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JP2021534058A - 光ファイバ用にハロゲンを共ドープしたコアの製造方法、並びに光ファイバ - Google Patents

光ファイバ用にハロゲンを共ドープしたコアの製造方法、並びに光ファイバ Download PDF

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JP2021534058A JP2021506669A JP2021506669A JP2021534058A JP 2021534058 A JP2021534058 A JP 2021534058A JP 2021506669 A JP2021506669 A JP 2021506669A JP 2021506669 A JP2021506669 A JP 2021506669A JP 2021534058 A JP2021534058 A JP 2021534058A
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Abstract

光ファイバを形成する方法は、スートコアプリフォームを１．５気圧〜４０気圧の圧力でドーパントガスに曝露する工程であって、スートコアプリフォームがシリカを含み、ドーパントガスが、第１のハロゲンドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、該第１のハロゲンドーピング前駆体がスートコアプリフォームに第１のハロゲンドーパントをドープし、第２のハロゲン前駆体が前記スートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び、スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、該ハロゲンをドープされた閉孔本体が、少なくとも２．０質量％の第１のハロゲンドーパントと第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有する、工程を含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１８年８月８日出願の米国仮特許出願第６２／７１５，９３８号に対する優先権の利益を主張するものである。
本開示は概して、光ファイバに関し、より詳細には、ハロゲンを共ドープされた光ファイバに関する。
光ファイバの減衰を低減するために、シリカ系光ファイバのコア領域へのハロゲンのドーピングが用いられている。しかしながら、塩素を使用したコア領域のドーピングが行われる場合、大気圧でのドーピングは、十分に誘導された導波路に必要とされるシリカクラッドに関して不十分な量の屈折率デルタをもたらす。塩素をドープされたコアとシリカクラッドとの間の十分な屈折率差を達成するために、コアの塩素ドーピングは、４０気圧を超える圧力で行われうる。
このような高圧を実際に実装することは困難であり、光ファイバの減衰を低減するための代替手順を特定することが必要とされている。
本開示の少なくとも１つの特徴によれば、光ファイバを形成する方法は、スートコアプリフォームに１．５気圧〜４０気圧の圧力でドーパントガスをドープする工程であって、スートコアプリフォームがシリカを含み、ドーパントガスが第１のハロゲンドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、第１のハロゲンドーピング前駆体がスートコアプリフォームに第１のハロゲンドーパントをドープし、第２のハロゲン前駆体がスートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び、スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、該ハロゲンをドープされた閉孔本体が、少なくとも２．０質量％の第１のハロゲンドーパントと第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有する、工程を含む。
本開示の少なくとも１つの特徴によれば、光ファイバを形成する方法は、スートコアプリフォームに約１．５気圧〜約４０気圧の圧力でドーパントガスをドープする工程であって、スートコアプリフォームがシリカを含み、ドーパントガスがＣｌドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、Ｃｌドーピング前駆体がスートコアプリフォームにＣｌドーパントをドープし、第２のハロゲン前駆体がスートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び、スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、該ハロゲンをドープされた閉孔本体が、少なくとも１．０質量％のＣｌドーパントと第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有し、総ハロゲンドーパント質量％の％としてのＣｌドーパント質量％の共ドーピング比が、約２０％〜約９０％の範囲にある、工程を含む。
本開示の少なくとも１つの特徴によれば、光ファイバはクラッドを備えている。該クラッド内にはコアが位置づけられており、該コアは、Ｃｌドーパントと少なくとも１つの他のハロゲンドーパントとを含む。コアは、２．０質量％〜７．５質量％の範囲のＣｌドーパントと第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を含む。総ハロゲンドーパント質量％の％としてのＣｌドーパント質量％は、約２０％〜約９０％の範囲にある。
本開示の別の特徴によれば、光ファイバはクラッドを備えている。該クラッド内にはコアが位置づけられている。コアは、Ｃｌと第２のハロゲンドーパントとを含む。Ｃｌ及び第２のハロゲンドーパントは、２．０質量％〜７．５質量％の範囲のコアにおける合わせた濃度を有する。Ｃｌは、コアにおいて２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する。
本開示は、光ファイバを形成する方法にまで及び、該方法は、
スートコアプリフォームに１．５気圧〜４０気圧の圧力でドーパントガスをドープする工程であって、スートコアプリフォームがシリカを含み、ドーパントガスが第１のハロゲンドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、第１のハロゲンドーピング前駆体がスートコアプリフォームに第１のハロゲンドーパントをドープし、第２のハロゲン前駆体がスートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び
スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、該ハロゲンをドープされた閉孔本体が、少なくとも２．０質量％の第１のハロゲンドーパントと第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有する、工程
を含む。
本開示は、光ファイバを形成する方法にまで及び、該方法は、
スートコアプリフォームを約１．５気圧〜約４０気圧の圧力でドーパントガスに曝露する工程であって、スートコアプリフォームがシリカを含み、ドーパントガスがＣｌドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、Ｃｌドーピング前駆体がスートコアプリフォームにＣｌドーパントをドープし、第２のハロゲン前駆体がスートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び
スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、該ハロゲンをドープされた閉孔本体が、少なくとも２．０質量％のＣｌドーパントと第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有し、Ｃｌドーパントが２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、工程
を含む。
本開示は、光ファイバにまで及び、該光ファイバは、
クラッド；及び
クラッド内に位置づけられたコアであって、該コアが、Ｃｌドーパントと第２のハロゲンドーパントとを含み、Ｃｌドーパント及び第２のハロゲンドーパントが２．０質量％〜７．５質量％の範囲のコアにおける合わせた濃度を有し、Ｃｌドーパントがコアにおいて２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、コア
を備えている。
本明細書に開示されるこれら及び他の特徴、利点、並びに目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付の図面を参照することにより、当業者にさらに理解及び認識されるであろう。
以下は、添付の図面における図の説明である。図は必ずしも縮尺どおりではなく、図面のある特定の特徴及びある特定の図は、明確さ及び簡潔さのために、縮尺おいて又は概略図において誇張して示される場合がある。
少なくとも１つの例による、光ファイバの断面の概略図 少なくとも１つの例による、コア及びクラッドを有する光ファイバの相対屈折率プロファイルの概略図 少なくとも１つの例による、コア及びクラッドを有する光ファイバの相対屈折率プロファイルの概略図 少なくとも１つの例による、コア及びクラッドを有する光ファイバの相対屈折率プロファイルの概略図 少なくとも１つの例による、段階的な屈折率のコア及びクラッドを有する光ファイバの相対屈折率プロファイルの概略図 少なくとも１つの例による方法のフローチャート さまざまな温度についてのガラス試料におけるＣｌ（質量％）に対するＳｉＣｌ４の分圧のプロット さまざまな温度についてのガラス試料におけるＦ（質量％）に対するＳｉＦ４の分圧のプロット ガラスにおけるＢｒ（質量％）に対するＳｉＢｒ４の分圧のプロット 比較例及び本開示の例の両方についての仮想温度の棒グラフ 相対屈折率の増加に対するＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４の分圧のプロット
本発明の追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、説明から当業者には明らかであるか、あるいは特許請求の範囲及び添付の図面とともに以下の説明に記載される本発明を実施することによって認識されるであろう。
本明細書で使用する「及び／又は」という用語は、２つ以上の項目の列挙において用いられる場合、列挙された項目のいずれか１つを単独で使用できること、若しくは、列挙された項目の２つ以上の任意の組合せを使用できることを意味する。例えば、組成物が成分Ａ、Ｂ、及び／又はＣを含むと記載されている場合、組成物は、Ａのみ；Ｂのみ；Ｃのみ；ＡとＢの組合せ；ＡとＣの組合せ；ＢとＣの組合せ；又はＡ、Ｂ、及びＣの組合せを含むことができる。
本明細書では、第１と第２、上部と下部などの関係用語は、単に、ある存在又は動作を別の存在又は動作と区別するために用いられており、このような存在又は動作間の実際のこのような関係又は順序を必ずしも要求又は暗示するものではない。
本明細書で用いられる場合、「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、及び他の量及び特性が正確ではなく、かつ、正確である必要はなく、許容誤差、変換係数、四捨五入、測定誤差など、並びに当業者に知られている他の要因を反映して、必要に応じて近似及び／又はより大きく又はより小さくてもよいことを意味する。範囲の値又は端点を説明する際に「約」という用語が用いられる場合、本開示は、言及される特定の値又は端点を含むものと理解されたい。明細書の範囲の数値又は端点が「約」を記載しているかどうかにかかわらず、範囲の数値又は端点は、「約」によって修飾されたものと、修飾されていないものの２つの実施形態を含むことが意図されている。さらには、範囲の各々の端点は、他の端点に関連して、及び他の端点とは独立してのいずれにおいても重要であることが理解されよう。
例示的な実施形態に示されるような本開示の要素の構成及び配置は、例示にすぎない。本開示では、本発明の幾つかの実施形態のみが詳細に説明されているが、本開示を検討する当業者は、列挙された主題の新規かつ非自明な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正（例えば、さまざまな要素のサイズ、寸法、構造、形状、及び比率のバリエーション、パラメータの値、取り付け配置、材料の使用、色、向きなど）が可能であることを容易に理解するであろう。例えば、一体的に形成されたものとして示されている要素は複数の部品で構成されている場合があり、あるいは複数の部品として示されている要素は一体的に形成されていてもよく、インターフェースの操作は、逆にするか、さもなければ変更することができ、構造、及び／又は部材、又はコネクタ、又はシステムの他の要素の長さ又は幅は変更することができ、要素間に提供される調整位置の性質又は数は変更される場合がある。システムの要素及び／又はアセンブリは、多種多様な色、テクスチャ、及び組合せのいずれかで、十分な強度又は耐久性を提供する多種多様な材料のいずれかから構築することができることに留意されたい。したがって、このようなすべての変更は、本発明の範囲内に含まれることが意図されている。他の置換、修正、変更、及び省略は、本発明の精神から逸脱することなく、所望の及び他の例示的な実施形態の設計、動作条件、及び配置においてなされうる。
「μｍ」及び「ミクロン」という用語は、本明細書において交換可能に用いられる。
「屈折率プロファイル」とは、屈折率又は相対屈折率とファイバ半径との関係である。コア及び／又はクラッド領域の間にステップ境界を有するものとして本明細書に示されている相対屈折率プロファイルでは、処理条件の通常の変動は、隣接領域の界面における鋭いステップ境界の獲得を妨げる可能性がある。屈折率プロファイルの境界は、本明細書では屈折率の段階的な変化として示されうるが、実際には、境界は、丸みを帯び、傾斜し、そうでなければ完全な段階関数特性からわずかに逸脱する可能性があるものと理解されたい。幾つかの実施形態では、コア領域及び／又はいずれかのクラッド領域内の半径方向の位置によって変化しうるものとさらに理解されたい。相対屈折率がファイバの特定の領域（コア領域及び／又はいずれかのクラッド領域）の半径方向の位置によって変化する場合、それは、実際の又はおおよその関数従属性で、又はその領域に適用可能な平均値で表すことができる。特に指定のない限り、ある領域（コア領域及び／又はいずれかのクラッド領域）の相対屈折率が単一の値として表される場合、その領域内の相対屈折率は一定又はほぼ一定であり、その単一の値に対応しているか、あるいは、その単一の値は、領域内の半径方向の位置に対する非一定の相対屈折率依存性の平均値を表しているものと理解されたい。設計によるものであるか、通常の製造変動の結果によるものであるかにかかわらず、半径方向の位置に対する相対屈折率の依存性は、傾斜しているか、湾曲しているか、そうでなければ一定でない可能性がある。
本明細書では「相対屈折率」とも称される「相対屈折率パーセント」は、下記式（１）で定義される：
Δ％＝１００×（ｎｉ ２−ｎｃ ２）／２ｎｉ ２ （１）
式中、ｎｃは、１５５０ｎｍにおけるドープされていないシリカの屈折率であり、ｎｉは、光ファイバの特定の領域における半径方向の座標ｒｉを有する点ｉにおける１５５０ｎｍでの屈折率である。
本明細書でさらに用いられる場合、相対屈折率はΔで表され、その値は、特に明記しない限り、「％」の単位で与えられる。Δ、％Δ、Δ％、デルタ指数、パーセント指数、パーセントデルタ指数、及び％という用語は、本明細書では交換可能に用いられる。ある領域の屈折率がドープされていないシリカの屈折率よりも小さい場合、相対屈折率は負になる。負の相対屈折率を有する領域は、凹領域と呼ばれ、凹相対屈折率を有するといわれる。屈折率がドープされていないシリカの屈折率よりも大きい場合、相対屈折率は正になる。「アップドーパント」は、本明細書では、ドープされていないシリカと比較して屈折率を上昇させる傾向を有するドーパントであると見なされる。「ダウンドーパント」は、本明細書では、ドープされていないシリカと比較して屈折率を低下させる傾向を有するドーパントであると見なされる。アップドーパントの例には、ＧｅＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩが含まれる。ダウンドーパントの例には、Ｆ及びＢが含まれる。
「アルファ」又は「αプロファイル」という用語は、Δ（ｒ）で表される相対屈折率プロファイルを指す。Δ（ｒ）は「％」の単位で表され、ここで、ｒは半径方向の座標であり、次式（３）に従う：
Figure 2021534058
式中、Δ１ｍａｘは、ファイバのコア領域のピーク相対屈折率（すなわち、コアデルタ）であり、ｒ１はコア半径である。本明細書で報告されるアルファは、１５５０ｎｍで測定される。α＝１は三角形の相対屈折率プロファイルに対応し、α＝２は放物線の相対屈折率プロファイルを表し、α＞１２は階段状の屈折率プロファイルに近い相対屈折率プロファイル（すなわち、本明細書で用いられる「階段状の屈折率プロファイル」）に対応している。したがって、α＝∞は、純粋な階段状屈折率プロファイルに対応する。
「トレンチ容積」は、次のように定義される：
Figure 2021534058
式中、ｒトレンチ，内側は、相対屈折率プロファイルのトレンチ領域の内側半径であり、ｒトレンチ，外側は、相対屈折率プロファイルのトレンチ領域の外側半径であり、Δトレンチ（ｒ）は、相対屈折率プロファイルのトレンチ領域の相対屈折率であり、ｒは、ファイバにおける半径方向位置である。トレンチ容積は、絶対値であり、本明細書において％Δミクロン２、％Δ−ミクロン２、％Δ−μｍ２、又は％Δμｍ２の単位で表される正の量であり、これらの単位は本明細書では交換可能に用いることができる。本明細書に別段の記載がない限り、光学特性（分散、減衰など）は、ＬＰ０１モードで報告される。
「半径方向位置」又は半径方向の座標「ｒ」は、ファイバの中心線（ｒ＝０）に対する半径方向位置を指す。長さ寸法「マイクロメートル」は、本明細書ではマイクロメートル又はμｍと称されうる。マイクロメートルを基礎とした面積寸法は、本明細書ではマイクロメートル２又はμｍ２と称されうる。
次に、図１を参照すると、コア（又は、コア領域）１４及びクラッド（又は、クラッド領域）１８を有する光ファイバ１０が示されている。クラッド１８は、内側クラッド（又は、内側クラッド領域）２２及び外側クラッド（又は、外側クラッド領域）２６を含みうるが、クラッド１８は、単一の実質的に均質な層であってもよいことが理解されよう。さまざまな例によれば、光ファイバ１０は、クラッド１８の周りに位置づけられた一次コーティング３０及び二次コーティング３４を含みうる。
コア１４及びクラッド１８は、シリカガラスの形態でＳｉＯ２を実質的に含みうる。さまざまな例によれば、コア１４は、ドープされていないＳｉＯ２と比較してコア１４の屈折率を増加又は低下させるように構成された２以上のドーパントを含みうる。このような例では、コア１４は共ドープされていると言うことができる。さまざまな例によれば、コア１４は、２以上のハロゲンドーパントを用いてドープされうる。例示的なハロゲンドーパントには、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩが含まれる。表１には、ドープされていないＳｉＯ２と比較した、さまざまなハロゲンの質量パーセント（質量％）ドーパントあたりの相対屈折率（％）における影響のリストが提供されている。
Figure 2021534058
コア１４のドーパントとしての塩素（Ｃｌ）は、Ｃｌ原子のサイズが比較的小さいことに起因して、概して、相対屈折率を増加させ、レイリー散乱に与える影響を少なくしうる。しかしながら、Ｃｌは相対屈折率に与える影響が比較的少ないことから、光ファイバ１０が十分に誘導された導波路になりうるように、コア１４の屈折率を十分に増加させるためには、比較的大きい質量％のＣｌが必要とされうる。Ｃｌが唯一のドーパントである場合には、ドープされていないシリカをクラッド１８として使用する場合、コア１４内で十分な質量％のＣｌを達成して十分に誘導された光ファイバ１０を生成するためには、比較的高いドーピング圧力が必要とされうる。Ｂｒ（臭素）及びＩ（ヨウ素）など、より大きい原子量のハロゲンドーパントは、コア１４の相対屈折率により大きい影響を与え、より低い圧力でより多くの量をドープすることができる。しかしながら、Ｂｒ及びＩのサイズが大きいと、レイリー散乱が大きくなり、ファイバの減衰の増加につながりうる（すなわち、Ｂｒ及びＩ原子の原子サイズがより大きいため）。したがって、光ファイバ１０のコア１４に２以上のハロゲンドーパントをドープし、異なるハロゲンドーパントの相対量を調整することは、低いドーピング圧力を利用しつつ、確立された仕様内の減衰を示す光ファイバ１０を製造するのに有利でありうる。
コア１４におけるすべてのハロゲンドーパントの総ドーピング濃度（すなわち、コア１４におけるハロゲンドーパントの総質量パーセント（質量％））は、２．０質量％超、又は３．０質量％超、又は４．０質量％超、又は５．０質量％超、又は約２．０質量％〜約８．０質量％、又は約２．０質量％〜約７．５質量％、又は約３．０質量％〜約８．０質量％、又は約３．０質量％〜約７．８質量％、又は約３．０質量％〜約７．６質量％、又は約３．０質量％〜約７．４質量％、又は約３．０質量％〜約７．２質量％、又は約３．０質量％〜約７．０質量％、又は約３．０質量％〜約６．８質量％、又は約３．０質量％〜約６．６質量％、又は約３．０質量％〜約６．４質量％、又は約３．０質量％〜約６．２質量％、又は約３．０質量％〜約６．０質量％、又は約３．０質量％〜約６．０質量％、又は約３．０質量％〜約５．８質量％、又は約３．０質量％〜約５．６質量％、又は約３．０質量％〜約５．４質量％、又は約３．０質量％〜約５．２質量％、又は約３．０質量％〜約５．０質量％、又は約３．０質量％〜約４．８質量％、又は約３．０質量％〜約４．６質量％、又は約３．０質量％〜約４．４質量％、又は約３．０質量％〜約４．２質量％、又は約３．０質量％〜約４．０質量％、又は約３．０質量％〜約３．８質量％、又は約３．０質量％〜約３．６質量％、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。
コア１４内のハロゲンドーパントのいずれかのドーピング濃度は、個別に（すなわち、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩのうちのいずれか１つ）、０．２質量％〜約４．０質量％、又は約０．５質量％〜約４．０質量％、又は約１．０質量％〜約３．５質量％、又は約１．５質量％〜約３．０質量％、又は約１．７５質量％〜約２．７５質量％でありうる。例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、又はＩのいずれかは、個別に、約０．２質量％、又は約０．４質量％、又は約０．６質量％、又は約０．８質量％、又は約１．０質量％、又は約１．２質量％、又は約１．４質量％、又は約１．６質量％、又は約１．８質量％、又は約２．０質量％、又は約２．２質量％、又は約２．４質量％、又は約２．６質量％、又は約２．８質量％、又は約３．０質量％、又は約３．２質量％、又は約３．４質量％、又は約３．６質量％、又は約３．８質量％、又は約４．０質量％、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲のコア１４におけるドーパント濃度を有しうる。
一実施形態では、２以上のハロゲンドーパントの各々が、共ドープされたコア１４全体に均一に分布されて、共ドープされたコア１４全体に均一な相対屈折率を提供する。別の実施形態では、１つ以上のハロゲンドーパントは、相対屈折率の不連続性（例えば、階段状変化）なしに、相対屈折率が共ドープされたコア１４全体にわたって連続的に変化するように、共ドープされたコア１４全体に不均一に分布する。この実施形態では、２以上のハロゲン共ドーパントは、各ハロゲン共ドーパントが存在し、かつ共ドープされたコア１４全体に分布するように、散在又は混合されており、共ドープされたコア１４は、１つ以上のハロゲン共ドーパントの局所的に豊富な領域及び局所的に希薄な領域を含む。局所的に豊富とは、共ドープされたコア１４内のハロゲン共ドーパントの平均濃度を超えるハロゲン共ドーパントの濃度を意味し、局所的に希薄とは、共ドープされたコア１４におけるハロゲン共ドーパントの平均濃度よりも低いハロゲン共ドーパントの濃度を意味する。
共ドープされたコア１４のハロゲンドーピングは、「ハロゲン共ドーピング比」によって説明することができる。ハロゲン共ドーピング比は、個々のハロゲンドーパントの質量％をコア１４内のすべてのハロゲンドーパントの総質量％で割った商であり、本明細書ではパーセントで表されている。例えば、コア内のすべてのハロゲンドーパントの総濃度が３．０質量％であり、Ｃｌのハロゲン共ドーピング比が５０％の場合、コア内のＣｌの濃度は１．５質量％である。第２の例によれば、コア１４がＣｌ及びＦで共ドープされており、コア内のＣｌの濃度が１．０質量％かつコア内のＦの濃度が１．５質量％の場合、総ハロゲン濃度は２．５質量％であり、Ｃｌのハロゲン共ドーピング比は４０％であり、Ｆのハロゲン共ドーピング比は６０％である。
コア１４内のＣｌのハロゲン共ドーピング比は、約１０％〜約９０％、又は約２０％〜約９０％、又は約１５％〜約８５％、又は約２０％〜約８０％、又は約２０％〜約６０％、又は約２５％〜約７５％、又は約３０％〜約７０％、又は約３５％〜約６５％、又は約４０％〜約６０％、又は約４５％〜約５５％でありうる。さらには、コア１４内のＣｌのハロゲン共ドーピング比は、約２０％以上、又は約３０％以上、又は約４０％以上、又は約５０％以上、又は約６０％以上、又は約７０％以上、又は約８０％以上、又は約９０％以下、又は約８０％以下、又は約７０％以下、又は約６０％以下、又は約５０％以下、又は約４０％以下、又は約３０％以下、又は約２０％以下でありうる。それらの間のありとあらゆる値が企図されていることが理解されよう。さらには、Ｆ、Ｂｒ、及び／又はＩは、Ｃｌに関連して上に列挙されたハロゲン共ドーピング比のいずれかを有しうる。コア１４内のＣｌに関連して上に列挙されたハロゲン共ドーピング比のいずれかが、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ、及びＩのうちの２つ以上の任意の組合せを用いてドープされたスートコアプリフォーム及び閉孔コア本体にも適用されることがさらに理解されよう。
クラッド１８は、ドープされていないシリカであってよく、あるいは、１つ以上のハロゲンドーパントをドープされたシリカであってもよい。例えば、内側クラッド２２及び外側クラッド２６はいずれも、ドープされていないシリカでありうる。別の例では、内側クラッド２２はハロゲンドーパントを含んでいてもよく、外側クラッド２６はドープされていないシリカであってもよい。別の例では、内側クラッド２２はドープされていないシリカであってよく、外側クラッド２６はハロゲンドーパントを含んでいてもよい。さらに別の例では、内側クラッド２２及び外側クラッド２６はいずれも、ハロゲンドーパントを含んでいてもよい。
クラッド１８は、アップドーパント及び／又はダウンドーパントを含んでいてもよい。例えば、内側クラッド２２及び／又は外側クラッド２６は、Ｆをドープされうる。内側クラッド２２及び／又は外側クラッド２６におけるＦのドーピング濃度は、約０．０１質量％〜約２．０質量％、又は約０．０１質量％〜約１．５質量％、又は約０．０１質量％〜約１．０質量％、又は約０．０１質量％〜約０．８０質量％、又は約０．０５質量％〜約０．５０質量％、又は約０．０５質量％〜約０．４質量％、又は約０．０５質量％〜約０．２５質量％の範囲でありうる。さまざまな例によれば、内側クラッド２２及び／又は外側クラッド２６は、アップドーパントをドープされうる。例えば、内側クラッド２２及び／又は外側クラッド２６は、アップドーパント（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、及び／又はＧｅ）を、約０．０１質量％〜約３．０質量％、又は約０．０１質量％〜約２．５質量％、又は約０．０１質量％〜約２．０質量％、又は約０．０１質量％〜約１．５質量％、又は約０．０１質量％〜約１．０質量％、又は約０．０１質量％〜約０．０５質量％の濃度までドープされうる。
さまざまな例によれば、光ファイバ１０のコア１４は、ファイバ１０のＧｅＯ２、Ｋ２Ｏ、及び／又はＴｉＯ２含有量を制限することによって、単一モード構成及びフューモード構成の両方で低減衰性能について最適化することができる。さらには、コア１４内のＧｅ、Ｋ、及びＴｉの最小化又は排除は、レイリー散乱の影響を低減することにより、光ファイバ１０の減衰性能を改善することができる。例えば、コア１４は、約１．０質量％以下、又は約０．５質量％以下、又は約０．１質量％以下、又は約０．０質量％のＧｅＯ２、Ｋ２Ｏ、又はＴｉＯ２を、単独で又は組み合わせて含みうる。幾つかの実施形態では、コアは、ＧｅＯ２、Ｋ２Ｏ、又はＴｉＯ２を含まない。
複数のハロゲンを用いたコア１４の共ドーピングは、コア１４のガラスの粘度を低下させることができ、これにより、ファイバの線引き中のガラス緩和の増加を可能にすることができる。これらの低い粘度レベルは、コア１４内の仮想温度及び密度変動の低減に寄与し、それによって、光ファイバ１０のコア１４におけるレイリー散乱効果を低減する。本説明の目的のために、仮想温度がガラス構造の指標として用いられる。高い仮想温度を有するガラスは、低い仮想温度を有するガラスよりも平衡状態から外れている構造を有している。ガラスの仮想温度を低下させる処理条件は、構造をより平衡に近づかせる光ファイバを生成する。低い仮想温度を有する光ファイバは、低い減衰を示すことが予想される。仮想温度とは、ガラス構造が平衡状態にある温度である。これは、例えば、D. L. Kim and M. Tomozawa, “Fictive Temperature of Silica Glass Fiber, -Reexamination,” Journal of Non-Crystalline Solids, 286, (2001) 132-138に記載される方法を使用して、ＩＲ（赤外線）分光法で測定することができる。本明細書で記載される場合、仮想温度は、光ファイバ１０の半径方向の平均仮想温度である。
２以上のハロゲンを用いて共ドープされたコア１４の使用は、コア１４の仮想温度を低下させうる。例えば、約１．５質量％のＣｌ及び約０．６質量％のＦを用いてドープされたコア１４は、１．８質量％のＣｌのみをドープされたコア１４の仮想温度と比較して、約１℃超、又は約５℃、又は約１０℃、又は約１２℃、又は約１４℃、又は約１６℃、又は約１８℃、又は約２０℃、又は約２２℃、又は約２４℃、又は約２５℃だけ低下した仮想温度を有しうる。
コア１４は、約１０５０℃〜約１１２５℃、又は約１０５０℃〜約１１１０℃、又は約１０６０℃〜約１１１０℃、又は約１０７０℃〜約１１１０℃、又は約１０８０℃〜約１１１０℃、又は約１０９０℃〜約１１１０℃、又は約１１００℃〜約１１１０℃のアニールされていない仮想温度を有しうる。例えば、コア１４のアニールされていない仮想温度は、約１０５０℃、又は約１０５５℃、又は約１０６０℃、又は約１０６５℃、又は約１０７０℃、又は約１０７５℃、又は約１０８０℃、又は約１０８５℃、又は約１０９０℃、又は約１０９５℃、又は約１１００℃、又は約１１０５℃、又は約１１１０℃、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。アニールされていない仮想温度は、さらなる熱処理なしで、以下の図３に関連して説明されるプロセスで形成された閉孔状態のコア１４の仮想温度に対応する。
共ドープされたコア１４の使用は、コア１４のアニール後の仮想温度を低下させることができる。例えば、光ファイバ１０は、約１．５質量％のＣｌ及び約０．６質量％のＦを用いてドープされ、ファイバ１０を可能な限り速く１２００℃の温度へと上昇させ、光ファイバ１０を１２００℃の温度で１時間保持し、光ファイバ１０を毎時１００℃の速度で９００℃の温度まで下降させ、炉の速度（すなわち、炉の電源を切ったときの炉内の自然冷却速度）で室温まで下降させるアニーリングスケジュールを用いてアニーリングしたコア１４を有しうる。光ファイバ１０のこのような例は、同じアニーリングスケジュールに供された、コア１４内に１．８質量％のＣｌを有する比較光ファイバ１０よりも約１℃超、又は約５℃、又は約１０℃、又は約１２℃、又は約１４℃、又は約１６℃、又は約１８℃、又は約２０℃、又は約２２℃、又は約２４℃、又は約２５℃、又は約３０℃、又は約３５℃、又は約４０℃、又は約４５℃、又は約５０℃、又は約５５℃、又は約６０℃、又は約６５℃、又は約７０℃、又は約７５℃、又は約８０℃、又は約８５℃だけ低い、アニール後の仮想温度を有しうる。コア１４は、約８５０℃〜約９５０℃、又は約８６０℃〜約９４０℃、又は約８７０℃〜約９３０℃、又は約８８０℃〜約９２０℃、又は約８９０℃〜約９１０℃、又は約８９０℃〜約１０００℃のアニール後の仮想温度を有しうる。例えば、コア１４のアニール後の仮想温度は、約８９５℃、又は約１０００℃、又は約１００５℃、又は約１０１０℃、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。
共ドープされたコア１４を使用する光ファイバ１０は、約０．１８０ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．１７５ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．１７０ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．１６５ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．１６０ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．１５５ｄＢ／ｋｍ未満の１５５０ｎｍにおける減衰を有しうる。共ドープされたコア１４を使用する光ファイバ１０は、約０．３２５ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．３２０ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．３１５ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．３１０ｄＢ／ｋｍ未満、又は約０．３０５ｄＢ／ｋｍ未満の１３３０ｎｍにおける減衰を有しうる。
次に、図２Ａ〜２Ｄを参照すると、本開示のさまざまな光ファイバ１０の相対屈折率プロファイルが示されている。
次に、図２Ａを参照すると、コア１４のシリカガラスに２以上のハロゲンドーパント（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、及び／又はＩ）をアップドープし、ドープされていない又は純粋なシリカガラスをクラッド１８に使用することによって得られる光ファイバ１０の屈折率プロファイルの第１の例が示されている。図示された例では、クラッド１８は、内側クラッド２２と外側クラッド２６とが組み合わされており、同じ相対屈折率を有するような単一の均質な層である。コア１４の相対屈折率Δ１は、約０．１０％〜０．５０％、又は約０．２０％〜０．４５％でありうる。例えば、コア１４の相対屈折率Δ１は、約０．１０％、又は約０．１５％、又は約０．２０％、又は約０．２５％、又は約０．３０％、又は約０．３５％、又は約０．４０％、又は約０．４５％、又は約０．５０％、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。コア１４の半径ｒ１は、約３μｍ〜約８μｍ、又は約４μｍ〜約６μｍでありうる。クラッド１８がドープされていないシリカガラスの場合、相対屈折率Δ２は０％である。
幾つかの態様では、クラッド１８は、アップドーパント又はダウンドーパントを含む均質な層であり、クラッド１８の相対屈折率Δ２は、約−０．３５％〜約０．２０％、又は約−０．１５％〜約０．１５％、又は約−０．１０％〜約０．１０％、又は約−０．０５％〜約０．０５％でありうる。例えば、クラッド１８の相対屈折率Δ２は、約−０．３５％、又は約−０．３０％、又は約−０．２５％、又は約−０．２０％、又は約−０．１５％、又は約−０．１０％、又は約−０．０５％、又は約０．００％、又は約０．０５％、又は約０．１０％、又は約０．１５％、又は約０．２０％、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。
他の態様では、クラッド１８は、内側クラッド２２及び外側クラッド２６を備えており、該内側クラッド２２及び外側クラッド２６は、組成的に異なっている。一態様では、内側クラッド２２及び外側クラッド２６のうちの一方は、ドープされていないシリカであり、内側クラッド２２及び外側クラッド２６のうちの他方は、均質な層としてのクラッド１８の相対屈折率Δ２について上に列挙した相対屈折率を有するドープされたシリカである。
クラッド１８の半径ｒ２は、約５５μｍ〜約７０μｍ、又は約６０μｍ〜約６５μｍでありうる。特定の例によれば、クラッド１８の半径ｒ２は約６２．５μｍでありうる。図２Ａに示されているような相対屈折率プロファイルは、「ステップ」プロファイルと呼ぶことができる。
次に、図２Ｂを参照すると、コア１４のシリカガラスに２以上のハロゲンドーパント（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、及び／又はＩ）をアップドープし、ダウンドープされた（例えば、Ｆをドープされた）シリカガラスをクラッド１８に使用することによって得られる光ファイバ１０の例が示されている。図示された例では、クラッド１８は、内側クラッド２２と外側クラッド２６とが組み合わされており、同じ相対屈折率を有するような単一の均質な層である。コア１４の相対屈折率Δ１は、約０．１０％〜０．５０％、又は約０．２０％〜０．４５％でありうる。例えば、コア１４の相対屈折率Δ１は、約０．１０％、又は約０．１５％、又は約０．２０％、又は約０．２５％、又は約０．３０％、又は約０．３５％、又は約０．４０％、又は約０．４５％、又は約０．５０％、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。コア１４の半径ｒ１は、約３μｍ〜約８μｍ、又は約４μｍ〜約６μｍでありうる。クラッド１８の相対屈折率Δ２は、約−０．４０％〜−０．０１％、又は約−０．３５％〜約−０．０１％、又は約−０．３０％〜約−０．０１％、又は約−０．２５％〜約−０．０１％、又は約−０．２０％〜約−０．０１％、又は約−０．１５％〜約−０．０１％、又は約−０．１０％〜約−０．０１％、又は約−０．０５％〜約−０．０１％でありうる。例えば、クラッド１８の相対屈折率Δ２は、約−０．４０％、又は約−０．３５％、又は約−０．３０％、又は約−０．２５％、又は約−０．２０％、又は約−０．１５％、又は約−０．１０％、又は約−０．０５％、又は約０．００％、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。クラッド１８の半径ｒ２は、約５５μｍ〜約７０μｍ、又は約６０μｍ〜６５μｍでありうる。特定の例によれば、クラッド１８の半径ｒ２は約６２．５μｍでありうる。図２Ｂに示されているような相対屈折率プロファイルは、「ステップ」プロファイルと呼ぶことができる。
次に、図２Ｃを参照すると、コア１４のシリカガラスに２以上のハロゲンドーパント（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、及び／又はＩ）をアップドープし、ダウンドープされた（例えば、Ｆをドープされた）シリカガラスを内側クラッド２２に使用し、ドープされていないシリカガラスを外側クラッド２６に使用することによって得られる光ファイバ１０の例が示されている。コア１４の相対屈折率Δ１は、約０．１０％〜０．５０％、又は約０．２０％〜０．４５％でありうる。例えば、コア１４の相対屈折率Δ１は、約０．１０％、又は約０．１５％、又は約０．２０％、又は約０．２５％、又は約０．３０％、又は約０．３５％、又は約０．４０％、又は約０．４５％、又は約０．５０％、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。コア１４の半径ｒ１は、約３μｍ〜約８μｍ、又は約４μｍ〜約６μｍでありうる。内側クラッド２２の相対屈折率Δ２は、約−０．４０％〜約−０．０１％、又は約−０．３５％〜約−０．０１％、又は約−０．３０％〜約−０．０１％、又は約−０．２５％〜約−０．０１％、又は約−０．２０％〜約−０．０１％、又は約−０．１５％〜約−０．０１％、又は約−０．１０％〜約−０．０１％、又は約−０．０５％〜約−０．０１％でありうる。例えば、内側クラッド２２の相対屈折率Δ２は、約−０．４０％、又は約−０．３５％、又は約−０．３０％、又は約−０．２５％、又は約−０．２０％、又は約−０．１５％、又は約−０．１０％、又は約−０．０５％、又は約０．００％、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。内側クラッド２２の半径ｒ２は、約１０μｍ〜約４０μｍ、又は約１０μｍ〜約３５μｍ、又は約１５μｍ〜約４０μｍ、又は約１５μｍ〜約３８μｍ、又は約２０μｍ〜約３８μｍ、又は約２０μｍ〜約３５μｍ、又は約２０μｍ〜約３０μｍ、又は約２２μｍ〜約３８μｍ、又は約２２μｍ〜約３５μｍ、又は約２４μｍ〜約３８μｍ、又は約２４μｍ〜約３５μｍ、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。
内側クラッド２２のダウンドープされた例では、内側クラッド２２は「トレンチ」と呼ぶことができる。内側クラッド２２のトレンチ容積は、約２０％Δμｍ２以上、又は約３０％Δμｍ２以上、又は約４０％Δμｍ２以上、又は約６０％Δμｍ２以上、又は約８０％Δμｍ２以上、又は約１００％Δμｍ２以上、又は約２０％Δμｍ２〜約２００％Δμｍ２、又は約３０％Δμｍ２〜約１７０％Δμｍ２、又は約４０％Δμｍ２〜約１４０％Δμｍ２、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。
外側クラッド２６の相対屈折率Δ３は、約−０．４０％〜０．１５％、又は約−０．３０％〜約０．１５％、又は約−０．２０％〜約０．１５％、又は約−０．１０％〜約０．２０％、又は約−０．０５％〜約０．２０％、又は約０．００％〜約０．２０％、又は約０．０５％〜約０．２０％、又は約−０．１０％〜約０．１５％、又は約−０．０５％〜約０．１５％、又は約０．００％〜約０．１５％、又は約０．０５％〜約０．１５％、又は約−０．１０％〜約０．１０％、又は約−０．０５％〜約０．１０％、又は約０．００％〜約０．１０％、又は約０．０５％〜約０．１０％でありうる。外側クラッド２６の半径ｒ３は、少なくとも５５μｍ、又は少なくとも６０μｍ、又は約５５μｍ〜約７０μｍ、又は約５５μｍ〜約６５μｍ、又は約６０μｍ〜約６５μｍ、又は約６２．５μｍでありうる。
相対屈折率差Δ１−Δ２は、約０．１５％以上、又は約０．２０％以上、又は約０．２５％以上、又は約０．３０％以上でありうる。相対屈折率差Δ３−Δ２は、約０．０５％以上、又は約０．０６％以上、又は約０．０８％以上、又は約０．１０％以上、又は約０．１２％以上、又は約０．１５％以上、又は約０．２０％以上でありうる。
次に、図２Ｄを参照すると、コア１４のシリカガラスに２以上のハロゲンドーパント（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、及び／又はＩ）をアップドープし、内側クラッド１８に（例えば、Ｆを）ダウンドープし、ドープされていないシリカガラスを外側クラッド２６に使用することによって得られる光ファイバ１０の例が示されている。図示された例では、コア１４は、段階的な相対屈折率プロファイル（例えば、アルファ分布）を有している。このような例では、コア１４は、約０．５〜約１２のアルファ値を有しうる。例えば、コアのアルファ値は、約０．５、又は約１．０、又は約１．５、又は約２．０、又は約２．５、又は約３．０、又は約３．５、又は約４．０、又は約４．５、又は約５．０、又は約５．５、又は約６．０、又は約６．５、又は約７．０、又は約７．５、又は約８．０、又は約８．５、又は約９．０、又は約９．５、又は約１０．０、又は約１０．５、又は約１１、又は約１１．５、又は約１２．０、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲でありうる。段階的な相対屈折率の例では、コア１４は、光ファイバ１０の光軸からの半径方向距離が増加するにつれて低下する相対屈折率を有する。ファイバ軸に近いコア１４の部分は、クラッド１８に近い部分よりも高い相対屈折率を有することから、光線は、光ファイバ１０を下る正弦波経路をたどる。さまざまな例によれば、段階的な屈折率型のコア１４の相対屈折率プロファイルは、ほぼ放物線状である（例えば、アルファ値は約２．０である）。放物線状のプロファイルは、コア１４内の光線の継続的な再集束をもたらし、モード分散を最小限に抑えることができる。コア１４の段階的な相対屈折率プロファイルは、コア１４の半径方向距離にわたってすべてのドーパント（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ、及び／又はＩ）の濃度を変化させることによって、及び／又はコア１４の半径方向距離にわたって１つ以上のドーパントの濃度を変化させることによっｋて獲得することができる。図２Ｄに示される例のΔ１、Δ２、Δ３、半径、及び相対屈折率差は、図２Ｃに関連して上に概説された上記の値及び範囲のいずれかを有しうることが理解されよう。
内側及び外側クラッド２２、２６のうちの１つ以上に（例えば、Ｂ２Ｏ３、Ｃｌ、Ｂｒ、及び／又はＩを使用して）アップドープして、本明細書に提供される教示から逸脱することなく、ドープされていないシリカと比較して相対屈折率を増加させることができることが理解されよう。
次に、図３を参照すると、光ファイバ１０を形成する方法４０が示されている。方法４０は、シリカを含むスートコアプリフォーム４８を形成するステップ４４から開始することができる。スートコアプリフォーム４８は、回転及び平行移動するベイトロッド５２の外面にシリカ含有スートを堆積させることによって形成することができる。さまざまな例によれば、ベイトロッド５２はテーパ状になっている。スートは、ガス状のスート前駆体をバーナ５６の炎に提供してそれを酸化することによって形成される。シリカに適した前駆体には、オクタメチルシクロテトラシロキサン（ＯＭＣＴＳ）、ＳｉＣｌ４、及び他のシリカ含有化合物が含まれる。メタン（ＣＨ４）などの燃料及び酸素などの支燃ガスが、バーナ５６に供給され、点火されて、火炎を形成する。マスフローコントローラは、バーナ５６に対して、適切な量のスート前駆体、燃料、及び支燃ガスを、すべて好ましくはガス状で計量する。スート前駆体は、ガラス形成剤化合物であり、火炎中で酸化されて、光ファイバプリフォーム６０のスートコアプリフォーム４８に対応するほぼ円筒形のスート領域を形成する。スートコアプリフォーム４８の形成後、ベイトロッド５２を取り外して、中空の円筒形スートコアプリフォーム４８を形成する。
さまざまな例によれば、スートコアプリフォーム４８は、高スート表面積プリフォームでありうる。例えば、スートコアプリフォーム４８の表面積は、約１０ｍ２／ｇｍ以上、約２０ｍ２／ｇｍ以上、約２５ｍ２／ｇｍ以上、約５０ｍ２／ｇｍ以上、又は約９０ｍ２／ｇｍ以上でありうる。スートコアプリフォーム４８の表面積は、ブルナウアー−エメット−テラー（ＢＥＴ）表面積特性評価技術を使用して測定することができる。スートコアプリフォーム４８のスート表面積を増加させるために使用することができる他の方法には、低密度スートレイダウンステップ、高表面積スートプレスステップ、及び／又はスートにゾルゲルシリカ（例えば、ＴＥＯＳ、事前または事後加水分解）又はＬｕｄｏｘ（登録商標）コロイダルシリカなどのナノ粒子シリカを含浸させることが含まれうる。
スートコアプリフォームの形成後、スートコアプリフォーム４８にドーパントガス６８をドープするステップ６４が行われる。ドーパントガス６８は、ハロゲンドーパントＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、及びＩのうちの２以上のドーピング前駆体を含む。例えば、ドーパントガス６８は、Ｆ及びＣｌ、Ｆ及びＢｒ、Ｆ及びＩ、Ｃｌ及びＢｒ、Ｃｌ及びＩ、Ｂｒ及びＩ、又はそれらの任意の組合せのドーピング前駆体を含みうる。スートコアプリフォーム４８は、コア１４に関連して上述したドーパントの濃度にドープすることができる。ドーパントガス６８は、圧力チャンバ７２内のスートコアプリフォーム４８に供給されうる。
２以上のハロゲンドーパントの各々は、ドーパントガス６８に含まれるドーピング前駆体としてスートコアプリフォーム４８に供給されうる。適切な臭素ドーピング前駆体には、ＳｉＢｒ４が含まれる。適切な塩素ドーピング前駆体には、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ２Ｃｌ６、Ｓｉ２ＯＣｌ６、及びＣＣｌ４が含まれる。適切なフッ素ドーピング前駆体には、Ｆ２、ＣＦ４、ＳｉＦ４、Ｃ２Ｆ６、及びＳＦ６が含まれる。適切なヨウ素ドーピング前駆体には、ＳｉＩ４並びに他のヨウ素含有化合物が含まれる。
ドーパントガス６８の１つ以上のハロゲンドーピング前駆体の各々は、約１．５気圧〜約４０気圧、又は約３．０気圧〜約３０気圧、又は約５．０気圧〜約２０気圧の分圧でスートコアプリフォーム４８に提供されうる。例えば、ドーパントガス６８は、約１．５気圧、又は約２．０気圧、又は約２．５気圧、又は約３．０気圧、又は約３．５気圧、又は約２．０気圧、又は約２．５気圧、又は約３．０気圧、又は約３．５気圧、又は約４．０気圧、又は約４．５気圧、又は約５．０気圧、又は約５．５気圧、又は約６．０気圧、又は約６．５気圧、又は約７．０気圧、又は約７．５気圧、又は約８．０気圧、又は約８．５気圧、又は約９．０気圧、又は約９．５気圧、又は約１０気圧、又は約１２気圧、又は約１４気圧、又は約１６気圧、又は約１８気圧、又は約２０気圧、又は約２２気圧、又は約２４気圧、又は約２６気圧、又は約２８気圧、又は約３０気圧、又は約３２気圧、又は約３４気圧、又は約３６気圧、又は約３８気圧、又は約４０気圧、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲のハロゲンドーピング前駆体のいずれかの分圧を有する。ドーパントガス６８のハロゲンドーピング前駆体のいずれかがスートコアプリフォーム４８に供給される分圧は、時間とともに変化するか、又は静止していてもよいことが理解されよう。
ドーパントガス６８は、スートコアプリフォーム４８に、約８００℃〜約１６００℃、又は約９００℃〜約１５００℃、又は約１０００℃〜約１５５０℃、又は約１３００℃〜約１５５０℃、又は約１０００℃〜約１４００℃、又は約１０００℃〜約１３５０℃、又は約１２００℃〜約１３００℃の温度で供給される。例えば、ドーパントガス６８は、スートコアプリフォーム４８に、約８００℃、又は約８５０℃、又は約９００℃、又は約９５０℃、又は約１０００℃、又は約１０５０℃、又は約１１００℃、又は約１１５０℃、又は約１２００℃、又は約１２５０℃、又は約１３００℃、又は約１３５０℃、又は約１４００℃、又は約１４５０℃、又は約１５００℃、又は約１５５０℃、又は約１６００℃、若しくはそれらの間のありとあらゆる値及び範囲の温度で供給されうる。ドーパントガス６８の温度は、ステップ６４の間にに変化するか、又は静止していてもよいことが理解されよう。
スートコアプリフォーム４８にドープするステップ６４の間又は後に、スートコアプリフォーム４８をコアケーン８０へと焼結するステップ７６が行われる。ステップ６４及び７６が重複するか、又は同時に行われる例では、ドーピングは、スートコアプリフォーム４８が完全に高密度化された閉孔状態へと変化し、コアケーン８０になる時点まで行われる。本明細書で用いられる場合、「完全に高密度化」及び「閉孔状態」とは、１．９０ｇ／ｃｍ３以上の密度を有するシリカガラス又はハロゲンをドープされたシリカガラスを指す。さまざまな例によれば、焼結プロセスは、焼結温度が、約１１００℃〜約１６００℃、又は約１０００℃〜約１５００℃、又は約１３５０℃〜約１５５０℃、又は約１２５０℃〜約１４５０℃、又は約１３８０℃〜約１５００℃、又は約１２８０℃〜約１４００℃である、等温プロセスである。第１の例では、ドーピングガス６８がニートガス又は蒸気として供給される場合に、等温焼結プロセスを使用することができる。第２の例では、焼結プロセスは、局所加熱によって焼結フロントが確立され、平衡溶解度に対応するのに十分な濃度（ニート又は希釈剤との組合せ）でドーピングガス６８が焼結フロントに提供される、ダウンドライブプロセスでありうる。スートコアプリフォーム４８のサイズ、スートコアプリフォーム４８の熱伝導率、及びスートコアプリフォーム４８の加熱（ダウンドライブ）速度に応じて、焼結フロントは、半径方向の温度勾配を含みうる。すなわち、焼結フロントでは、スートコアプリフォーム４８の外面が高温に曝露され、加熱され、スートコアプリフォーム４８の内側部分の加熱は、熱がスートコアプリフォーム４８の外面から内部に移動するにつれて、経時的に追従する。焼結後、スートコアプリフォーム４８は完全に高密度化されており、より小さい直径へと線引きされ、長さに切断されて、圧密化された共ドープシリカガラスコアケーン８０が形成されうる。コアケーン８０は光ファイバ１０のコア１４の形成に用いられることから、圧密化されたコアケーン８０は、コア１４に関連して上述したものと同じ組成、ドーパント濃度、ドーパント分布、及び相対屈折率を有しうる。
次に、オーバークラッド８８をコアケーン８０に施すステップ８４が行われる。ステップ８４は、追加のスートを施して、（すなわち、バーナ５６から）オーバークラッド８８を形成することによって達成することができる。オーバークラッド８８のスートは、クラッド１８の形成に用いられる。クラッド１８が内側クラッド２２及び外側クラッド２６を含む例では、オーバークラッド８８は、別個の連続するステップで施される（すなわち、各ステップは、内側クラッド２２及び外側クラッド２６などのクラッド１８の異なる層、並びに任意の中間クラッド層である）。オーバークラッド８８は、スートコアプリフォーム４８の堆積プロセスに関して上で説明したのと同じ方法を使用して、コアケーン８０上に堆積させることができる。オーバークラッド８８の追加のスートは、該追加のスートがその周りに堆積したコアケーン８０によって支持されている。上述したように、内側クラッド２２は、ドープされていないシリカ又はドープされたシリカでありうる。内側クラッド２２のドーピングは、内側クラッド２２に対応するオーバークラッド８８のスートを、スートコアプリフォーム４８について上述したのと同じ方法で圧密化する前にドーピング前駆体に曝露することによって達成することができる。
次に、オーバークラッド８８をコアケーン８０の周りのクラッド２２に焼結するステップ９０が行なわれ、光ファイバプリフォーム６０が形成される。オーバークラッド８８は、約１１００℃〜約１６００℃、又は約１０００℃〜約１５００℃、又は約１３５０℃〜約１５５０℃、又は約１２５０℃〜約１４５０℃、又は約１３８０℃〜約１５００℃、又は約１２８０℃〜約１４００℃の温度で焼結されうる。クラッド１８が内側クラッド２２及び外側クラッド２６の両方を含む場合、（例えば、ドーピングの有無にかかわらず）ステップ８４及び９０を繰り返して、内側クラッド２２及び外側クラッド２６を形成することができることが理解されよう。
次に、光ファイバプリフォーム６０（すなわち、クラッド１８及びコアケーン８０）から光ファイバ１０を線引きするステップ９４が行われる。ステップ９４は、光ファイバプリフォーム６０を線引き炉に挿入し、光ファイバプリフォーム６０を加熱してガラスを軟化させることによって実施することができる。光ファイバ１０は、トラクタによって光ファイバプリフォーム６０のルート部分から引っ張られる。線引き炉を出た後、光ファイバ１０は、トラクタの速度を調整してファイバ１０の一定の直径を維持するために、フィードバック制御ループに用いられる信号を提供する直径モニタに遭遇する。次に、光ファイバ１０は、プリフォーム６０から光ファイバ１０を引っ張ることによって生じる光ファイバ１０の張力を測定するファイバ張力測定装置を通過する。線引き炉を出た後、光ファイバ１０は、冷却、アニーリング、再加熱、コーティング（すなわち、一次及び／又は二次コーティング３０、３４を生成するため）、及び巻き取りステップにおいて、さらに処理されうる。
本開示の使用は、さまざまな利点を提供することができる。第一に、光ファイバ１０のコア１４が２以上のハロゲンドーパント（すなわち、Ｃｌ、Ｆ、Ｂｒ、及び／又はＩ）で共ドープされることから、光ファイバ１０は、中程度のドーピング圧力で、クラッド１８に対するコア１４の十分な相対屈折率を得ることができる。上で論じたように、ハロゲンドーパントを含む従来のドーピングスキームは、コア１４内で十分なドーピング濃度に到達するために、しばしば高いドーピング圧力を利用する。複数のハロゲンドーパントを利用することにより、シリカガラスの屈折率をより効果的に増加させ（単位質量％あたり）、より低い圧力でより大きい質量％へとドープすることができるドーパント（例えば、Ｂｒ及びＩ）を、光ファイバ１０を透過した光のレイリー散乱への影響が少ないドーパント（例えば、Ｃｌ及びＦ）と共ドープすることができるようになる。その結果、光ファイバ１０を、従来の導波路よりも低い圧力で製造することができると同時に、散乱及び導波路機能を規定の基準及び仕様内に維持することもできる。
第二に、２以上のハロゲンを用いた光ファイバ１０のコア１４の共ドーピングは、コア１４のシリカガラスの粘度を低下させる。このような特徴は、線引きされている間（すなわち、ステップ９４）、コア１４のシリカガラスの緩和を増加させ、また、コア１４のシリカガラスの仮想温度を低下させるのに有利である。線引き中のガラス緩和が大きく、シリカガラスの仮想温度が低いことから、光ファイバ１０において、応力誘発性の光学的欠陥の発生がより少なくなりうる。このような特徴は、応力誘発性の光学的欠陥が少ないと、線引きによって生成される光ファイバ１０の減衰を低減させることができることから、有利である。
第三に、光ファイバ１０のコア１４は、傾斜した相対屈折率プロファイルを有しうることから、光ファイバ１０のクラッド１８の相対屈折率プロファイルにおけるトレンチ（すなわち、図２Ｃ及び２Ｄに示されるもの）は、コア１４の隣に又は隣接して位置づけることができる。このような特徴は、分散の基準及び仕様を満たすためにトレンチをコア１４からオフセットする必要がない可能性があることから、光ファイバ１０の製造における製造ステップの数を減らすのに有利でありうる。
第四に、光ファイバ１０のコア１４は、該コア１４とクラッド１８との間に必要な屈折率デルタを生成するのに十分な量のＦ、Ｃｌ、Ｂｒ、及び／又はＩをドープされうることから、光ファイバ１０は、実質的に又は完全にＧｅを含まなくてよい。上で説明したように、シリカコアの屈折率上昇ドーパントとしてＧｅを使用すると、ドープされていないシリカファイバと比較して、光ファイバ１０のレイリー散乱が増加する傾向がありうる。したがって、コア１４からＧｅを最小限に抑えるか又は除去し、それを２以上のハロゲンドーパントで置き換えることにより、コア１４とクラッド１８との間に十分な屈折率デルタを提供して十分に誘導された導波路を生成しつつ、コア１４のより低い減衰を提供することができる。
第五に、光ファイバ１０のコア１４のドーピングは、十分な相対屈折率デルタを達成することができることから、クラッド１８のドーピングは必要ではない可能性がある。例えば、コア１４の相対屈折率が十分に高い場合、コア１４とクラッド１８との間の相対屈折率の適切な差を達成するために、クラッド１８に１つ以上のダウンドーパントをドープする必要がない場合がある（例えば、図２Ａ）。
本開示の非限定的な実施例が以下に提供される。
次に、図４Ａ及び４Ｂを参照すると、スートプリフォーム（例えば、スートコアプリフォーム４８）がさまざまなドーピング温度でドーパントガス６８中のドーピング前駆体としてそれぞれＳｉＣｌ４又はＳｉＦ４をドープされたときのシリカガラス中の質量パーセント（質量％）でのＣｌ及びＦのドーパント濃度を示すプロットが示されている。シリカガラス中の塩素の濃度は、ドーピングが行われる温度の関数として図４Ａに示されている。さまざまな温度曲線の傾きから明らかなように、Ｃｌをスートプリフォームにドープするには、比較的高いドーピング圧力及び温度が必要とされうる。さらには、Ｃｌはシリカの相対屈折率に与える影響が比較的低いことから、十分に誘導された導波路を生成するのに十分なＣｌのドーピング濃度（質量％）に達するには、高いドーピング圧力と温度が必要となりうる。シリカ中のドープされたＦ及びＣｌの濃度は、ＳｉＣｌ４及びＳｉＦ４がドーピング前駆体として用いられる場合、指数が約１／４のべき乗則に従って、ドーピング前駆体の分圧に比例するように見える。
次に、図４Ｃを参照すると、シリカスートプリフォームが１４９０℃の温度に維持された炉を通してダウンドライブされたドーピングプロセスにおけるドーピング前駆体としてＳｉＢｒ４を含むドーピングガス６８をスートプリフォームにドープしたときに、シリカガラスにドープされる質量％でのＢｒの濃度を示すプロットが示されている。ＳｉＢｒ４の分圧の関数としてのＢｒのドーピング濃度は、約１／２の指数を有するべき乗則の関係に比例することが観察される。
図４Ａ〜４Ｃから明らかなように、Ｆ及びＢｒで達成されるドーピング濃度（質量％単位）は、ドーパントガス６８におけるドーピング前駆体の同じ分圧に対して、Ｃｌよりも効率的である。さらには、質量％ドーパントあたりの絶対相対屈折率差は、Ｃｌに対するよりもＢｒ及びＦに対する方が大きい。結果として、中程度の圧力で２以上のハロゲンドーパントをコア領域（例えば、光ファイバ１０のコア１４）に共ドープすることによって、屈折率差を達成することが可能である。
次に、図５を参照すると、アニールされていない状態（すなわち、形成されたままの状態）及びアニール後の状態の両方における、さまざまな単一ドープされた（すなわち、Ｃｌのみ）及び共ドープされた（すなわち、Ｃｌ及びＦ）シリカコア（例えば、コアケーン８０）の仮想温度の棒グラフが提供されている。アニーリングスケジュールは、コアを可能な限り速く１２００℃の温度まで上昇させ、コアを１２００℃の温度で１時間保持し、コアを１時間あたり１００℃の速度で９００℃の温度まで下降させ、炉の速度で室温まで下降させるものであった。シリカコアは、上記の方法４０と一致する方法で形成された。図５が示すように、ＣｌとＦを共ドープしたシリカコアの例の仮想温度は、単一のＣｌドーパントを有する比較のシリカコアの例のサンプルで観察された仮想温度と比較して、形成されたままの状態（アニールされていない状態）とアニール後の状態の両方において、８０℃も低かった。共ドープされたシリカコアの例と単一のドーパントを用いた比較シリカコアの例との間で観察されたこれらの仮想温度の差は、少なくとも、ファイバ線引きプロセス中のガラス緩和レベルの増加に基づいて、これらのケーンから線引きされる光ファイバでも現れると予想される。さらには、共ドーパントの異なる群（すなわち、Ｆ及びＢｒ、Ｆ及びＩ、Ｃｌ及びＢｒ、Ｃｌ及びＩ、Ｂｒ及びＩ）の使用により、図５に提供されている結果と同一又は同様の結果が得られるであろうと予想される。
次の表は、共ドープされたシリカコア中のハロゲンの濃度を表している：
Figure 2021534058
Figure 2021534058
Figure 2021534058
Figure 2021534058
Figure 2021534058
Figure 2021534058
例となる共ドーピング実験手順
ＳｉＯ２スートブランク又はプリフォームを、密度０．４５ｇ／ｃｍ３のＳｉＯ２スート２５００グラムを使用した外部蒸着プロセスによって形成した。幾つかの例では、外部蒸着プロセスは、長さ約１メートル×直径１０ｍｍの取り外し可能なアルミナベイトロッド上にＳｉＯ２のスートを堆積させることを含みうる。アルミナベイトロッドを取り外した。ＳｉＯ２スートブランクを脱水剤で乾燥させた後、ＳｉＢｒ４及びＳｉＣｌ４からなる雰囲気でドープし、その後、焼結プロセスを行った。焼結プロセスには、１２２５℃の温度を有する炉内でＳｉＯ２スートブランクを２時間予熱した後、１２２５℃で９７．５パーセントのヘリウムと２．５パーセントの塩素の雰囲気内で２時間乾燥させることが含まれていた。次に、プリフォームをＳｉＢｒ４及びＳｉＣｌ４の存在下、１２２５℃で３０分間、共ドープした後、１４９０℃のピーク温度を有する炉環境内で、ＳｉＢｒ４及びＳｉＣｌ４の存在下で焼結させた。異なる分圧のＳｉＢｒ４及びＳｉＣｌ４を有する４つの実験を行った。各実験の焼結及びドーピング工程におけるＳｉＢｒ４及びＳｉＣｌ４の分圧が、表７に示されている。結果的にシリカにドープされた塩素及び臭素の量が表８に示されている。
表７は、標準リットル／分（ＳＬＰＭ）でのプロセス流量、及びシリカスートプリフォームでの４つの共ドーピング実験で用いられた雰囲気中のＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４の分圧（気圧）を表している：
Figure 2021534058
表８は、シリカガラスに組み込まれた塩素及び臭素の量、並びに、行われた４つの実験で達成された相対屈折率の増加量（シリカに関して）を表している：
Figure 2021534058
次に、図６を参照すると、ＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４の分圧と相対屈折率の増加のさまざまな組合せのプロットが示されている。ＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４の共ドーピングによって達成されたシリカに関する相対屈折率の増加は、異なる全ガス分圧に対するＳｉＣｌ４−ＳｉＢｒ４ガス混合物中のＳｉＣｌ４のモル分率の関数として示されている。曲線１は、１気圧の全ガス圧に対するＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４の分圧の関数としてのＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４を用いた共ドーピングの結果として達成されたシリカに対する相対屈折率の％Δ増加を示している。曲線２は、２気圧の全ガス圧に対するＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４の分圧の関数としてのＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４を用いた共ドーピングの結果として達成されたシリカに対する相対屈折率の％Δ増加を示している。曲線３は、３気圧の全ガス圧に対するＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４の分圧の関数としてのＳｉＣｌ４及びＳｉＢｒ４を用いた共ドーピングの結果として達成されたシリカに対する相対屈折率の％Δ増加を示している。曲線１、２及び３から明らかなように、屈折率の増加は単調ではなく、これは予期しなかった結果である。具体的には、曲線１、２及び３は、相対屈折率の増加の増加傾向と、その後の相対屈折率の増加の減少傾向を示している。最大相対屈折率の増加は、１〜３気圧の全圧で約０．１１０〜０．２６０の（ＳｉＣｌ４＋ＳｉＢｒ４）ガス混合物のＳｉＣｌ４モル分率において発生するように見える。具体的には、曲線１では、最大値は、約０．１５０〜０．２６０気圧の（ＳｉＣｌ４＋ＳｉＢｒ４）ガス混合物のＳｉＣｌ４モル分率において発生する。曲線２では、最大値は、約０．１３５〜０．１９０気圧の（ＳｉＣｌ４＋ＳｉＢｒ４）ガス混合物のＳｉＣｌ４モル分率において発生する。最後に、曲線３の最大値は、約０．１１０〜０．１８７気圧の（ＳｉＣｌ４＋ＳｉＢｒ４）ガス混合物のＳｉＣｌ４モル分率において生じる。
本明細書の態様１は、
光ファイバを形成する方法であって、該方法は、
スートコアプリフォームを１．５気圧〜４０気圧の圧力でドーパントガスに曝露する工程であって、スートコアプリフォームがシリカを含み、ドーパントガスが第１のハロゲンドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、第１のハロゲンドーピング前駆体がスートコアプリフォームに第１のハロゲンドーパントをドープし、第２のハロゲン前駆体がスートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び
スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、該ハロゲンをドープされた閉孔本体が、２．０質量％を超える、第１のハロゲンドーパントと第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有する、工程
を含む。
本明細書の態様２は、
第１のハロゲンドーパントがＣｌである、態様１に記載の方法である。
本明細書の態様３は、Ｃｌドーパントが、ハロゲンをドープされた閉孔本体において、２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、態様２に記載の方法である。
本明細書の態様４は、
第２のハロゲンドーパントがＢｒである、態様２に記載の方法である。
本明細書の態様５は、
第１のハロゲンドーパントと第２のハロゲンドーパントを合わせた濃度が３．０質量％〜８．０質量％の範囲にある、態様１から４のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様６は、
スートコアプリフォームの曝露が１３００℃〜１５５０℃の温度で行われる、態様１から５のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様７は、
スートコアプリフォームがＧｅを実質的に含まない、態様１から６のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様８は、
ドーパントガスが約３気圧〜約３０気圧の圧力にある、態様１から７のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様９は、
ドーパントガスが約５気圧〜約２０気圧の圧力にある、態様１から７のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様１０は、
第１のハロゲンドーピング前駆体が、１．５気圧〜４０気圧の範囲のドーパントガスにおける分圧を有する、態様１から９のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様１１は、
第２のハロゲンドーピング前駆体が、１．５気圧〜４０気圧の範囲のドーパントガスにおける分圧を有する、態様１０に記載の方法である。
本明細書の態様１２は、
ハロゲンをドープされた閉孔本体が０．１０％〜０．５０％の範囲の相対屈折率を有する、態様１から１１のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様１３は、
光ファイバを形成する方法であって、該方法は、
スートコアプリフォームを約１．５気圧〜約４０気圧の圧力でドーパントガスに曝露する工程であって、スートコアプリフォームがシリカを含み、ドーパントガスがＣｌドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、Ｃｌドーピング前駆体がスートコアプリフォームにＣｌドーパントをドープし、第２のハロゲン前駆体がスートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び
スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、該ハロゲンをドープされた閉孔本体が、少なくとも２．０質量％のＣｌドーパントと第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有し、Ｃｌドーパントが、２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、工程
を含む。
本明細書の態様１４は、
Ｃｌドーパントが、ハロゲンをドープされた閉孔本体において、２０％〜８０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、態様１３に記載の方法である。
本明細書の態様１５は、
Ｃｌドーパントが、ハロゲンをドープされた閉孔本体において、２０％〜６０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、態様１３に記載の方法である。
本明細書の態様１６は、
スートコアプリフォームが、約３気圧〜約３０気圧の圧力でドーパントガスをドープされる、態様１３から１５のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様１７は、
ハロゲンをドープされた閉孔本体が、０．１０％〜０．５０％の範囲の相対屈折率を有する、態様１３から１６のいずれかに記載の方法である。
本明細書の態様１８は、
光ファイバにまで及び、該光ファイバは、
クラッド；及び
該クラッド内に位置づけられたコアであって、該コアが、Ｃｌドーパントと第２のハロゲンドーパントとを含み、該Ｃｌドーパント及び第２のハロゲンドーパントが、２．０質量％〜７．５質量％の範囲のコアにおける合わせた濃度を有し、Ｃｌドーパントが、コアにおいて２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、コア
を備えている。
本明細書の態様１９は、
第２のハロゲンドーパントがＦである、態様１８に記載の光ファイバである。
本明細書の態様２０は、
コア内のＣｌの濃度が少なくとも０．６質量％であり、コア内のＦの濃度が少なくとも０．４質量％である、態様１８又は１９に記載の光ファイバである。
本明細書の態様２１は、
第２のハロゲンドーパントがＢｒである、態様１８に記載の光ファイバである。
本明細書の態様２２は、
コア内のＣｌの濃度が少なくとも０．６質量％であり、コア内のＢｒの濃度が少なくとも０．４質量％である、態様２１に記載の光ファイバである。
本明細書の態様２３は、
クラッドが、ドープされていないシリカを含む、態様１８から２２のいずれかに記載の光ファイバである。
本明細書の態様２４は、
クラッドがフッ素を含む、態様１８から２２のいずれかに記載の光ファイバである。
本明細書の態様２５は、
コアが、約１２以下のアルファ値を有する段階的な屈折率プロファイルを含む、態様１８から２４のいずれかに記載の光ファイバである。
本明細書の態様２６は、
コアが約１０５０℃〜約１１１０℃のアニールされていない仮想温度を含む、態様１８から２５のいずれかに記載の光ファイバである。
本明細書の態様２７は、
光ファイバが１５５０ｎｍで約０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する、態様１８から２６のいずれかに記載の光ファイバである。
本明細書の態様２８は、
コアが、０．１０％〜０．５０％の範囲の相対屈折率を有し、クラッドが、−０．３５％〜０．２０％の範囲の相対屈折率を有する、態様１８から２７のいずれかに記載の光ファイバである
本開示の変更は、当業者及び本開示を作成又は使用する者に想起されるであろう。したがって、図面に示され、上記説明された実施形態は、単に例示を目的とするものであり、均等論を含めて、特許法の原則に従って解釈されるように、以下の特許請求の範囲によって定められる本開示の範囲を限定することは意図されていないものと理解される。
記載された開示の構成及び他の構成要素は、特定の材料に限定されないことが当業者に理解されるであろう。本明細書に開示される本開示の他の例示的な実施形態は、本明細書に別段の記載がない限り、多種多様な材料から形成することができる。
記載された任意のプロセス、又は記載されたプロセス内のステップは、他の開示されたプロセス又はステップと組み合わせて、本開示の範囲内の構造を形成しうることが理解されよう。本明細書に開示される例示的な構造及びプロセスは、例示を目的としてあり、限定的なものとして解釈されるべきではない。
また、本開示の概念から逸脱することなく、前述の構造及び方法に変更及び修正がなされうることも理解されたい。さらには、このような概念は、特許請求の範囲がその言語によって明示的に別段の定めをしていない限り、以下の特許請求の範囲によってカバーされることを意図しているものと理解されたい。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
光ファイバを形成する方法において、該方法が、
スートコアプリフォームを１．５気圧〜４０気圧の圧力でドーパントガスに曝露する工程であって、前記スートコアプリフォームがシリカを含み、前記ドーパントガスが第１のハロゲンドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、前記第１のハロゲンドーピング前駆体が前記スートコアプリフォームに第１のハロゲンドーパントをドープし、前記第２のハロゲン前駆体が前記スートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び
前記スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体が、２．０質量％を超える、前記第１のハロゲンドーパントと前記第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有する、工程
を含む、方法。
実施形態２
前記第１のハロゲンドーパントがＣｌである、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記Ｃｌドーパントが、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体において、２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、実施形態２に記載の方法。
実施形態４
前記第２のハロゲンドーパントがＢｒである、実施形態２に記載の方法。
実施形態５
前記第１のハロゲンドーパントと前記第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度が、３．０質量％〜８．０質量％の範囲にある、実施形態１から４のいずれかに記載の方法。
実施形態６
前記スートコアプリフォームを曝露する工程が、１３００℃〜１５５０℃の温度で行われる、実施形態１から５のいずれかに記載の方法。
実施形態７
前記スートコアプリフォームが実質的にＧｅを含まない、実施形態１から６のいずれかに記載の方法。
実施形態８
前記ドーパントガスが、約３気圧〜約３０気圧の圧力にある、実施形態１から７のいずれかに記載の方法。
実施形態９
前記ドーパントガスが、約５気圧〜約２０気圧の圧力にある、実施形態１から７のいずれかに記載の方法。
実施形態１０
前記第１のハロゲンドーピング前駆体が、１．５気圧〜４０気圧の範囲の前記ドーパントガスにおける分圧を有する、実施形態１から９のいずれかに記載の方法。
実施形態１１
前記第２のハロゲンドーピング前駆体が、１．５気圧〜４０気圧の範囲の前記ドーパントガスにおける分圧を有する、実施形態１０に記載の方法。
実施形態１２
前記ハロゲンをドープされた閉孔本体が、０．１０％〜０．５０％の範囲の相対屈折率を有する、実施形態１から１１のいずれかに記載の方法。
実施形態１３
光ファイバを形成する方法において、該方法が、
スートコアプリフォームを約１．５気圧〜約４０気圧の圧力でドーパントガスに曝露する工程であって、前記スートコアプリフォームがシリカを含み、前記ドーパントガスがＣｌドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、前記Ｃｌドーピング前駆体が前記スートコアプリフォームにＣｌドーパントをドープし、前記第２のハロゲン前駆体が前記スートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び
前記スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体が、少なくとも２．０質量％の前記Ｃｌドーパントと前記第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有し、前記Ｃｌドーパントが２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、工程
を含む、方法。
実施形態１４
前記Ｃｌドーパントが、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体において、２０％〜８０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、実施形態１３に記載の方法。
実施形態１５
前記Ｃｌドーパントが、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体において、２０％〜６０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、実施形態１３に記載の方法。
実施形態１６
前記スートコアプリフォームが、約３気圧〜約３０気圧の圧力で、前記ドーパントガスをドープされる、実施形態１３から１５のいずれかに記載の方法。
実施形態１７
前記ハロゲンをドープされた閉孔本体が、０．１０％〜０．５０％の範囲の相対屈折率を有する、実施形態１３から１６のいずれかに記載の方法。
実施形態１８
光ファイバが、
クラッド；及び
前記クラッド内に位置づけられたコアであって、前記コアがＣｌドーパントと第２のハロゲンドーパントとを含み、前記Ｃｌドーパント及び前記第２のハロゲンドーパントが２．０質量％〜７．５質量％の範囲の前記コアにおける合わせた濃度を有し、前記Ｃｌドーパントが前記コアにおいて２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、コア
を含む、光ファイバ。
実施形態１９
前記第２のハロゲンドーパントがＦである、実施形態１８に記載の光ファイバ。
実施形態２０
前記コア内のＣｌの濃度が少なくとも０．６質量％であり、前記コア内のＦの濃度が少なくとも０．４質量％である、実施形態１８又は１９に記載の光ファイバ。
実施形態２１
前記第２のハロゲンドーパントがＢｒである、実施形態１８に記載の光ファイバ。
実施形態２２
前記コア内のＣｌの濃度が少なくとも０．６質量％であり、前記コア内のＢｒの濃度が少なくとも０．４質量％である、実施形態２１に記載の光ファイバ。
実施形態２３
前記クラッドがドープされていないシリカを含む、実施形態１８から２２のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２４
前記クラッドがフッ素を含む、実施形態１８から２２のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２５
前記コアが、約１２以下のアルファ値を有する段階的な屈折率プロファイルを含む、実施形態１８から２４のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２６
前記コアが、約１０５０℃〜約１１１０℃のアニールされていない仮想温度を含む、実施形態１８から２５のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２７
前記光ファイバが、１５５０ｎｍで約０．１８ｄＢ／ｋｍ未満の減衰を有する、実施形態１８から２６のいずれかに記載の光ファイバ。
実施形態２８
前記コアが、０．１０％〜０．５０％の範囲の相対屈折率を有し、前記クラッドが、−０．３５％〜０．２０％の範囲の相対屈折率を有する、実施形態１８から２７のいずれかに記載の光ファイバ。
１０ 光ファイバ
１４ コア／コア領域
１８ クラッド
２２ 内側クラッド／内側クラッド領域
２６ 外側クラッド／外側クラッド領域
３０ 一次コーティング
３４ 二次コーティング
４８ スートコアプリフォーム
５２ ベイトロッド
５６ バーナ
６０ 光ファイバプリフォーム
６８ ドーパントガス
７２ 圧力チャンバ
８０ コアケーン
８８ オーバークラッド

Claims (10)

  1. 光ファイバを形成する方法において、該方法が、
    スートコアプリフォームを１．５気圧〜４０気圧の圧力でドーパントガスに曝露する工程であって、前記スートコアプリフォームがシリカを含み、前記ドーパントガスが第１のハロゲンドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、前記第１のハロゲンドーピング前駆体が前記スートコアプリフォームに第１のハロゲンドーパントをドープし、前記第２のハロゲン前駆体が前記スートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び
    前記スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体が、２．０質量％を超える前記第１のハロゲンドーパントと前記第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有する、工程
    を含む、方法。
  2. 前記第１のハロゲンドーパントがＣｌであり、前記Ｃｌドーパントが、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体において、２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第２のハロゲンドーパントがＢｒである、請求項２に記載の方法。
  4. 前記第１のハロゲンドーピング前駆体が、１．５気圧〜４０気圧の範囲の前記ドーパントガスにおける分圧を有し、前記第２のハロゲンドーピング前駆体が、１．５気圧〜４０気圧の範囲の前記ドーパントガスにおける分圧を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 光ファイバを形成する方法において、該方法が、
    スートコアプリフォームを約１．５気圧〜約４０気圧の圧力でドーパントガスに曝露する工程であって、前記スートコアプリフォームがシリカを含み、前記ドーパントガスがＣｌドーピング前駆体と第２のハロゲンドーピング前駆体とを含み、前記Ｃｌドーピング前駆体が前記スートコアプリフォームにＣｌドーパントをドープし、前記第２のハロゲン前駆体が前記スートコアプリフォームに第２のハロゲンドーパントをドープする、工程；及び
    前記スートコアプリフォームを焼結して、ハロゲンをドープされた閉孔本体を形成する工程であって、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体が、少なくとも２．０質量％の前記Ｃｌドーパントと前記第２のハロゲンドーパントとを合わせた濃度を有し、前記Ｃｌドーパントが２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、工程
    を含む、方法。
  6. 前記Ｃｌドーパントが、前記ハロゲンをドープされた閉孔本体において、２０％〜８０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、請求項５に記載の方法。
  7. 光ファイバが、
    クラッド；及び
    前記クラッド内に位置づけられたコアであって、前記コアが、Ｃｌドーパントと第２のハロゲンドーパントとを含み、前記Ｃｌドーパント及び前記第２のハロゲンドーパントが、２．０質量％〜７．５質量％の範囲の前記コアにおける合わせた濃度を有し、前記Ｃｌドーパントが、前記コアにおいて２０％〜９０％の範囲のハロゲン共ドーピング比を有する、コア
    を含む、光ファイバ。
  8. 前記第２のハロゲンドーパントがＦである、請求項７に記載の光ファイバ。
  9. 前記コア内のＣｌの濃度が少なくとも０．６質量％であり、前記コア内のＦの濃度が少なくとも０．４質量％である、請求項７又は８に記載の光ファイバ。
  10. 前記第２のハロゲンドーパントがＢｒである、請求項７に記載の光ファイバ。
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WO2023238619A1 (ja) * 2022-06-10 2023-12-14 住友電気工業株式会社 ガラス材及び光ファイバ

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