CN105026965A - 光学部件及光通信系统 - Google Patents

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CN105026965A CN201480004559.XA CN201480004559A CN105026965A CN 105026965 A CN105026965 A CN 105026965A CN 201480004559 A CN201480004559 A CN 201480004559A CN 105026965 A CN105026965 A CN 105026965A
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林哲也
岛川修
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    • G02B6/4403—Optical cables with ribbon structure

Abstract

根据本发明的光学部件构造有多根多芯光纤(MCF)，每根多芯光纤具有相同的芯部定位结构。在多根MCF之中，相邻芯部之间的芯部间隙的最大偏差以及基模在工作波长下的光斑尺寸的最大偏差满足公式ΔΛ2/2.22+Δw2/1.72≤1，从而减轻了结构非均匀性，并且连接损耗为1dB以下。

Description

光学部件及光通信系统
技术领域
本发明涉及光学部件以及包含有该光学部件的光通信系统。
背景技术
在光通信系统中，为了实现大容量的光通信，已经通过将更多数量的单芯光纤容纳在一个光缆护套中，使得光缆由更高密度的光纤构成(如在下文中的非专利文献1所公开的)。为了实现更高密度的光传输线路，期望光通信系统构造为应用了将多根多芯光纤容纳在单个光缆护套中的多芯光缆。还需要多芯光缆之间的光连接来执行长距离的光通信。
引文列表
非专利文献1：NTT Technical Journal 2012.9,pp.88-89
发明内容
技术问题
本发明的发明人对应用了作为光学部件的多芯光缆的光通信系统进行研究并发现了以下问题。即，还考虑了相互连接性(多芯光缆以低损耗彼此连接的能力)而构造的已知多芯光缆是不存在的。
做出本发明来解决上述问题，并且本发明的目的是提供如下的光学部件以及包含有该光学部件的光通信系统：该光学部件包括由具有优秀的相互连接性的多根多芯光纤组成的多条光纤线路。本说明书中的光学部件包含：多芯光缆(下文称为光缆)、多芯光纤带(下文称为光纤带)、多芯光纤连接器(下文称为光连接器)等，每一个光学部件具有作为光传输线路的前述多芯光纤(下文称为MCF)。
技术方案
本发明的第一方面是一种光学部件，其具有多根多芯光纤，所述光学部件至少满足下述关系表达式(1)至(4)中的任一个：
ΔΛ2/2.22+Δw2/1.72≤1    (1)；
ΔΛ2/1.62+Δw2/1.32≤1    (2)；
ΔΛ2/0.92+Δw2/0.92≤1    (3)；
ΔΛ2/0.62+Δw2/0.72≤1    (4)；
其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中的芯部阵列中，ΔΛ(μm)表示位于最近位置处的相邻芯部(下文称为邻近芯部)之间的芯部中心节距(下文称为芯部节距)的最大偏差，并且Δw(μm)表示基模在工作波长下的光斑尺寸的最大偏差。
本发明的第二方面优选的是所述光学部件，其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中的芯部结构和所述芯部阵列为：每个芯部相对于光纤中轴线(fiber center axis)的位置距离目标位置的偏差不大于预定值并且每个芯部中的光斑尺寸相对于目标尺寸的偏差不大于预定值。至少适用于第一方面或第二方面的第三方面优选的是所述光学部件，其中，所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤具有与其所要连接的另一根多芯光纤的芯部格局结构相同的芯部格局结构，并具有用于确认所述多芯光纤的端面位置的标记。
至少适用于第一方面至第三方面中任一方面的第四方面优选的是所述光学部件，其中，所述邻近芯部之间的芯部节距不大于所述芯部阵列中的最小芯部中心间距离的1.1倍。作为至少适用于第一方面至第四方面中任一方面的第五方面，所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤可以具有格子图案的芯部格局结构。至少适用于第一方面至第五方面中任一方面的第六方面优选的是所述光学部件，其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中，在波长为1310nm时的光学特性为：所述多个芯部的每一个芯部具有不小于8.0μm且不大于10.1μm的模场直径或所有所述芯部的模场直径的平均值不小于8.6μm且不大于9.5μm。至少适用于第一方面至第六方面中任一方面的第七方面优选的是所述光学部件，其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中，所述多个芯部的每一个芯部的光缆截止波长不大于1260nm。至少适用于第一方面至第七方面中任一方面的第八方面优选的是所述光学部件，其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中，所述多个芯部的每一个芯部在以30mm的弯曲半径缠绕100圈的缠绕状态下具有不大于0.1dB的弯曲损耗作为在波长为1550nm时的光学特性。作为至少适用于第一方面至第八方面中任一方面的第九方面优选的是所述光学部件，其中，所述工作波长为0.85μm波段(从0.8μm至0.9μm)、1.31μm波段(从1.26μm至1.36μm)及1.55μm波段(从1.53μm至1.57μm)中的任意一个波段。作为至少适用于第一方面至第九方面中任一方面的第十方面，所述光学部件可以是将所述多根多芯光纤容纳在内部的光纤线路，或者是多条光纤线路被光连接的线路，每一条光纤线路均将所述多根多芯光纤容纳在内部。
作为至少适用于第一方面至第九方面中任一方面的第十一方面，所述光学部件可以包括：第一保持结构，其用于在所述第一保持结构保持所述多条光纤线路中的每一条光纤线路的在与预定纵向垂直的平面上的位置关系的状态下保持多条光纤线路中的每一条光纤线路，所述光纤线路每一者均通过将所述多根多芯光纤光连接来构造并且沿着所述纵向延伸。作为适用于第十一方面的第十二方面，构成所述多条光纤线路中的任意一条光纤线路的多根多芯光纤中的每一根多芯光纤的芯部格局结构与构成所述多条光纤线路中的另一条光纤线路的多根多芯光纤中的每一根多芯光纤的芯部格局结构可以是不相同的。作为至少适用于第十一方面或第十二方面的第十三方面，其中，所述第一保持结构包括树脂材料，所述树脂材料用于保持所述多条光纤线路中的至少相邻光纤线路之间的空间。
作为至少适用于第十一方面至第十三方面中任一方面的第十四方面，所述光学部件可以包括：护套，所述护套将所述多条光纤线路中的每一条光纤线路与所述第一保持结构一起容纳在内部。作为适用于第十四方面的第十五方面，所述光学部件可以包括：第二保持结构，其用于将在所述多条光纤线路中的每一条光纤线路的位置关系得到保持的情况下被容纳在所述护套中的所述第一保持结构保持在所述护套中的预定位置。
作为至少适用于第一方面至第九方面中任一方面的第十六方面，所述光学部件可以是用于将均沿着预定纵向延伸的所述多根多芯光纤的端部保持在如下状态下的连接部件：所述连接部件保持所述端部的在与所述纵向垂直的平面上的位置关系。作为适用于第十六方面的第十七方面，所述连接部件将所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤保持在芯部格局结构的取向、高度及节距的对准状态下。作为至少适用于第十六方面或第十七方面的第十八方面，所述连接部件可以包括用于保持所述多根多芯光纤的多个孔或多个凹槽。
至少适用于第十七方面的第十九方面优选的是所述光学部件，其中，所述多根多芯光纤中的芯部格局结构是大致相同的，并且所述连接部件至少满足下述关系表达式(5)至(8)中的任一个：
ΔΛcc 2/2.22+Δwa 2/1.72≤1    (5)；
ΔΛcc 2/1.62+Δwa 2/1.32≤1    (6)；
ΔΛcc 2/0.92+Δwa 2/0.92≤1    (7)；
ΔΛcc 2/0.62+Δwa 2/0.72≤1    (8)；
其中，ΔΛcc(μm)表示具有大致相同芯部格局结构的所述多芯光纤之间的对应芯部之间的中心节距的最大偏差，并且Δwa(μm)表示整个所述光学部件的光斑尺寸的最大偏差。
至少适用于第十六方面或第十七方面的第二十方面优选的是所述光学部件，其中，所述多根多芯光纤中的芯部格局结构是大致相同的，并且所述连接部件至少满足下述关系表达式(9)至(13)中的任一个：
(2ΔΛd+1.0)2/2.22+Δw2/1.72≤1    (9)；
(2ΔΛd+1.0)2/1.62+Δw2/1.32≤1    (10)；
(2ΔΛd+0.5)2/2.22+Δw2/1.72≤1    (11)；
(2ΔΛd+0.5)2/1.62+Δw2/1.32≤1    (12)；
(2ΔΛd+0.5)2/0.92+Δw2/0.92≤1    (13)；
其中，ΔΛd(μm)表示相对于每个芯部的中心设计位置的偏差的最大值。
根据第二十一方面的一种光通信系统，包括作为光传输线路或作为光学无源元件的根据第一方面至第二十方面中任一方面所述的光学部件。
有益效果
根据本发明，我们可以得到具有光纤之间的优秀的相互连接性的光学部件及光通信系统。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的光通信系统的典型结构的各个实例的视图；
图2中的(A)至(F)是用于示出构成光纤线路的多根多芯光纤的接合状态以及芯部格局结构的实例的视图；
图3中的(A)和(B)是用于示出MCF的结构以及MCP之间的接合结构的实例的视图；
图4是示出接合损耗对光斑尺寸w的差异和失准量的相关性的试算结果的曲线图；
图5是示出失准量和w差异的各截距以及接合损耗之间的关系列表的表格；
图6中的(A)至(C)是示出作为根据本发明的实施例的光学部件的光纤带的各个典型结构实例的横截面图；
图7是示出作为根据本发明的实施例的光学部件的光缆的典型结构实例的横截面图；
图8中的(A)和(B)是示出作为根据本发明的实施例的光学部件的光缆的其他结构实例的横截面图；
图9中的(A)至(B)是示出作为根据本发明的实施例的光学部件的光连接器的典型结构实例和连接结构实例的横截面图；以及
图10中的(A)至(B)是示出作为根据本发明的实施例的光学部件的光连接器的另一个典型结构实例的横截面图。
具体实施方式
将参考附图对根据本发明的光学部件和光通信系统的各个实施例进行详细描述。在描述附图时，用相同的附图标记来表示相同的部分和相同的元件，而不重复说明。
图1是示出根据本发明的实施例的光通信系统的典型结构的各个实例并示出光通信系统的结构的视图，该光通信系统包括作为光学部件由多条光纤线路200A至200N组成的光传输线路200。“光纤线路”在本文中是指包括多根多芯光纤(例如，光缆或光纤带)的集合。“光学部件”在本文中包括：光纤线路本身、多条光纤线路被光连接的线路或者在包括光纤线路及连接部件(例如，连接器)的组件状态下的线路。
图1中的光通信系统具有发射站210、接收站220以及布置在发射站210和接收站220之间的光传输线路200。光传输线路200包括多条光纤线路200A至200N。每一条光纤线路200A至200N包括均具有相同的芯部阵列结构的多根MCF 201，并且通过使这些MCF201彼此光连接来构造每一条光纤线路。作为对应于光纤线路200A的构造，多个信号光源211A(TX)布置到发射站210中，并且来自这些信号光源211A(在相应的单芯光纤中传播)的信号光束经由光接头212A耦合至MCF的相应芯部。类似地，作为对应于各光纤线路200B至200N的构造，多个信号光源211B(TX)至211N(TX)布置到发射站210中并且来自这些信号光源211B至211N(在相应的单芯光纤中传播)的信号光束经由光接头212B至212N耦合至对应MCF的相应芯部。光学无源元件250布置在附接到光纤线路200A至200N的端面上的光连接器213与光接头212A至212N之间。光学无源元件250包括：用于经由光连接器213将光接头212A至212N和光纤线路200A至200N连接起来的光连接器251、并行地布置到光接头212A至212N和光连接器251之间的多根MCF以及并行地布置到光连接器251和光连接器213之间的多根MCF。此外，作为对应于光纤线路200A的构造，多个接收器221A(RX)布置到接收站220中。单芯光纤连接到每一个接收器221A并且单芯光纤经由光分路装置222A光连接到对应MCF的相应芯部。类似地，作为对应于各光纤线路200B至200N的构造，多个接收器221B(RX)至221N(RX)布置到接收站220中，并且连接到接收器221B至221N的单芯光纤经由光接头222B至222N耦合至对应MCF的相应芯部。光学无源元件260布置在附接到光传输线路200的光纤线路200A至200N的端面上的光连接器223与光接头222A至222N之间。光学无源元件260包括：用于经由光连接器223将光接头222A至222N和光纤线路200A至200N连接起来的光连接器261、并行地布置到光连接器223和光连接器261之间的多根MCF以及并行地布置到光连接器261和光接头222A至222N之间的多根MCF。在图1所示的构造中，光传输线路200以及光学无源元件250和260中至少任意一者可以起到如本实施例中的光学部件的作用。
如图2中的(A)所示，光传输线路200中的每一条光纤线路200A至200N具有如下结构：其中，具有相同的芯部格局结构的多根MCF 201串联。图2中的(B)至(F)示出MCF 201在图2的(A)中分别由箭头A至E指定的位置处的横截面结构。
如图2中的(B)至(F)所示，构成每一条光纤线路200A至200N的每一根MCF 201包括邻近芯部的多个集合，在共同包层320的横截面上，邻近芯部的由中心间距离定义的芯部节距ΛA至ΛE不大于相邻的芯部310之中的最小中心间距离的1.1倍。因此，在图2中的(B)所示的芯部格局结构是六角形的密集格子(包括通过组合多个三角形格子最小单元得到的构造)的情况下，我们可以识别出MCF 201的在点A处的邻近芯部节距ΛA(1)至ΛA(12)。括号中的数字1至12表示由12条虚线所指示的邻近芯部节距。以上所述同样适用于下文描述。类似地，我们可以在图2中的(C)中识别出MCF 201的在点B处的邻近芯部节距ΛB(1)至ΛB(12)；在图2中的(D)中识别出MCF 201的在点C处的邻近芯部节距ΛC(1)至ΛC(12)；在图2中的(E)中识别出MCF 201的在点D处的邻近芯部节距ΛD(1)至ΛD(12)；并且在图2中的(F)中识别出MCF 201的在点E处的邻近芯部节距ΛE(1)至ΛE(12)。
尽管图2中的(B)至(F)示出了作为构成一条光纤线路的各个MCF 201的芯部格局结构且具有三角形格子最小单元的六角形密集格子，但是将要应用的芯部格局结构可以是一种具有矩形格子最小单元的格子图案。图3中的(A)和(B)示出MCF之间的连接结构。图3中的(A)所示的MCF 300是应用了具有矩形格子最小单元的格子图案的芯部格局结构的MCF且对应于在图1中所示的MCF 201。MCF 300具有去除了树脂涂层360的石英玻璃光纤350(下文中将称为玻璃光纤)，并且树脂涂层360设置在玻璃光纤350的外周面上。玻璃光纤350具有排列成具有矩形格子最小单元的格子图案的多个芯部310，并且共同包层320包围这些芯部310的每一个芯部。在树脂涂层360的表面上形成有用于指定芯部310的阵列位置或用于识别端面位置的标记M。在每一条光纤线路200A至200N中，如图3中的(B)所示，在接头(junction)370处焊接玻璃光纤350的端面的同时将邻近MCF 300接合起来。因为从接头部分移除了树脂涂层360，所以使用树脂材料380来保护该接头部分。
在两根MCF 201(300)之间的接合中产生接合损耗的主要因素被认为是模场直径或光斑尺寸w(模场直径的值的一半)的不匹配以及芯部中心的位置偏离(失准量)。图4是示出接合损耗对光斑尺寸w的差异和失准量的相关性的试算结果的曲线图。图4中的横轴表示失准量而纵轴表示光斑尺寸w的差异(w差异)。曲线图G310示出表示接合损耗为0.4dB的等值线；曲线图G320示出表示接合损耗为0.8dB的等值线；曲线图G330示出表示接合损耗为1.2dB的等值线；曲线图G340示出表示接合损耗为1.6dB的等值线；曲线图G350示出表示接合损耗为2.0dB的等值线；曲线图G360示出表示接合损耗为2.4dB的等值线。
从图4可以看出，各个接合损耗的每一个曲线图G310至G360大约是四分之一个椭圆。在试算中假设，在每个芯部中所传播的光的场分布是高斯分布，将要接合的光纤的光斑尺寸的平均值是4.6μm，并且模场直径是9.2μm。
在接合两根单芯光纤时，将所要接合的两根单芯光纤彼此对准使得芯部的中心彼此匹配，从而理论上可以使失准量变为0。然而，在接合两根MCF的情况中，如果将要接合的两根MCF之间的芯部节距存在差异，则即使将一根MCF的某一个芯部与另一根MCF的芯部对准使得它们的中心匹配，其他芯部也会发生它们的芯部中心失准。因此，应该认为在执行接合期间将要接合的两根MCF之间的芯部节距差异限定了失准量的最小值。从这个考虑来看，关于MCF的接合损耗，可以把图4中的横轴看作芯部节距的差异。另一方面，在孔型(图9中的(A)和(B))或凹槽型(图10中的(A)和(B))的光连接器的使用中，多个MCF在其中心位置被固定的情况下排列在该光连接器中，芯部阵列的中心位置与光纤的中心位置之间的差异(中心差异)将使仅凭借芯部节距来保持接合质量变得困难。通过像考虑芯部节距的差异一样进一步考虑中心差异，可以确保接合质量。
为了将从MCF的芯部节距(例如，相互接合中的失准量)和光斑尺寸w的差异的试算中所得到的接合损失保持为不大于1.0、0.5、0.2或0.1dB，需要将失准量和w差异保持在如下的四分之一椭圆内，在该四分之一椭圆中，图4的失准量和w差异的各自截距不大于图5中所提到的值。
换言之，在一条光纤线路中，当ΔΛ和Δw满足关系表达式ΔΛ2/2.22+Δw2/1.72≤1时，可以保持接合损耗不大于1.0dB，其中，ΔΛ(μm)表示对每一者均彼此连接且具有相同的芯部格局结构的多根MCF来说的邻近芯部节距的最大偏差，并且Δw(μm)表示在一个芯部310中传播的基模在工作波长下的光斑尺寸的最大偏差。然而，应该注意的是，一条光纤线路的芯部格局结构可以与多条光纤线路中的另一条光纤线路的芯部格局结构不相同。
“芯部节距”在本文中定义为一根MCF中的非接触的芯部之间的中心节距。“邻近芯部”是指一根MCF中的以预定的芯部节距邻近的芯部，具体而言，“邻近芯部”是相对于某个芯部而言芯部节距在不大于1.1倍的最小芯部节距(最小中心间距离)的范围内的芯部。此外，“预定的芯部节距”是指设计的芯部节距，并且实际的芯部节距与“预定的芯部节距”是大致一致的，但是实际的芯部节距可能具有一定的偏差。“邻近芯部节距的最大偏差ΔΛ”是在构成光学部件的多根MCF的每一根MCF中的邻近芯部节距的最大偏差的最大值，具体而言，“邻近芯部节距的最大偏差ΔΛ”是指多根MCF的每一根MCF中(“邻近芯部节距的最大值”—“邻近芯部节距的最小值”)的光纤线路中或光学部件中的最大值。“光斑尺寸的最大偏差Δw”是指在构成光纤线路或光学部件的多根MCF中的所有接近芯部的光斑尺寸的最大偏差(在一个芯部310中传播的基模的光斑尺寸，其是在工作波长下的光斑尺寸)。
参考图5中的表格，包括在本实施例的光学部件中的多条光纤线路的每一条光纤线路可以构造成如下文所述的模式。即，当包括在光学部件中的多根MCF之中的ΔΛ和Δw满足关系表达式ΔΛ2/1.62+Δw2/1.32≤1时，可以实现接合损耗不大于0.5dB。类似地，当ΔΛ和Δw满足关系表达式ΔΛ2/0.92+Δw2/0.92≤1时，可以实现接合损耗不大于0.2dB；当ΔΛ和Δw满足关系表达式ΔΛ2/0.62+Δw2/0.72≤1时，可以实现接合损耗不大于0.1dB。
因此，即使对于具有不同设计的MCF(假设MCF具有相同的格局结构)，只要一条光纤线路由被选择为满足前述关系表达式的多根MCF构成，就能保持所得的光纤线路中的光纤之间的接合损耗较低。
在由多根具有大致相同的芯部格局结构的MCF构成的光学部件中，ΔΛcc(μm)表示具有大致相同的芯部格局结构的MCF之间的相应芯部之间的中心节距的最大偏差，并且Δwa(μm)表示整个光学部件中的光斑尺寸的最大偏差，当光学部件至少满足下述关系表达式的任一个时，同样可以实现不大于1dB的接合损失。
ΔΛcc 2/2.22+Δwa 2/1.72≤1
ΔΛcc 2/1.62+Δwa 2/1.32≤1
ΔΛcc 2/0.92+Δwa 2/0.92≤1
ΔΛcc 2/0.62+Δwa 2/0.72≤1
在由多根具有大致相同的芯部格局结构的MCF构成的光学部件中，ΔΛd(μm)表示相对于每个芯部的中心设计位置的偏差的最大值(此时，光斑尺寸是上文提及的Δw)，当光学部件至少满足下述关系表达式的任一个时，同样可以实现不大于1dB的接合损耗。
(2ΔΛd+1.0)2/2.22+Δw2/1.72≤1
(2ΔΛd+1.0)2/1.62+Δw2/1.32≤1
(2ΔΛd+0.5)2/2.22+Δw2/1.72≤1
(2ΔΛd+0.5)2/1.62+Δw2/1.32≤1
(2ΔΛd+0.5)2/0.92+Δw2/0.92≤1
当采用棒中塌陷(rod-in collapse)法来准备用于MCF的预制件时，用于降低MCF的芯部节距差的一个方法是减小芯棒的外径与芯棒所插入的管部的内径之间的间隙。例如，让我们考虑一种情况，其中，通过拉伸具有125mm直径的MCF预制件来制造具有125μm包层直径的MCF；通过保持芯棒外径和管部内径之间的间隙在每侧不大于0.3mm，即使处于芯棒偏移到间隙内的一侧这样可能最坏的情况下，在拉伸光纤之后的芯部节距差也可以保持不大于0.6μm。
另一方面，用于降低每个芯部的光斑尺寸差的一个方法是：使用把相同的芯部材料分成多个芯部所得到的多个芯部部件来制造MCF。下文是芯部部件的设计和制造方法的实例：添加GeO2到石英玻璃中，使得相对于石英玻璃的包层的相对折射率差是0.34％，从而得到芯部预制件；拉伸芯部预制件，以便在拉伸光纤之后的芯部直径变为8.6μm；然后，将芯部预制件分成多个芯部部件。因为将相同的芯部材料分开使用，所以降低了相对折射率差和各芯部的芯部直径的差异，由此保持对应于0.1dB接合损失的0.7μm的光斑尺寸差是可行的。光纤线路可以按照如下方法制得：在使用由相同的芯部材料制成的光纤预制件的相同情况下制造多根MCF；使用多根MCF来生产光纤线路，以便基于规定芯部阵列位置的标记把在相同阵列位置的芯部接合，该处理允许我们以理想的连接质量来构造光纤线路。
该芯部材料的结构设计对应于波长为1310nm时的9.2μm的模场直径，1.16μm的光缆截止波长以及在以30mm的弯曲半径缠绕100圈的缠绕状态下波长为1550nm时的不大于0.01dB的弯曲损耗。以上符合标准单模光纤的国际标准(模场直径的中心值：8.6-9.5μm；光缆截止波长：不大于1260nm；在以30mm的弯曲半径缠绕100圈的缠绕状态下波长为1550nm时的弯曲损耗：不大于0.1dB)。因为MCF的芯部被设计成具有与标准单模光纤的MCF的芯部等同的特性，所以允许将MCF的芯部以低损耗接合。假设工作波长为0.85μm波段、1.31μm波段及1.55μm波段中的任一个波段。
前述实例示出保持MCF的芯部节距差不大于0.6μm并且保持光斑尺寸差不大于0.7μm的实例。然而，根据所需要的接合损耗的等级来适当地设定芯部节距差和光斑尺寸差就足够了。例如，当一定等级的接合损耗被允许时，芯棒和管部之间的间隙可以设定成比前述实例的间隙大以帮助芯棒插入到管部，由此改进MCF的生产率。当一定等级的光斑尺寸差被允许时，可以有意地使相邻芯部的芯部结构设计不相同，由此减少相邻芯部之间的串扰。
应该考虑到，在均包括多条光纤线路的光缆之间的连接中，多条光纤线路被容纳在一个光缆护套中。同样在该情况下，只要将要接合的MCF满足上文提及的关系表达式，就可以将MCF以低损耗接合而不需要从将要连接的光缆中的MCF之中选择将要接合的MCF。可以采用标记等使作为接合对象的MCF可以辨认。
通过在一个光缆护套中容纳多根MCF，使得显著地增加光缆中的每单位横截面上的芯部数量变得可行。例如，当将普通单芯光纤应用于具有12mm外径的100根光纤的骨架式光纤带光缆(具有5个线槽，并且在每个线槽中容纳5个4光纤带)时，光缆中的每单位横截面的芯部数量大约是0.9芯部/mm2。与之相反，如果将每一者均具有七个芯部的MCF应用于一条光缆，则一条光缆中的芯部数量可以增加到700，并且每单位横截面的芯部数量就可以增加到大约6.2芯部/mm2。因为即使具有200根光纤的现有光缆中的每单位横截面的最大数量大约是2.1芯部/mm2(参阅非专利文献1)，所以可以说采用MCF光缆来增加芯部数量的效果是巨大的。可以期望的是，增加芯部数量使得光缆之间的接合工作以及减少接合损耗更加困难，但是本实施例的光学部件基于上文所述原因能够使将要接合的MCF具有低损耗。
本实施例的包括多条光纤线路的光学部件还可以应用于光学无源元件，以及图1中的光传输线路200。具体而言，当本实施例的光学部件应用于光传输线路200时，光传输线路200可以起到如图6中的(A)至(C)所示的光纤带或如图7、图8中的(A)和(B)中所示的光缆一样的作用。当本实施例的光学部件应用于图1中的光学无源元件250和260等时，该光学部件可以起到如图9中的(A)、(B)、图10中的(A)及(B)所示的光连接器一样的作用。
图6中的(A)至(C)是示出作为根据本实施例的光学部件的光纤带的典型结构的各个实例的横截面图。具体而言，图6中的(A)所示的光纤带2001(对应于，例如，光传输线路200)具有树脂材料的第一保持结构400A，在保持每一条光纤线路200A至200D在与纵向垂直的平面上的位置关系的同时，该第一保持结构整体地保持每一条光纤线路200A至200D。在该光纤带2001中，第一保持结构400A具有大致矩形截面的结构。光纤线路200A至200D中的每根MCF具有玻璃光纤350以及设置在玻璃光纤350的外周面上的树脂涂层360。玻璃光纤350具有多个排列在具有矩形格子最小单元的格子图案中的芯部310、以及包覆每一个芯部310的公共包层320。
图6中的(B)所示的光纤带2002具有树脂材料的第一保持结构400B，在保持每一条光纤线路200A至200D在与纵向垂直的平面上的位置关系的同时，该第一保持结构整体地保持每一条光纤线路200A至200D。第一保持结构400B具有遵循每一条光纤线路200A至200D的截面形状的不均匀的截面结构。
此外，图6中的(C)所示的光纤带2003具有树脂材料的第一保持结构400C，在保持每一条光纤线路200A至200D在与纵向垂直的平面上的位置关系的同时，该第一保持结构整体地保持每一条光纤线路200A至200D。然而，第一保持结构400C和前述第一保持结构400A及400B的不同之处在于，第一保持结构400C仅保持相邻光纤线路的MCF的位置关系。
图7中所示的光缆也可以应用于根据本实施例的光学部件。图7中所示的光缆2004采用如下构造：光纤线路200A至200D被容纳在光缆护套500中；第一保持结构400D保持光缆护套500中的这些光纤线路200A至200D的位置。
在图6中的(A)至(C)及图7中，光缆或光纤带在保持光纤的位置关系的状态下构造，并且接合质量可以被控制为仅受限于对应的光纤。只要按照意图对光缆或光纤带两者的所有光纤完成设定，光缆或光纤带就可以是位置关系没有被保持的，从而确保不对应的光纤之间的接合质量均匀。
此外，被容纳在光缆护套500中的如图6中的(A)至(C)所示的光缆也可以应用于根据本实施例的光学部件。例如，图8中的(A)所示的光缆2005构造成使均具有与图6中的(A)所示的光纤带2001相同结构的多条光纤带被容纳在光缆护套500中。光缆2005中的光纤线路200A至200N被分成多个组，并且每个组构成光纤带。即，通过第一保持结构400A将属于一个组的多条光纤线路整体地保持，由此构成光纤带。
图8中的(B)所示的光缆2006也构造成将多条光纤带容纳在光缆护套500中，但是光缆2006与光缆2005的不同之处在于，光缆2006还具有把被分成多个组的这些光纤带保持在光缆护套500中的预定位置的第二保持结构450。即，在光缆2006中，第二保持结构450是带槽棒，多个光纤带以层叠状态容纳在各个线槽中。用于容纳在每个线槽中的光纤带的第一保持结构可以是图6中的(A)至(C)所示的第一保持结构400A至400C中的任一个。
此外，根据本实施例的光学部件的第一保持结构可以是，例如，如图9中的(A)或图10中的(A)所示的连接器部件(连接部件)。图9中的(A)的连接器部件可以起到如图1中所示的光连接器部件213和223的一部分的作用，通过使用该连接器部件，也可以构造包括在图9中的(B)所示的光学无源元件250和260中的光连接器251和261。图10中的(A)的连接器部件也可以起到如图1中所示的光连接器部件213和223的一部分的作用，通过使用该连接器部件，也可以构造包括在图10中的(B)所示的光学无源元件250和260中的光连接器251和261。
具体而言，图9中的(A)的光连接器部件2131具有：多个孔2133，各光纤线路200A至200N的MCF300的端部插入到孔2133中；以及引导销孔2132。如图9中的(B)所示，通过沿着引导销253在箭头S1和S2所指示的方向上移动均具有图9中的(A)所示结构的连接器部件251A和252A来获得光学无源部件250和260中的光连接器251和261。图6中的(A)至(C)所示的光纤带2001至2003可以适合地应用于包括光纤线路200A至200N的光传输线路200。通过使用代替了引导销的插座，可以实现这些连接器部件之间的连接。
此外，图10中的(A)的连接器部件(连接部件)具有：支座2135，该支座具有多个凹槽2136，各光纤线路200A至200N的MCF300的端部被置于该凹槽中；以及固定部件2134，其被粘合剂固定到支座2135上以将MCF 300的端部固定成使MCF设置在各自的凹槽2136中的状态。如图10中的(B)所示，通过在均具有图10中的(A)所示结构的各连接器部件251B和252B的端面之间使用粘合剂254将连接器部件251B和252B的端面固定，获得光学无源部件250和260中的光连接器251和261。图6中的(A)至(C)所示的光纤带2001至2003可以适当地应用于包括光纤线路200A至200N的光传输线路200，但是光传输线路200也可以采用图7、图8中的(A)和(B)所示的光缆2004至2006。
参考标记列表
200…光传输线路；200A至200N…光纤线路；201…多芯光纤；212A至212N，250，260…光学无源部件；212A至212N…光接头；222A至222N…光分路装置；213，251，223，261…光连接器(连接部件)；2001至2003(200)…光纤带；以及2004至2006(200)…光缆。

Claims (21)

1.一种光学部件，其具有多根多芯光纤，所述光学部件至少满足下述关系表达式(1)至(4)中的任一个：
ΔΛ2/2.22+Δw2/1.72≤1   (1)；
ΔΛ2/1.62+Δw2/1.32≤1   (2)；
ΔΛ2/0.92+Δw2/0.92≤1   (3)；
ΔΛ2/0.62+Δw2/0.72≤1   (4)；
其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中的芯部阵列中，ΔΛ(μm)表示由位于最近位置处的相邻芯部之间的芯部中心间距离定义的邻近芯部之间的芯部节距的最大偏差，并且Δw(μm)表示基模在工作波长下的光斑尺寸的最大偏差。
2.根据权利要求1所述的光学部件，其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中的芯部结构和所述芯部阵列为：每个芯部相对于光纤中轴线的位置距离目标位置的偏差不大于预定值并且每个芯部中的光斑尺寸相对于目标尺寸的偏差不大于预定值。
3.根据权利要求1或2所述的光学部件，其中，所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤具有与其所要连接的另一根多芯光纤的芯部格局结构相同的芯部格局结构，并具有用于确认所述多芯光纤的端面位置的标记。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学部件，其中，所述邻近芯部之间的芯部节距不大于所述芯部阵列中的最小芯部中心间距离的1.1倍。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学部件，其中，所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤具有格子图案的芯部格局结构。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学部件，其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中，在波长为1310nm时的光学特性为：所述多个芯部的每一个芯部具有不小于8.0μm且不大于10.1μm的模场直径或所有所述芯部的模场直径的平均值不小于8.6μm且不大于9.5μm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学部件，其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中，所述多个芯部的每一个芯部的光缆截止波长不大于1260nm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学部件，其中，在所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤中，所述多个芯部的每一个芯部在以30mm的弯曲半径缠绕100圈的缠绕状态下具有不大于0.1dB的弯曲损耗作为在波长为1550nm时的光学特性。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学部件，其中，工作波长为0.85μm波段、1.31μm波段及1.55μm波段中的任意一个波段。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学部件，所述光学部件是将所述多根多芯光纤容纳在内部的光纤线路，或者是多条光纤线路被光连接的线路，每一条光纤线路均将所述多根多芯光纤容纳在内部。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的光学部件，包括：
第一保持结构，其用于在所述第一保持结构保持所述多条光纤线路中的每一条光纤线路的在与预定纵向垂直的平面上的位置关系的状态下保持多条光纤线路中的每一条光纤线路，所述光纤线路每一者均通过将所述多根多芯光纤光连接来构造并且沿着所述纵向延伸。
12.根据权利要求11所述的光学部件，其中，构成所述多条光纤线路中的任意一条光纤线路的多根多芯光纤中的每一根多芯光纤的芯部格局结构与构成所述多条光纤线路中的另一条光纤线路的多根多芯光纤中的每一根多芯光纤的芯部格局结构是不相同的。
13.根据权利要求11或12所述的光学部件，其中，所述第一保持结构包括树脂材料，所述树脂材料用于保持所述多条光纤线路中的至少相邻光纤线路之间的空间。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的光学部件，包括：
护套，其将所述多条光纤线路中的每一条光纤线路与所述第一保持结构一起容纳在内部。
15.根据权利要求14所述的光学部件，包括：
第二保持结构，其用于将在所述多条光纤线路中的每一条光纤线路的位置关系得到保持的情况下被容纳在所述护套中的所述第一保持结构保持在所述护套中的预定位置。
16.根据权利要求1至9中任一项所述的光学部件，所述光学部件是用于将均沿着预定纵向延伸的所述多根多芯光纤的端部保持在如下状态下的连接部件：所述连接部件保持所述端部的在与所述纵向垂直的平面上的位置关系。
17.根据权利要求16所述的光学部件，其中，所述连接部件将所述多根多芯光纤的每一根多芯光纤保持在芯部格局结构的取向、高度及节距的对准状态下。
18.根据权利要求16或17所述的光学部件，其中，所述连接部件包括用于保持所述多根多芯光纤的多个孔或多个凹槽。
19.根据权利要求17所述的光学部件，其中，所述多根多芯光纤中的芯部格局结构是大致相同的，并且作为所述光学部件的所述连接部件至少满足下述关系表达式(5)至(8)中的任一个：
ΔΛcc 2/2.22+Δwa 2/1.72≤1   (5)；
ΔΛcc 2/1.62+Δwa 2/1.32≤1   (6)；
ΔΛcc 2/0.92+Δwa 2/0.92≤1   (7)；
ΔΛcc 2/0.62+Δwa 2/0.72≤1   (8)；
其中，ΔΛcc(μm)表示具有大致相同芯部格局结构的所述多芯光纤之间的对应芯部之间的中心节距的最大偏差，并且Δwa(μm)表示整个所述光学部件的光斑尺寸的最大偏差。
20.根据权利要求16或17所述的光学部件，其中，所述多根多芯光纤中的芯部格局结构是大致相同的，并且作为所述光学部件的所述连接部件至少满足下述关系表达式(9)至(13)中的任一个：
(2ΔΛd+1.0)2/2.22+Δw2/1.72≤1   (9)；
(2ΔΛd+1.0)2/1.62+Δw2/1.32≤1   (10)；
(2ΔΛd+0.5)2/2.22+Δw2/1.72≤1   (11)；
(2ΔΛd+0.5)2/1.62+Δw2/1.32≤1   (12)；
(2ΔΛd+0.5)2/0.92+Δw2/0.92≤1   (13)；
其中，ΔΛd(μm)表示相对于每个芯部的中心设计位置的偏差的最大值。
21.一种光通信系统，包括作为光传输线路或作为光学无源元件的根据权利要求1至20中任一项所述的光学部件。
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