述のプリフォームプロセスパラメータ及びガラス組成によって調整され得る。]
[0044] 対照的に、スタックアンドドロー（stack-and-draw）プロセスにおける一連の連続チューブによって形成されるかまたはプリフォームの軸長さに沿って穴開けされたボイドによって形成される光ファイバプリフォームは、この現象の影響を受けない、すなわちプリフォーム内のボイドの数は、ドローされた光ファイバ内のボイドの数と実質的に同一である。従って、これらの方法と異なり、我々の不連続ボイド含有プリフォームは、光ファイバ特性を得るために適切なマイクロ構造をファイバ内に有することが可能である。従来のスタックアンドドロープロセスを用いるかまたはプリフォームの軸長さに沿って穴開けされたボイドを使用することは、例えば５０個のボイドよりも多くのボイドを形成することを急速に困難かつ面倒にし得ることにも留意すべきである。対照的に、我々のプリフォームから形成されたファイバは、断面において１００個のボイドを生成可能であり、１０００個のボイドでも形成可能である。]
[0045] 光ファイバプラットフォーム内で形成されたボイドは、プリフォームが光ファイバにドローされる際に細長いボイドに引き延ばされる。光ファイバプリフォームのネックダウン（neck-down）または「ルート（root）」領域において、ガラス温度は、軟化点（シリカでは約１６３０度）以上から約１９００から２１００℃（ファイバドロー条件に依存）に上昇する。その後、ファイバは軟化点まで冷却され、その際またはその後に最終ファイバ直径に達する。拡散合体によるボイドの個数の減少は、以下のパラメータを含む様々なパラメータに依存すると考えられている：１）ボイド内の、ガラスを通過して移動するガス（複数種の場合もあり）の拡散性、２）ドローネックダウン領域におけるガラスの温度時間履歴。我々は、ｌｎ[プリフォーム内のボイド／ファイバ内のボイド]の比率が、パラメータΣに比例することを立証した。Σは以下の様に定義される。]
[0046] ]
[0047] 式[１]において、ｚは、プリフォームに沿った軸位置であって、積分下限値「０」は、プリフォームがネックダウンし始める軸位置に対応し、積分上限値「ｚｍａｘ」は、プリフォームが最終ファイバ直径に達した軸位置に対応する（通常は１２５ミクロン）。我々は、パラメータΣが、式[２]に示される単純化されたプロセスパラメータΩを用いてさらに容易に近似可能であることも見出し、式[２]は以下の様に定義される。]
[0048] ]
[0049] Ｄｇａｓ（ｃｍ２／秒）は、ガス（ボイド内のガス）のガラス内での拡散性であり、ネックダウン領域においてガラス温度が等温でない故に軸位置間で変化する。φｆは区域ボイド領域割合（fraction）であり、Ｖｆはｃｍ／秒単位のファイバドロー速度であり、Ｒｆはｃｍ単位のファイバ半径である。プロセスパラメータΩ（無次元数）の評価において、我々は、シリカガスに関する式[３]及び式[４]に示されるＮ２及びＫｒガス拡散性Ｄｇａｓに関する以下の関係を各々使用した。ここで、ｅは数学定数２．７１８２８（小数第５位から先を切り捨てて示されており、たまに「Ｅｘｐ」とも表される）である。
窒素：]
[0050] ]
[0051] クリプトン：]
[0052] 平均温度ＴＡｖｇは、光ファイバプリフォームの℃単位の軟化点とドロー炉ピーク温度（ドロー炉ピーク温度は、ピークの炉温度であり、通常は、光ファイバプリフォームのネックダウンルート（necked down root）領域に対応する領域内にある）との算術平均であり、φｆは、ファイバ内の区域ボイド領域割合であり、Ｌｒｏｏｔは、プリフォームが最終直径に達した際（通常は１２５ミクロン）のネックダウン領域の始まりから終わりまでで測定されるｃｍ単位のドロールート長さである。]
[0053] 例えば、表１の例１における、プリフォーム直径５．８ｃｍで直径１２５ミクロンのファイバまでドローされるΩは、以下のように得られる：
炉設定温度（Ｔε）＝１９８５℃；ガラス軟化点（Ｔσ）＝１６３０℃；（Ｔε＋Ｔσ）／２＝１．６０×１０−９ｃｍ２／秒におけるガス拡散性；ファイバ内の区域ボイド領域割合、φｆ＝０．０４２；プリフォームルート長さ（Ｌｒｏｏｔ）＝３０．９ｃｍ；ファイバドロー速度（Ｖｆ）＝１０００ｃｍ／秒；ファイバ半径（Ｒｆ）＝０．００６２５ｃｍ]
[0054] ]
[0055] 我々は好ましい実施例においてこれを見出した。]
[0056] ]
[0057] 低いΩは、拡散合体がより低いことと同等であり、従って、光ファイバプリフォーム及び結果としてもたらされた光ファイバ内に保持されるより数が多くかつ小さなボイド（より少なくかつ大きなボイドとは逆に）をもたらす。さらに好ましくは、Ωが４×１０−７よりも小さい、その上さらに好ましくはΩが３×１０−７よりも小さい、その上さらに好ましくはΩが２．５×１０−７よりも小さい、最も好ましくはΩが２×１０−７よりも小さい。多くのパラメータを使用してプロセスパラメータΩの大きさを５×１０−７未満に減らすことが可能で有る。例えば、より低いドロー炉温度を使用すると、高いドロー張力が可能で有る（例えば、２００ｇよりも大きい、さらに好ましくは２５０グラムと３００グラムとの間）。さらに、ドロー炉においてより小さいまたはより狭い高温領域を使用すると、より短いＬｒｏｏｔ（及び光ファイバプリフォームのさらに寸胴なルート領域）がもたらされるだろう。同様に、２０ｍ／ｓより速い、さらに好ましくは２５ｍ／ｓより速い、最も好ましくは３０ｍ／ｓより速いような、より速いドロー速度を使用すると、例えば、より多い量の塩素（例えば、２０００重量ｐｐｍより多く、さらに好ましくは３０００重量ｐｐｍより多く、ある実施例において、Ｃｌは、１０，０００重量ｐｐｍであり得、光ファイバのボイド含有環状領域のガラス領域内に保持される）を使用することによって達成され得るより低い透過性ガラスを使用するように、プロセスパラメータΩが低下するだろう。]
[0058] 図５を参照すると、上述の技術が使用されて、光ファイバプリフォーム１５０が形成され得、光ファイバプリフォーム１５０は、多数のボイドを含むクラッド１５２に囲繞されているボイド無しコア領域１５１を含む。クラッド１５２内に適切なサイズの十分な数のボイドを有するボイド含有領域を形成することによって、クラッド１５２は、光ファイバプリフォームが光ファイバにドローされた後に、光をコア領域１５１に沿って導光する光クラッドとして機能する。代替的に、ボイド含有領域は、光ファイバの曲げ性能を向上させるべく用いられ得る。必要ならば、プリフォーム１５０の光ファイバへのドローに先だって、追加のスートがクラッド領域に亘って堆積させられて硬化させられ得る。追加の堆積されるクラッド材は、必要に応じて、硬化させられるかまたは硬化させられずに、ボイドを収容し得る。] 図５
[0059] このようなプリフォームからドローされるファイバの例は、図６ａ及び図６ｂに示されている。図６ａは、１２５ミクロン直径のファイバの１５００倍に拡大したＳＥＭ顕微鏡写真であり、図６ｂは、図６ａに示されたファイバの中央領域のＳＥＭ顕微鏡写真であり、７５００倍に拡大されている。図６ａ及び図６ｂ内のファイバは、クラッド領域に囲繞されたコア領域を含んでおり、当該クラッド領域は、酸化ゲルマニウムがドーピングされたシリカコアに沿って光が導光されるように配されたボイドを含む。] 図６ａ 図６ｂ
[0060] 代替的に、既に形成されているコアケインにスートを堆積させることに代えて、上述のボイド形成プロセスは、図２に関して上述されたボイド含有領域を内部に有する硬化されたガラスのチューブを形成するために使用され得、当該チューブは、コアケインにスリーブを付けるために使用され得る。] 図２
[0061] 本明細書に開示されている実施例のいずれかにおいて、生成された最終の硬化された光ファイバプリフォーム５０は、図７に示すようにプリフォームをドロー炉５２内に配置して従来の方法及び装置を用いて光ファイバ５４を加熱してドローすることによって光ファイバにドローされる。ファイバ５４は、その後、冷却チャンバ５５内で冷却され、非接触センサ５６によって最終直径が測定される。コーティング装置５８によって、１または複数のコーティングが施されて硬化（cure）させられ得る。ドローの間、ファイバ５４は張力アセンブリ６０を通過し、それによって張力が加えられてプリフォーム５０からファイバ５４がドローされる。張力が制御装置６１によって制御されて、ファイバの直径が所定の設定値に維持される。最後に、コーティングされたファイバ５４が、フィードヘッド６２によってファイバ収納スプールに巻き取られる。] 図７
[0062] 図３に関して上述されたコアケインを形成するのと同一のプロセスは、ボイド含有硬化チューブをリドローするのに代替的に使用され得る。このようなリドロープロセスは、チューブ内に含有されるボイドのサイズを変化させるために使用され得る。例えば、ボイド含有プリフォームがリドローされる際に発生する直径減少が大きくなればなるほど、そのプリフォームにおけるボイドのサイズは小さくなるだろう。] 図３
[0063] 本明細書に開示されているボイド生成硬化技術を使用すると、ボイドが配されて当該光ファイバのクラッドが形成されかつボイド領域率が実質０でないので、ファイバを介して伝送される光が通常はコアの内部で保持されるように、第１の屈折率を有するコア領域と当該コア領域の屈折率未満の第２の屈折率を有するクラッド領域をからなる光ファイバが達成される。]
[0064] 本明細書に記載されている技術を用いると、ファイバが形成され、光のパワーの割合が８０パーセントである領域において、いずれかのボイドの最大のサイズは伝送される光の波長未満である。我々は、最大サイズによって、ファイバの長さ方向を横切る垂直断面における特定のボイドの直径を示す。例えば、ファイバは、ボイド含有領域内の平均ボイド直径が５ｎｍから５００ｎｍの間にあるように、さらに好ましくは３０ｎｍから３００ｎｍの間にあるように、その上さらに好ましくは３０ｎｍから２００ｎｍの間にあるように、最も好ましくは３０ｎｍから１５０ｎｍの間にあるようにファイバが形成された。他の好ましい実施例において、不規則に配されたボイドは、１００ｎｍ未満で２ｎｍよりも大きい平均直径を有する。]
[0065] 必要ならば、ゲルマニウム及びフッ素等の屈折率調整ドーパントが個別にまたは一緒に用いられ、クラッドの屈折率に対するコアの屈折率または純シリカの屈折率に対するコアの屈折率がさらに調整され得る。例えば、１つのこのような好ましい実施例において、ゲルマニウムコアケインは、スタータロッドとして使用され、好ましくは上述のＯＶＤ体積技術が使用されて、当該スタータロッドに追加のスートクラッド材が堆積させられる。スートクラッド領域は、その後上述の如く硬化させられ、酸化ゲルマニウムがドーピングされたシリカコア領域の周囲にボイド含有クラッド領域が形成される。]
[0066] このようなファイバは、電気通信ネットワーク（通常は８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ及び／または１５５０ｎｍ帯で動作する）において使用され得、電気通信ネットワークには、長距離、地下（metro）、アクセス（access）、敷地内（premise）、及びデータセンタ用途並びデータ通信用途のもの、並びに建物及び移動体（自動車、バス、列車、飛行機）用の制御領域ネットワークを含む。このような電気通信ネットワークは、通常は、光ファイバに光学的に接続される送信機及び受信機を含む。]
[0067] いくつかの実施例において、本明細書に開示されているファイバは、不規則なボイド含有領域を有し、断面で見た場合、所与の光ファイバ垂直断面のボイド含有環状領域において、１００個よりも多くのボイド、さらに好ましくは２００個よりも多くのボイド、その上さらに好ましくは４００個よりも多くのボイドを有し、いくつかの実施例においては、６００個よりも多くのボイドを有する。実際、本明細書に開示されている技術は、１０ミクロン未満の幅を有する環状リング、及びさらに好ましくは７ミクロン未満の幅（例えば、半径方向幅が１ミクロンから７ミクロンの間）の環状リングに対してでも、ファイバの環状リングにおいて、１０００個よりも多く、さらに２０００個よりも多くのボイドを形成するのに十分である。]
[0068] 例えば、本明細書に開示されているファイバは、従来技術のファイバに比べて優れた曲げ耐性を有し、同時に良好なモードフィールド直径を示す。特に、我々は、本明細書に開示されている方法を使用した際に、いくつかの実施例において１５５０ｎｍでシングルモードのファイバ、他の実施例において１４４０ｎｍでシングルモードのファイバ、さらに他の実施例において１２６０ｎｍでシングルモードのファイバであり、１５５０ｎｍにおいて２０ｍｍ直径の曲げの一巻き毎に０．５ｄＢ未満の減衰増加と同時に１５５０ｎｍにおいて９ミクロンよりも大きなモードフィールド直径、さらに好ましくは１０ミクロンよりも大きなモードフィールド直径を有するファイバを形成可能である。このような非常に良好な曲げ性能によって、ファイバ・トゥ・ザ・ホーム、アクセスファイバ、ファイバ・イン・ザ・ホーム用途、及びファイバジャンパ（fiber jumper）（通常はファイバの短いセクション（１−２０メートル）であり、両端にコネクタを有して光ファイバシステム又はデバイスと接続している）の魅力的な候補となる。例えば、本明細書に開示されているファイバは、送信機、受信機、これらの送信機及び受信機に光学的に接続されているファイバ（１または複数）を含む光ファイバ電気通信システム内に用いられ得る。好ましくは、このような用途において（すなわち、ファイバが電気通信システムにおける伝送ファイバとしての役割を果たす場合）、ファイバは、エルビウム等のいくつかの能動素子を欠いている。]
[0069] 本明細書に開示されているボイド生成硬化技術を使用すると、ある全体ボイド領域割合（すなわち、ボイドの全断面を光ファイバの全断面領域で割って１００を掛けたもの）を有するクラッド領域を備える光ファイバを形成可能である。ファイバは、約０．０１パーセントよりも大きい全ボイド領域パーセントを有して、約０．１パーセントよりも大きい全ボイド領域パーセントを有して、約１よりも大きい全ボイド領域パーセントを有して、約５パーセントよりも大きい全ボイド領域パーセントを有して、１０パーセントよりも大きい全ボイド領域パーセントを有して形成された。しかし、いくつかの実施例においては、１パーセント未満の全ボイド領域パーセント、さらに０．７パーセント未満の全ボイド領域パーセント、かついくつかの実施例では約０．２パーセント未満の全ボイド領域パーセントが、非常に向上した曲げ耐性をもたらし得る。いくつかの好ましい実施例において、全ボイド領域パーセントは、０．０１パーセントから０．４パーセントの間、さらに好ましくは０．０２パーセントから０．２パーセントの間である。このようなボイド含有クラッド領域は、コアに対するさらに低い屈折率のために用いられ、光ファイバのコアに沿って光を導光するクラッド領域を形成する。以下に説明されるような適切なスート硬化条件を選択することによって、様々な有用な光ファイバデザインが可能とされ得る。例えば、伝送される光の波長（例えば、いくつかの電気通信システムに関しては１５５０ｎｍ未満）よりも小さい、好ましくはファイバに沿って伝送される光の波長の２分の１よりも小さいクラッド内の最大ボイドサイズを選択することによって、低損失ファイバが、高価なドーパントを使用することなく達成され得る。結果として、様々な用途に関して、ボイド含有環状領域内のボイドは、約５ｎｍから５００ｎｍの間の平均ボイドサイズを有し、さらに好ましくは約３０ｎｍから３００ｎｍの間の平均ボイドサイズを有し、その上さらに好ましくは約３０ｎｍから２００ｎｍの間の平均ボイドサイズを有し、最も好ましくは３０ｎｍから１５０ｎｍの間のボイドサイズを有する。他の好ましい実施例において、不規則に配されたボイドは、１００ｎｍ未満で２ｎｍよりも大きい平均直径を有する。他の好ましい実施例において、不規則に配されたボイドは、５０ｎｍ未満で２ｎｍよりも大きい平均直径を有する。いくつかの実施例において、本明細書に開示されているファイバは、断面で見た場合に、１００個よりも多くの、さらに好ましくは２００個よりも多くの、その上さらに好ましくは４００個よりも多くのボイドを有し、いくつかの実施例においては、６００個よりも多くのボイドを有する。実際、本明細書に開示されている技術は、１０ミクロン未満の幅を有する環状リング、及びさらに好ましくは７ミクロン未満の幅（例えば、半径方向幅が１ミクロンから７ミクロンの間）の環状リングに対して、ファイバの環状リング内に１０００個よりも多く、さらに２０００個よりも多いボイドをもたらすのに十分である。もちろん、最も好ましいファイバは、これらの特性の組み合わせを有するものであろう。従って、例えば、１つの特に好ましい実施例の光ファイバは、５００個よりも多く、ボイドが３０ｎｍから２００ｎｍの間の平均直径を有する。但し、有用で曲げ耐性のある光ファイバは、さらに大きく数の多いボイドを用いることでも達成可能である。ボイドの数、平均直径、最大直径、及びボイドの全ボイド領域パーセントは全て、約８００倍の走査電子顕微鏡及び画像解析ソフトウェア（米国、メリーランド州、シルバースプリング、メディアサイバネティクス社から入手可能であるＩｍａｇｅＰｒｏ等）を用いて計算され得る。]
[0070] 本明細書で開示されている光ファイバは、酸化ゲルマニウムまたはフッ素を含んでかまたは含まずに光ファイバのコア及び／またはクラッドの屈折率を調整し得るが、これらのドーパントの使用は、中間環状領域においては回避され得、むしろボイド（ボイド内に配され得るガス（１または複数）と組み合わせて）が使用されて光がファイバのコアに伝導される態様が調整され得る。ボイド含有領域は、ドーピングされていない（純粋な）シリカで形成され得るので、ボイド含有領域内のドーパントの使用が完全に回避されて減少させられた屈折率が達成されるか、ボイド含有領域がドーピングされたシリカ、例えば複数のボイドを有するフッ素ドーピングシリカを含み得る。]
[0071] ある実施例のセットにおいて、コア領域は、ドーピングされたシリカを含んで純シリカに対して性の屈折率を提供する、例えば酸化ゲルマニウムドーピングシリカである。コア領域は、ボイドがないのが好ましい。図８ａは、本発明に従って形成された光ファイバの断面をコーティングとともに概略的に示している。図８ｂは、図８ａのファイバと対応しており、領域１８０における屈折率プロファイルを概略的に示している。図８ａのファイバの１つの断面に対応する屈折率プロファイルは、図８ｂに示されているように、シリカ及びボイドの個々の屈折率成分の組み合わせとなるように概略的に解釈され得る。正確なボイド分布プロファイルは、本明細書において開示されている走査電子顕微鏡利用（ＳＥＭ）技術によって判定され得る。この図は、領域１８０内の相対屈折率パーセントが、Δ３＝−２８％（シリカの屈折率に対するガス充填ボイドの屈折率）とボイドを囲むガラスの屈折率（この例においてシリカであり、約０％の相対屈折率％Δ５を有している）との間で変化することを表している。通常の相対屈折率パーセントΔ５は、純シリカガラスに対して−１％から＋３％の間、さらに好ましくは−１％から１％の間であり、ボイドを囲むガラス内に存在する従来のドーパント、例えばフッ素及びＧｅＯ２に依存する。すなわち、領域１８０の屈折率、及び図８ｂの例において、ガス充填ボイドの幅、及び／またはガス充填ボイド間のガラス充填空間Ｓｖは、ランダムに分布しており互いに同等ではない。還元すれば、ボイドは不規則である。ボイドが封入されている領域の屈折率は、従来のドーピングされたシリカの屈折率と著しく異なる。ボイド間の平均距離Ｄｉは、好ましくは５０００ｎｍ未満、さらに好ましくは２０００ｎｍ未満、その上さらに好ましくは１０００ｎｍ未満であり、例えば、７５０ｎｍ未満、５００ｎｍ未満、４００ｎｍ未満、３００ｎｍ未満、２００ｎｍ未満または１００ｎｍ未満でもある。図８ａ及び図８ｂに示されているように、いくつかの実施例において、コア領域１７０は、純シリカに対する正の最大屈折率Δ１％を有するシングルコアセグメントを含み、当該シングルコアセグメントは、中心線から半径Ｒ１まで伸長している。ある実施例のセットにおいては、０．３０％＜Δ１＜０．４０％、３．０μｍ＜Ｒ１＜５．０μｍである。いくつかの実施例において、シングルコアセグメントは、アルファシェイプ（alpha shape）を有する屈折率プロファイルを有しており、ここでアルファは６以上であり、いくつかの実施例においては８以上である。いくつかの実施例において、内側環状ボイド無し領域は、Ｒ２−Ｒ１に等しい幅Ｗ１２を有し、Ｗ１２は１μｍよりも大きい。半径Ｒ２は、好ましくは８μｍよりも大きく、さらに好ましくは１０μｍよりも大きい。コア半径Ｒ１とＲ２との比Ｒ１／Ｒ２は、好ましくは０．２から０．６の間、さらに好ましくは０．３から０．５の間、その上さらに好ましくは０．３３から０．４５の間である。中間のボイド含有環状領域１８４は、Ｒ２から半径方向外側に半径Ｒ３まで伸長しており、Ｒ３−Ｒ２に等しい半径方向幅Ｗ２３を有している。外側環状領域１８６は、Ｒ３から半径方向外側に半径Ｒ４まで伸長している。半径Ｒ４は、光ファイバのシリカ部分の最も外側の半径である。１または複数のコーティングが光ファイバのシリカ部分の外表面にＲ４、ファイバのガラス部分の最も外側の直径又は最も外側の外周部から加えられる。コア領域１７０及びクラッド領域１８０は、好ましくはシリカから成っている。コア領域１７０は、好ましくは１または複数のドーパントによってドーピングされているシリカである。好ましくは、コア領域１７０はボイド無しである。ボイド含有領域１８４は、内側半径Ｒ２を有しており、Ｒ２は２０μｍ以下である。いくつかの実施例において、Ｒ２は１０μｍ以上であり２０μｍ以下である。他の実施例において、Ｒ２は１０μｍ以上であり１８μｍ以下である。他の実施例において、Ｒ２は１０μｍ以上であり１４μｍ以下である。ボイド含有領域１８４は、半径幅Ｗ２３を有しており、Ｗ２３は０．５μｍ以上である。いくつかの実施例において、Ｗ２３は０．５μｍ以上で２０μｍ以下である。他の実施例において、Ｗ２３は２μｍ以上で１２μｍ以下である。他の実施例において、Ｗ２３は２μｍ以上であり８μｍ以下である。] 図８ａ 図８ｂ
[0072] クラッド領域１８０は、半径Ｒ４まで伸長しており、Ｒ４は４０μｍ以上であるのが好ましい；いくつかの実施例では、Ｒ４約４０μｍである；他の実施例では、Ｒ４６０μｍ以上である；他の実施例では、Ｒ４は約６２．５μｍである。いくつかの実施例では、外側環状領域１８０は、２０μｍ以上の半径幅を有している。他の実施例においては、外側ボイド無し領域１８６は、３０μｍ以上の半径幅を有している。さらに他の実施例においては、外側ボイド無し領域１８６は４０μｍ以上の半径幅を有している。いくつかの実施例において、コア領域１７０は、酸化ゲルマニウムドーピングシリカを含んでいる。他の実施例において、コア領域１７０は、フッ素ドーピングシリカを含んでいる。]
[0073] コア領域は、好ましくは、中心線から半径方向外側に伸長している中央コアセグメントを含んでいる。]
[0074] １つの実施例のセットにおいて、コア領域１７０は、純シリカに対して正である相対屈折率Δ１を有しているシングルコアセグメントを含む。このシングルコアセグメントは、ステップ形状、曲線形状または他の形状を有する屈折率プロファイルを有し得る。いくつかの実施例において、このシングルコアセグメントは、アルファシェイプを有する屈折率プロファイルを有し、好ましいアルファは８以上である。好ましくは、シングルコアセグメントは半径Ｒ１まで伸長し、Ｒ１は３．８μｍ以上であり、いくつかの実施例においては、Ｒ１は４．０μｍ以上で４．５μｍ以下である。いくつかの実施例において、コア領域はＲ１まで伸長し、ボイド含有領域は、内側半径Ｒ２を有し、これらの比Ｒ１／Ｒ２は０．３から０．５の間である。]
[0075] コア領域１７０は、複数のコアセグメントを含み得るので、本明細書に開示されている任意の実施例において、コア領域は少なくとも１つのコアセグメントを有する。]
[0076] いくつかの実施例において、コア領域１７０の屈折率プロファイルは、１５５０ｎｍの光信号のシングルモード伝送を提供し、好ましくはさらに１３００ｎｍから１３２４ｎｍの間の０分散波長を提供し、好ましくはさらに１３１０ｎｍにおいて８．６μｍよりも大きいモードフィールド直径を提供する。]
[0077] いくつかの実施例において、Δ１は０．４０％以下である。他の実施例において、Δ１は０．３８％以下である。]
[0078] 好ましくは、本明細書に開示されている光ファイバは、クラッド領域を囲繞しかつクラッド領域に直接的に隣接するコーティングをさらに含む。いくつかの実施例において、光ファイバは、クラッド領域を囲繞しかつクラッド領域に直接的に隣接する単一のコーティング層を含む。いくつかの実施例において、少なくともいくつかのボイドは、アルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、塩素、酸素、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＳＯ２、Ｋｒ、Ｎｅ、及びこれらの組み合わせのグループから選択される少なくとも１つのガスを含む。さらに好ましくは、ボイド含有領域内のボイドは、クリプトンガスあるいは二酸化硫黄ガス、または塩素ガスに、窒素、二酸化炭素、アルゴン、クリプトンもしくは二酸化硫黄、もしくはこれらの組み合わせのうちの１つを加えたものを含む。]
[0079] 実施例
本発明は、以下の実施例によってさらに説明される。他に記載が無くとも、以下の実施例の各々において、ファイバがドローされた際は、ファイバは従来のコーティングを用いてコーティングされる（すなわち従来のアクリレート（acrylate）ベースの主コーティング及び補助コーティング）。]
[0080] 他に記載が無くとも、以下の実施例の各々において、ファイバがドローされた際は、ファイバは従来のコーティングを用いてコーティングされる（すなわち従来のアクリレート（acrylate）ベースの主コーティング及び補助コーティング）。]
[0081] 実施例１−４：
４９０グラムのＳｉＯ２（０．３９ｇ／ｃｃ密度）スートが外部気相堆積法（ＯＶＤ）を用いて、完全に硬化された１メートル長×２０ｍｍ直径ステップインデックス（約０．３４パーセントデルタ、０．４３コア／クラッド直径比を有する）の中空でないＧｅＯ２−ＳｉＯ２コア−ＳｉＯ２クラッドボイド無しコアケインに堆積されたので、硬化されたボイド無しコア領域を含むプリフォーム（ブランク、光学ブランク、または光プリフォームと称される）が形成され、当該コア領域は、硬化されたボイド無しシリカクラッド領域によって囲繞され、当該シリカクラッド領域は、スートシリカ領域によって囲繞された。このアセンブリのスートクラッドは、その後、以下の様に焼結させられた。このアセンブリは、最初に、ヘリウム、１０パーセントの塩素、１パーセントのＣＯ（全て体積ガスパーセント）から成る雰囲気内で２時間、炉の上部領域部分１１００℃で乾燥させられた。その後、２００ｍｍ／分（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の温度の約１００℃／分の上昇に対応して）で、１００パーセントクリプトン（体積パーセント）焼結雰囲気内で約１５００℃に設定された高温領域を通って下方に移動させられた。このプリフォームアセンブリは、その後、高温領域を通して１００ｍｍ／分（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約５０℃／分の温度上昇に対応して）で再度（すなわち２度目）下方に移動させられた。このプリフォームアセンブリは、その後、高温領域を通して５０ｍｍ／分（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約２５℃／分の温度上昇に対応して）で再度（すなわち３度目）下方に移動させられた。このプリフォームアセンブリは、その後、高温領域を通して２５ｍｍ／分（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約１２．５℃／分の温度上昇に対応して）で再度（すなわち４度目）下方に移動させられ、最後に、６ｍｍ／分（約３℃／分加熱速度）で焼結され、このスートが、クリプトン散在シリカオーバークラッドプリフォームに焼結された。下方移動ステップの各々に続いて、このプリフォームアセンブリは、炉の上部領域部分内（１１００℃設定に維持されている）に２００ｍｍ／分で上方移動させられた。最初の一連のより速い下方送り速度は、光ファイバプリフォームの外側をグレージング（glaze）するのに使用され、このことはプリフォーム内にガスを捕捉することを容易にする。プリフォームは、その後、１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持炉内に２４時間置かれ、プリフォーム内に残留しているヘリウムが放出させられた。このプリフォームは、その後、約１７８０℃に設定された従来のグラファイトリドロー炉においてアルゴン雰囲気内でリドローされ、ボイド無しＧｅＯ２−ＳｉＯ２コア、ボイド無しＳｉＯ２クラッド、クリプトンが散在している（クリプトンガスを含んだ不規則に配されたボイド）シリカオーバークラッドケインにされた。このケインは１１ｍｍの直径で１メートルの長さである。１１ｍｍケインの１つは、旋盤（lathe）内に戻され、そこで４０００グラムの追加ＳｉＯ２（０．４２ｇ／ｃｃ密度）スートがＯＶＤによって堆積させられた。このアセンブリに対する当該クラッド（オーバークラッドとも称される）のスートは、その後、以下のように焼結させられた。このアセンブリは、最初にヘリウム及び３パーセントの塩素雰囲気下、１１００℃で２時間乾燥させられ、その後、１００％ヘリウム（質量％）雰囲気で１５００℃に設定されている高温領域を通って６ｍｍ／分で下方に移動させられて、スートが、酸化ゲルマニウム含有ボイド無しコア、シリカボイド無し内側クラッド、クリプトン散在シリカリング（すなわち、クリプトンを含むボイドを有するシリカ）、及びボイド無しオーバークラッドプリフォームに焼結させられた。プリフォームは、１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持炉内に２４時間置かれ、プリフォームからヘリウムが放出させられた。この光ファイバプリフォームは、１２５ミクロン直径光ファイバとして１０ｋｍドローされ、この光ファイバは、１０ｍ／ｓで約１９００℃から２０００℃のヘリウム雰囲気の耐グラファイト炉において約４．５ミクロンのコア半径を有し、当該耐グラファイト炉は、以下の表１に記載されているような、要素長さが４インチまたは８インチで３．５インチの内側直径を有している。光プリフォームの温度は、光ファイバの張力を監視して調整することによって制御させられた；このファイバ張力は、ファイバドロー距離の各々の部分の間で５０グラムと６００グラムとの間の１つの値に維持された。値は表１に列挙している。実施例１−４として示されるこれらのファイバの光学特性及び物理特性（ＳＥＭ解析を含む）も表１に列挙されている。]
[0082] 表１内の実施例の各々には、ボイドガス（ガスはファイバの環状リングのボイド内に含まれるガスを意味する）、酸化ゲルマニウムドーピングコアの外側半径の内側クラッド領域の外側半径（ボイド含有領域の内側半径でもある）に対する比であるコア／クラッド比が記載されている。コアデルタパーセント、ボイド生成硬化ステップ中に使用されるボイドガスのパーセント（この硬化ステップ中のガスの残りの分はヘリウムであり、ヘリウムは後に、ファイバドローステップの前またはその間にプリフォームから放出される）も説明されている。プリフォームをドローするために使用されるドロー炉加熱要素（すなわち炉の高温領域）の長さはインチ単位で与えられている。プリフォーム直径はｃｍ単位で与えられ、硬化ステップの後のプリフォーム中のボイドの数が与えられている。ファイバのドロー速度は、ｃｍ／ｓで与えられ、最終的なファイバ直径はミクロン単位で与えられている。ｃｍ単位のファイバ半径も提供されている。ファイバドロー張力は、グラム単位で与えられており、プリフォームルート長さはｃｍ単位で与えられている。ケーブルカットオフ波長、１３１０ｎｍにおけるモードフィールド直径（ミクロン単位）、０分散波長、１ｍｍ直径マンドレル周りの曲げにおける曲がり毎のｄＢ損失（減衰）増加、ボイド含有リングの内側半径、ボイド含有リングの外側半径、ボイド含有環状リングの幅、環状リング内の区域ボイド領域率、全体ファイバボイド領域パーセント、環状領域内のボイドの平均ボイド直径、環状領域内のボイドのボイド直径の標準偏差、環状領域内のボイドの最小及び最大ボイド直径の概算値、ボイド含有環状リング内のボイドの個数の概算値、環状領域内のボイドの平均数密度も与えられている。表１においては、プロセスパラメータΩ、及びプリフォーム内のボイドと結果として生成されたファイバ内のボイドとの比も記載されている。いくつかの好ましい実施例において、結果として生成されたファイバ内のボイドに対するプリフォーム内のボイドの比は、２０００未満であり、さらに好ましくは１８００未満であり、その上さらに好ましくは１７００未満であり、最も好ましくは１５００未満である。]
[0083] ]
[0084] ]
[0085] ]
[0086] 表１の実施例1−４に記載されたファイバの各々の測定された減衰は、１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍにおいて、それぞれ約０．３４ｄＢ／ｋｍ及び０．２０ｄＢ／ｋｍであり、ケーブルカットオフは約１２３０ｎｍであったので、１２３０ｎｍ以上の波長においてこれらのファイバはシングルモードとなる。これらのファイバの一部は、１０ｍｍ直径マンドレル周りの曲げ性能に関して測定され、当該ファイバは、１５５０ｎｍにおいて約０．０３−０．０６ｄＢ／巻き（turn）の減衰の増加を示した。従って、当該ファイバは、１０ｍｍ直径マンドレル周りの５ｄＢ／巻き未満の減衰増加、さらに１ｄＢ／巻き未満の減衰増加、さらに０．１ｄＢ／巻き未満の減衰増加を示した。図６は、実施例４で形成され他ファイバのコア及びボイド含有環状領域を表しており、４．５ミクロンの半径を有する酸化ゲルマニウムドーピングコアと、不規則に配されたボイドを含みコアから約４ミクロン離れている環状リングと、を示している。]
[0087] 実施例５−８：
７３０グラムのＳｉＯ-２（密度０．４ｇ／ｃｃ）スートが、ＯＶＤを用いて、完全に硬化された１メートル長×２０ｍｍ直径のステップインデックス（約０．３４パーセントデルタ、０．４２コア／クラッド直径比を有する）中空でないＧｅＯ２−ＳｉＯ２コア−ＳｉＯ２クラッドボイド無しコアケインに堆積されるので、硬化されたボイド無しシリカクラッド領域に囲繞され、次にスートシリカ領域に囲繞されている硬化されたボイド無しコア領域を含むプリフォームが形成された。このアセンブリのスートクラッドは、その後、以下のように焼結させられる。このアセンブリは、最初に、炉の上部領域部分内で、１１００℃のヘリウムと３パーセントの塩素から成る雰囲気（全てのガスは体積パーセント）の中で２時間乾燥させられ、その後、５０パーセントの窒素に５０パーセントのヘリウムを足した（体積パーセント）焼結雰囲気内で、約１５００℃に設定された高温領域を通って２００ｍｍ／分で下方に移動させられた（下方移動プロセス中のスートプリフォームの外側の約１００℃／分の温度上昇に対応している）。このプリフォームアセンブリは、その後、１００ｍｍ／分で高温領域を通って再度（すなわち、２回目）下方に移動させられた（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約５０℃／分の温度上昇に対応する）。このプリフォームアセンブリは、その後、５０ｍｍ／分で高温領域を通って再度（すなわち、３回目）下方に移動させられた（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約２５℃／分の温度上昇に対応する）。このプリフォームアセンブリは、その後、２５ｍｍ／分で高温領域を通って再度（すなわち、４回目）下方に移動させられ（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約１２．５℃／分の温度上昇に対応する）、６ｍｍ／分（約３℃／分加熱速度）で最終的に焼結させられて、このスートが窒素散在シリカオーバークラッドプリフォームに焼結させられた。下方移動プロセスの各々に続いて、プリフォームは炉の上部領域部分内（１１００℃に設定され続けている）へ２００ｍｍ／分で上方に移動させられた。第１の一連のより高い下方送り速度が光ファイバプリフォームの外側をグレージングするのに用いられ、プリフォーム内にガスが捕捉され易くされた。プリフォームは、その後、１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持炉内で２４時間置かれ、残っているヘリウムがプリフォームから放出させられた。このプリフォームは、その後、約１７８０℃に設定された従来のグラファイト再ドロー炉のアルゴン雰囲気内で、ボイド無しＧｅＯ２−ＳｉＯ２コア、ボイド無しＳｉＯ２クラッド、１２ｍｍ直径で１メートルの窒素散在シリカオーバークラッドケインにリドローされた。１２ｍｍケインの１つは、旋盤（lathe）内に戻され、そこで４０００グラムの追加のＳｉＯ２（密度０．４２ｇ／ｃｃ）スートがＯＶＤによって堆積させられた。このアセンブリのクラッドのスート（オーバークラッドとも称され得る）は、その後、以下のように焼結させられた。このアセンブリは、最初に、ヘリウム及び３パーセントの塩素から成る雰囲気内において１１００度で２時間乾燥させられ、その後、１００％ヘリウム（体積パーセント）雰囲気内で１５００℃に設定された高温領域を通して６ｍｍ／分で下方に移動させられて、当該スートが、酸化ゲルマニウム含有ボイド無しコア、ボイド無しシリカ内側クラッド、窒素散在シリカリング（すなわち窒素を含むボイドを有するシリカ）、及びボイド無しオーバークラッドプリフォームに焼結させられた。このプリフォームが１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持炉内に２４時間置かれて、ヘリウムがプリフォームから放出させられた。光ファイバプリフォームは、実施例１に記載されたような耐グラファイト炉における約１９００℃から２０００℃のヘリウム雰囲気内において、１０ｍ／ｓで、約４．５ミクロンのコア半径を有する１２５ミクロン直径で１０Ｋｍ長の光ファイバにドローされた。光プリフォームの温度は、光ファイバの張力を監視して調整することによって制御された；ファイバ張力は、ファイバドロー経路の各々の部分間（例えば１０Ｋｍ長）で５０グラムと６００グラムとの間の１つの値に維持され、その値は表１に列挙されている。実施例５−８として示されているファイバの光学特性及び物理特性（ＳＥＭ解析を含む）も、上記表１に列挙されている。]
[0088] 表１内の実施例５−８の光学特性は、１３１０ｎｍ及び１５５０ｎｍにおいて、それぞれ約０．３４ｄＢ／Ｋｍ及び０．２０ｄＢ／Ｋｍであり、ケーブルカットオフは約１２３１ｎｍまたはそれ未満であったので、１２３１ｎｍ以上の波長においてこれらのファイバはシングルモードとなる。これらのファイバの一部は、１０ｍｍ直径マンドレル周りの曲げ特性に関して測定され、１５５０ｎｍにおいて約０．０５−０．０９ｄＢ／巻きの減衰増加を示し、従って、１０ｍｍ直径マンドレル周りにおいて、５ｄＢ／巻き未満の減衰増加、さらに１ｄＢ／巻き未満の減衰増加、さらに０．１ｄＢ／巻き未満の減衰増加を示した。]
[0089] 実施例９−１６：
実施例９−１６に示されているファイバは、表１に示されたプロセスの相違を除いては、実施例１−４及び５−８に関して説明されてきたのと同様のプロセスを用いて形成された。この光ファイバプリフォームは、約４．５ミクロンのコア半径を有する１２５ミクロン直径で１０ｋｍ長の光ファイバにドローされた。]
[0090] 表１の実施例９−１６の光学特性は、１５５０ｎｍにおいて約．２ｄＢ／ｋｍまたはそれ未満の減衰を示した。これらのファイバの一部は、１０ｍｍ直径マンドレル周りの曲げ特性に関して測定され、１５５０ｎｍにおいて約０．０５−０．０９ｄＢ／巻きの減衰増加を示し、従って、１０ｍｍ直径マンドレル周りにおいて、５ｄＢ／巻き未満の減衰増加、さらに１ｄＢ／巻き未満の減衰増加、さらに０．１ｄＢ／巻き未満の減衰増加を示した。]
[0091] 実施例１７：
約５２０グラムのＳｉＯ２（密度０．４ｇ／ｃｃ）スートが、ＯＶＤによって、完全に硬化された１メートル長×２０ｍｍ直径ステップインデックス（約０．３４パーセントデルタ、０．４０コア／クラッド直径比を有する）中空でないＧｅＯ２−ＳｉＯ２コア−ＳｉＯ２クラッドボイド無しコアケインに堆積され、硬化されたボイド無しシリカクラッド領域に囲繞され、さらにスートシリカ領域に囲繞された硬化ボイド無しコア領域を含むプリフォームがもたらされた。このアセンブリのスートクラッドは、その後、以下のように焼結させられた。このアセンブリは、最初に、炉の上部領域部分において、１２４０℃ヘリウム及び２パーセントのＣＯ（全てのガスは体積パーセント）から成る雰囲気内で４時間乾燥させられ、その後、１００パーセント二酸化硫黄（体積パーセント）焼結雰囲気内で１５００℃の高温領域を通って、２００ｍｍ／分（この下方移動プロセスの間のスートプリフォーム外側の約１００℃／分の温度上昇に対応する）で下方に移動させられた。このプリフォームアセンブリは、その後、１００ｍｍ／分で高温領域を通って再度（すなわち、２回目）下方に移動させられた（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約５０℃／分の温度上昇に対応する）。このプリフォームアセンブリは、その後、５０ｍｍ／分で高温領域を通って再度（すなわち、３回目）下方に移動させられた（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約２５℃／分の温度上昇に対応する）。このプリフォームアセンブリは、その後、２５ｍｍ／分で高温領域を通って再度（すなわち、４回目）下方に移動させられ（下方移動プロセスの間のスートプリフォームの外側の約１２．５℃／分の温度上昇に対応する）、６ｍｍ／分（約３℃／分加熱速度）で最終的に焼結させられて、このスートが二酸化硫黄散在シリカオーバークラッドプリフォームに焼結させられた。下方移動プロセスの各々に続いて、プリフォームは炉の上部領域部分内（１２００℃に再設定されている）へ２００ｍｍ／分で上方に移動させられた。第１の一連のより高い下方送り速度が光ファイバプリフォームの外側をグレージングするのに用いられ、プリフォーム内にガスが捕捉され易くされた。プリフォームは、その後、１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持炉内で２４時間置かれ、残っているヘリウムがプリフォームから放出させられた。このプリフォームは、その後、約１７８０℃に設定された従来のグラファイト再ドロー炉のアルゴン雰囲気内で、ボイド無しＧｅＯ２−ＳｉＯ２コア、ボイド無しＳｉＯ２クラッド、１０．６ｍｍ直径で１メートルの二酸化硫黄散在シリカオーバークラッドケインにリドローされた。１０．６ｍｍケインの１つは、旋盤（lathe）内に戻され、そこで４１００グラムの追加のＳｉＯ２（密度０．４２ｇ／ｃｃ）スートがＯＶＤによって堆積させられた。のアセンブリのクラッドのスート（オーバークラッドとも称され得る）は、その後、以下のように焼結させられた。このアセンブリは、最初に、ヘリウム及び３パーセントの塩素から成る雰囲気内において１１００度で２時間乾燥させられ、その後、１００％ヘリウム（体積パーセント）雰囲気内で１５００℃に設定された高温領域を通して６ｍｍ／分で下方に移動させられて、当該スートが、酸化ゲルマニウム含有ボイド無しコア、ボイド無しシリカ内側クラッド、二酸化硫黄散在シリカリング（すなわち二酸化硫黄を含むボイドを有するシリカ）、及びボイド無しオーバークラッドプリフォームに焼結させられた。このプリフォームが１０００℃に設定されたアルゴンパージ保持炉内に２４時間置かれて、ヘリウムがプリフォームから放出させられた。光ファイバプリフォームは、実施例１に記載されたような耐グラファイト炉における約１９００℃から２０００℃のヘリウム雰囲気内において、１０ｍ／ｓで、約４．５ミクロンのコア半径を有する１２５ミクロン直径で５Ｋｍ長の光ファイバにドローされた。光プリフォームの温度は、光ファイバの張力を監視して調整することによって制御された；ファイバ張力は、ファイバドロー経路の各々の部分間（例えば５Ｋｍ長）で５０グラムと６００グラムとの間の１つの値に維持され、その値は表２に列挙されている。これらのファイバの光学特性及び物理特性（ＳＥＭ解析を含む）は、以下の通りである。]
[0092] ]
[0093] ]
[0094] 特に好ましいドローパラメータは以下の通りである。１０ｍ／ｓ以上、より好ましくは２０ｍ／ｓ以上、最も好ましくは２５ｍ／ｓ以上等のより速いドロー速度は、より低いΩをもたらした。実施例における好ましいピーク炉温度は、約１９５０℃と２１００℃との間であった。比較的短いドロー炉高温領域が用いられ、ほとんどの場合、４０ｃｍ未満、さらに好ましくは３５ｃｍ未満、最も好ましくは３０ｃｍ未満のプリフォームルート長さがもたらされ、光ファイバプリドームの断面内のボイド数の概算値（断面で見られる）は、１００，０００より多く、いくつかの実施例においては２００，０００よりも多く、さらに３００，０００よりも多かった。上記実施例（実施例１０及び１１）は、５×１０−７未満のプロセスパラメータΩを用いて形成され、多くの実施例においては４×１０−７未満のプロセスパラメータΩを用いて形成され、さらに１×１０−７未満のプロセスパラメータΩを用いて形成された。両方共に５×１０−７未満のプロセスパラメータΩを用いて形成されたファイバを示している実施例１０及び１１は、もたらされたファイバ内にさらに少ないボイドを有していた。実施例１０の場合、これは非常に長いドロールート（合体のためのより長い共鳴（resonance）時間をもたらした）の故であると考えられた。実施例１１の場合において、これは、より遅いドロー速度（これも、合体のためのより長い共鳴時間をもたらした）の故であると考えられた。]
[0095] 上述の多くのプロセスパラメータは、異なったサイズの光ファイバプリフォームに対して変更し得ると理解されるべきである。例えば、プリフォームが実施例において用いられているプリフォームに比べて大きい場合、ボイドの数は増加し得、炉設定点及びドロールート長さも増加し得る。しかし、プリフォームサイズに関わらず、プロセスパラメータΩは５×１０−７以下に維持する必要があると考えられる。]
[0096] 本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本発明に対して、多くの変形及び変更が可能であることが当業者に理解されるべきである。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれと均等の範囲内にある変形例及び変更例を含むことが意図されている。]

权利要求:

請求項1
光から成る光信号を伝送するシングルモードマイクロ構造光ファイバであって、前記光ファイバが、長手方向中心線周りに配されて第１の屈折率の屈折率プロファイルを有するコア領域と、不規則に配されたボイドを含むボイド含有環状領域を含んで前記コア領域を囲繞するクラッド領域と、を有し、前記不規則に配されたボイドが、前記ボイド含有領域において２パーセントから１０パーセントの間の区域ボイド領域パーセントであり、前記ボイド含有領域内で平均ボイド数密度はマイクロ平方メートル毎に０．５よりも大きく、前記ファイバが１５００ｎｍ未満の２２メートルカットオフ波長を有していることを特徴とするシングルモードマイクロ構造ファイバ。
請求項2
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有環状領域が前記コアから少なくとも１ミクロン離間しており、前記環状領域が２ミクロンから１０ミクロンの間の幅を有していることを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項3
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ファイバが１２６０ｎｍ未満の２２メートルカットオフ波長を有することを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項4
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有領域内の前記平均ボイド数密度がマイクロ平方メートル毎に２よりも大きいことを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項5
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有領域が、ボイド含有環状領域の周囲及び幅に亘ってかつ前記ファイバの長さに沿って、１ｍより大きいファイバ長さ全体に対して１０ｍｍ直径の一巻き毎に２ｄＢよりも小さい最大曲げ損失をもたらすのに十分なボイド分布一様性を有することを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項6
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有環状領域が、前記ファイバを断面で見た場合に２００個よりも多いボイドを含んでいることを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項7
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有環状領域が、前記ファイバを断面で見た場合に３００個よりも多いボイドを含んでいることを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項8
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有環状領域が、前記ファイバを断面で見た場合に６００個よりも多いボイドを含んでいることを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項9
請求項７に記載のファイバであって、前記環状領域の幅が１０ミクロン未満であることを特徴とするファイバ。
請求項10
請求項８に記載のファイバであって、前記環状領域が約３００ｎｍ未満の平均直径ボイドサイズを示していることを特徴とするファイバ。
請求項11
請求項８に記載のファイバであって、前記環状領域が約５ｎｍよりも大きく２００ｎｍ未満の平均直径ボイドサイズを呈していることを特徴とするファイバ。
請求項12
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有環状領域内のボイドが、クリプトンガスもしくは二酸化硫黄ガス、または塩素ガスに窒素、二酸化炭素、アルゴン、クリプトンもしくは二酸化硫黄の少なくとも１つを加えたものを含むことを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項13
請求項１０に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有環状領域内のボイドが、窒素、二酸化炭素、アルゴン、クリプトンもしくは二酸化硫黄の少なくとも１つを加えた２０００重量ｐｐｍよりも多い量の塩素を含むことを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項14
請求項１０に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有環状領域内のボイドが、窒素、二酸化炭素、アルゴン、クリプトンもしくは二酸化硫黄の少なくとも１つを加えた３０００重量ｐｐｍよりも多い量の塩素を含むことを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項15
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有領域が、前記ボイド含有環状領域の周囲及び幅に亘ってかつ前記ファイバの長さに沿って、１０ｍｍ直径マンドレル一巻き毎に１ｄＢ未満の最大曲げ損失をもたらすのに十分なボイド分布一様性を有していることを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項16
請求項１に記載のシングルモードファイバであって、前記ボイド含有領域が、前記ボイド含有環状領域の周囲及び幅に亘ってかつ前記ファイバの長さに沿って、１０ｍｍ直径マンドレル一巻き毎に０．５ｄＢ未満の最大曲げ損失をもたらすのに十分なボイド分布一様性を有していることを特徴とするシングルモードファイバ。
請求項17
不規則に分布させられたボイドを含む光ファイバの製造方法であって、前記方法が、不規則に分布させられたボイドを有するプリフォームから、５×１０−７未満のプロセスパラメータΩをもたらすのに有効な条件下で前記ファイバをドローするステップを含み、でありかつｃｍ２／秒単位のＤｇａｓはＴａｖｇにおけるボイドガス拡散性であり、Ｔａｖｇは、℃単位であって光ファイバプリフォームの軟化点温度及びピークドロー炉温度の平均であり、φｆは区域ボイド領域率であり、Ｌｒｏｏｔは、前記プリフォームが最終のファイバドロー直径に達した際のネックダウン領域の開始点から終了点までで測定されたｃｍ単位のドロールート長さであり、Ｖｆは、ｃｍ／秒単位のファイバドロー速度であり、Ｒｆは、ｃｍ単位の最終ファイバ半径であることを特徴とする製造方法。
請求項18
請求項１７に記載の製造方法であって、２００ｇより大きいドロー張力で前記ファイバをドローするステップをさらに含むことを特徴とする製造方法。
請求項19
請求項１７に記載の製造方法であって、２５０グラムと３００グラムとの間のドロー張力で前記ファイバをドローするステップをさらに含むことを特徴とする製造方法。
請求項20
請求項１７に記載の製造方法であって、Ωが３×１０−７未満であることを特徴とする製造方法。
請求項21
請求項１７に記載の製造方法であって、前記ドローするステップ以後に得られた光ファイバ内のボイドの数に対する前記ドローするステップ以前の前記プリフォーム内のボイドの数の比が２０００未満であることを特徴とする製造方法。
請求項22
請求項２０に記載の製造方法であって、前記ドローするステップ以後に得られた光ファイバ内のボイドの数に対する前記ドローするステップ以前の前記プリフォーム内のボイドの数の比が２０００未満であることを特徴とする製造方法。