CN107111053B - 多芯光纤 - Google Patents

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Abstract

涉及在通信频带通过截止于x阶LP模式的光(x为1以上的整数)来实施通信的多芯光纤。多个纤芯(11)分别对截止于(x+1)阶LP模式的光进行传播。各个纤芯间距离(Λ)被设定为，使截止于x阶LP模式的光的串扰为‑40dB/km以下且(x+1)阶LP模式的光的串扰为‑30dB/km以上的距离。配置于包层(20)内的最外侧的纤芯(11)与被覆层(30)的距离(Tc)被设定为，使得截止于x阶LP模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗在0.001dB/km以下且(x+1)阶LP模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗在3dB/km以上的距离。

Description

多芯光纤
技术领域
本发明涉及多芯光纤，适用于提高设计的自由度的情况。
背景技术
目前，通常已普及的光纤通信系统中使用的光纤形成为通过包层包围一根纤芯的外周的构造，通过在该纤芯内传播光信号来传输信息。而且，近年来随着光纤通信系统的普及，传输的信息量明显增大。随着这种传输的信息量的增大，在光纤通信系统中，通过使用数十根～数百根的大量光纤，来进行大容量的长距离光通信。
在这种光纤通信系统中，已知有使用多个纤芯的外周被一个包层包围的多芯光纤，通过沿各个纤芯传播的光来传输多个信号。
在下述专利文献1中记载了多芯光纤的一例。在该多芯光纤中，在包层的中心配置一个纤芯，在配置于该中心的纤芯的周围配置6个纤芯。这样的配置是能够最密实地填充纤芯的构造，因此，能够对于特定的包层的外径配置多个纤芯。此外，在该专利文献1所记载的多芯光纤中，为了抑制沿各个纤芯传播的光的串扰而使沿互为相邻的纤芯传播的光的传播常数互不相同。
但是，存在与如专利文献1所记载的多芯光纤那样使互为相邻的纤芯的有效折射率变化的情况相比，更想要抑制串扰的要求。因此，已知有以包围各个纤芯的外周面的方式配置折射率低于包层的折射率的低折射率层来进一步防止串扰的多芯光纤。下述专利文献2中记载了这样的多芯光纤。当出于折射率的观点来观察该多芯光纤时，上述低折射率层形成为沟道状，因此将该多芯光纤称作沟道型，将从纤芯到低折射率层的结构称作纤芯单元。即使是这样的沟道型的多芯光纤，为了抑制沿各个纤芯传播的光形成的串扰，也优选沿互为相邻的纤芯传播的光的传播常数互不相同。
专利文献1：日本特开2011-170336号公报
专利文献2：日本特开2012-118495号公报
但是，为了使如上述那样沿互为相邻的纤芯传播的光的传播常数互为改变，需要使互为相邻的纤芯的折射率、直径互为改变。但是，为了在所希望的波长频带，通过所希望的模式的光实施通信，纤芯的折射率、直径的可取值范围窄，用于使互为相邻的纤芯的折射率、直径互为改变的设计的自由度受限。
另外，在沟道型的多芯光纤中，如果配置为纤芯单元将特定的纤芯、纤芯单元包围，则沿该特定的纤芯、纤芯单元传播的光的高阶模式的光难以逃脱，存在截止波长长波长化的趋势。因此，为了抑制比在纤芯单元单独存在的情况下传播的光的模式呈高阶的模式的光的传播，而不能使纤芯间距离过小，设计的自由度仍然受限。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供能够提高设计的自由度的多芯光纤。
为了实现上述目的，本发明是在通信频带通过截止于x阶LP模式的光(x为1以上的整数)实施通信的多芯光纤，具备：多个纤芯；包层，其将所述多个纤芯包围，折射率低于所述多个纤芯的折射率；被覆层，其被覆所述包层，折射率高于所述包层的折射率，所述多个纤芯分别传播截止于(x+1)阶LP模式的光，各个纤芯间距离设定为，使截止于x阶LP模式的光的串扰为-40dB/km以下且(x+1)阶LP模式的光的串扰为-30dB/km以上的距离，配置于所述包层内的最外侧的纤芯与所述被覆层之间的距离被设定为，使得在配置于最外侧的纤芯中传播的截止于x阶LP模式的光因被所述被覆层吸收所产生的附加损耗在0.001dB/km以下且在配置于最外侧的纤芯中传播的(x+1)阶LP模式的光因被所述被覆层吸收所产生的附加损耗在3dB/km以上的距离。
根据这样的多芯光纤，各个纤芯是传播比仅对截止于x阶LP模式的光进行传播的纤芯呈高1阶LP模式的光的纤芯，因此能够增强截止于x阶模式的光在纤芯中的封入。因此，与利用仅传播截止于x阶LP模式的光的纤芯构成的多芯光纤相比，能够抑制截止于x阶模式的光形成的串扰。因此，与由传播截止于x阶LP模式的光的纤芯构成的多芯光纤相比，纤芯间隔的设计自由度以及各个纤芯的折射率、直径等的设计自由度有所提高。
然而，(x+1)阶LP模式的光的有效纤芯截面积大于截止于x阶LP模式的光的有效纤芯截面积。利用这一点，能够以使沿配置于最外侧的纤芯传播的截止于x阶LP模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且沿配置于最外侧的纤芯传播的(x+1)阶LP模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上的方式，设定配置于包层内的最外侧的纤芯与被覆层的距离。在这样设定的本发明的多芯光纤中，沿位于包层内的最外侧的纤芯传播的在通信中所不需要的(x+1)阶LP模式的光被被覆层吸收而形成损耗。另外，利用上述截止于(x+1)阶LP模式的光的有效纤芯截面积大于x阶LP模式的光的有效纤芯截面积这一点，将纤芯间距离设定为，使截止于x阶LP模式的光的串扰为-40dB/km以下且(x+1)阶LP模式的光的串扰为-30dB/km以上的距离。因此，抑制通信所使用的截止于x阶LP模式的光形成的串扰，通信所不需要的光即(x+1)阶LP模式的光串扰。因此，(x+1)阶的光能够通过串扰移动到位于包层内的最外侧的纤芯，如上述那样被被覆层吸收。如此，一边抑制信号传输所不需要的(x+1)阶模式的光的传播，一边增强对截止于x阶模式的光的封入，由此能够改善信号传输所使用的模式间的串扰，另外，能够提高纤芯间隔的设计自由度和纤芯的折射率、直径等的设计自由度。
另外，优选地，在所述多个纤芯的纵长方向的局部进一步具备以所述多个纤芯的直径变细的方式延伸的延伸部，在所述延伸部，所述多个纤芯传播截止于x阶LP模式的光，抑制(x+1)阶LP模式的光的传播。并且，在该情况下，更加优选在所述延伸部，将(x+1)阶LP模式的光的损耗设为20dB以上。
通过设置这样的延伸部，能够进一步损耗掉信号传输所不需要的(x+1)阶LP模式的光，从而能够更加适当地排除通信所不需要的模式的光。
另外，可以设为x＝1。根据这样结构的多芯光纤，相比于以往仅使用只对基模的光进行传播的纤芯的多芯光纤，能够实现改善了串扰的单模通信用多芯光纤。
如上所述，根据本发明，提供能够提高设计的自由度的多芯光纤。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的多芯光纤的与纵长方向垂直剖面上的剖视图。
图2是示出图1的多芯光纤的纤芯单元的折射率分布的图。
图3是示出在纤芯相对于包层的相对折射率差为0.45％且纤芯的半径为5.17μm的情况下的、包层厚度与光因被被覆层吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。
图4是示出纤芯相对于包层的相对折射率差为0.46％且纤芯的半径为5.20μm的情况下的、包层厚度与光因被被覆层吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。
图5是示出纤芯相对于包层的相对折射率差为0.47％且纤芯的半径为5.22μm的情况下的、包层厚度与光因被被覆层吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。
图6是示出多芯光纤的弯曲半径与串扰之间的关系的计算结果的图。
图7是本发明的第二实施方式所涉及的多芯光纤的与纵长方向垂直剖面上的剖视图。
图8是示出图7的多芯光纤的纤芯单元的折射率分布的图。
图9是示出纤芯相对于包层的相对折射率差为0.45％且纤芯的半径为6.11μm的情况下的、包层厚度与光因被被覆层吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。
图10是示出纤芯相对于包层的相对折射率差为0.46％且纤芯的半径为6.12μm的情况下的、包层厚度与光因被被覆层吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。
图11是示出纤芯相对于包层的相对折射率差为0.47％且纤芯的半径为6.12μm的情况下的、包层厚度与光因被被覆层吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。
图12是示出多芯光纤的弯曲直径与串扰的关系的计算结果的图。
图13是本发明的第三实施方式所涉及的多芯光纤的与纵长方向垂直的剖视图。
图14是从旁侧观察图13的多芯光纤的图。
图15是示出延伸倍率与LP11模式的光的传播损耗的关系的计算结果的图。
图16是本发明的变形例所涉及的多芯光纤的与纵长方向垂直剖面上的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明所涉及的多芯光纤的优选实施方式。此外，为了便于理解，各图中记载的比例尺与以下的说明中记载的比例尺有时不同。
(第一实施方式)
图1是示出本实施方式所涉及的多芯光纤的状态的图。如图1所示，多芯光纤1具备多个纤芯单元10、无缝隙地包围各个纤芯单元10的包层20以及被覆包层20的被覆层30。
在包层20的中心，配置一个纤芯单元10，作为第一层纤芯单元。在第一层纤芯单元10的外周侧，配置多个纤芯单元10，作为第二层纤芯单元，在第二层纤芯单元10的外周侧，配置多个纤芯单元10，作为第三层纤芯单元，在第三层纤芯单元10的外周侧，配置多个纤芯单元10，作为第四层纤芯单元。在本实施方式中，这样纤芯单元以1-6-12-12的方式配置为四层。进而能够以连接互为相邻的纤芯单元10的中心的线描绘出三角形点阵，各个纤芯单元10配置于该三角形点阵的各点阵点上。这样，多个纤芯单元10被最密实地填充配置。
另外，各个纤芯单元10为相互相同的构造。各个纤芯单元10具有纤芯11、无缝隙地包围纤芯11的外周面的内侧包层12以及无缝隙地包围内侧包层12的外周面且被包层20无缝隙地包围外周面的低折射率层13。
图2是示出图1所示的多芯光纤1的各个纤芯单元10的折射率分布的图。如图2所示，纤芯单元10的纤芯11的折射率高于内侧包层12的折射率，低折射率层13的折射率低于内侧包层12的折射率和包层20的折射率。如此，在从折射率的观点观察各个纤芯单元10的情况下，低折射率层13分别为槽状，各个纤芯单元10具有道沟结构。通过设定为这样的道沟结构，能够增强对沿多芯光纤1的各个纤芯11传播的光的封入。此外，在本实施方式中，内侧包层12的折射率被设定为与包层20的折射率相同的折射率。
多芯光纤1的各个纤芯单元10具有这样的折射率，因此例如，包层20和各个内侧包层12由未添加任何掺杂剂的石英构成，各个第一纤芯11由添加了锗等提高折射率的掺杂剂的石英构成，低折射率层13由添加了氟等降低折射率的掺杂剂的石英等构成。
另外，各个纤芯单元10传播LP01模式的光和LP11模式的光。从与标准的单模光纤的连接性的观点出发，优选沿各个纤芯单元10传播的LP01模式的光的在波长为1550nm时的有效纤芯截面积Aeff为与80μm2相同的程度。这里，表1示出在低折射率层13相对于包层20的相对折射率差Δt为-0.7％且纤芯11的半径r1与内侧包层12的半径r2之比r2/r1为1.7的情况下，波长为1550nm的光的LP01模式的光的有效纤芯截面积Aeff为80μm2的情况下的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ与纤芯11的半径r1的组合。
表1
Δ[％] 0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5
r<sub>1</sub>[μm] 5 5.04 5.07 5.1 5.13 5.17 5.2 5.22 5.25 5.28 5.31
在该情况下，沿纤芯11传播的LP11模式的光的在波长为1550nm时的有效纤芯截面积Aeff大体设为92μm2。
另外，被覆层30的折射率高于包层20。被覆层30具有吸收光的性质，从包层20到达被覆层30的光在被覆层30被吸收而消失。作为构成这样的被覆层30的材料，例如，可以举出紫外线固化树脂。
接下来，对沿配置于最外周即第四层的纤芯单元10传播的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗与包层厚度之间的关系进行说明。如图1所示，包层厚度Tc是指从配置于最外周的纤芯11的中心到包层20的外周面的距离。此外，在本实施方式中，以配置于最外周的任一个纤芯单元10为基准，包层厚度Tc都恒定。
图3是示出表1中的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ为0.45％且纤芯11的半径r1为5.17μm的情况下的、包层厚度Tc与光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。在图3中，实线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为0.8的状态，虚线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为0.9的状态，点线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为1.0的状态。另外，图4是示出纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ为0.46％且纤芯11的半径r1为5.20μm的情况下的、包层厚度Tc与光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。在图4中，实线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为0.7的状态，虚线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为0.8的状态，点线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为0.9的状态。另外，图5是示出纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ为0.47％且纤芯11的半径r1为5.22μm的情况下的、包层厚度Tc与光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。在图5中，实线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为0.6的状态，虚线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为0.7的状态，点线表示纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1为0.8的状态。
此外，在图3至图5的计算中，将LP01模式的光设定为在C频带和L频带中有效纤芯截面积Aeff最大的波长为1625nm的光，将LP11模式的光设定为在C频带和L频带中有效纤芯截面积Aeff最小的波长为1530nm的光。另外，通常光纤不是铺设为直线状，而是弯曲铺设。因此，在图3至图5的计算中，将多芯光纤的弯曲半径设为140mm。
由图3至图5可知，LP01模式的光在包层厚度Tc为大致31μm左右以上的区域，被被覆层30吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下。若考虑到标准的单模光纤的传播损耗为0.19dB/km，则0.001dB/km的差分为非常小的值。另外，可知，在包层厚度Tc为大致31μm左右以下的区域，LP11模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上。如果被被覆层30吸收所产生的附加损耗为3dB/km，则通过使光沿多芯光纤1传播10km，就能使功率在1/1000以下。因此，能够抑制信号传输所不需要的LP11模式的光的传播。
由图3至图5中可知，在包层厚度Tc为大致31μm左右以下的区域中，存在LP01模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗在0.001dB/km以下且LP11模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗在3dB/km以上的解。如上所述，在图3～图5中，在C频带和L频带中，LP01模式的光的波长展示以有效纤芯截面积Aeff最大的波长被被覆层30吸收所产生的附加损耗，LP11模式的光的波长展示以有效纤芯截面积Aeff为最小的波长被被覆层30吸收所产生的附加损耗。因此，在以相同波长带传播LP01模式的光和LP11模式的光的情况下，存在以不妨碍光通信的展现较小的被被覆层30吸收所产生的附加损耗来传播LP01模式的光并能够使LP11模式的光充分衰减的包层厚度Tc与纤芯11的半径r1的组合。
因此，有关本实施方式的多芯光纤1的包层20，配置于包层20内的最外侧的各个纤芯11与被覆层30的距离设定为，使沿配置于最外侧的纤芯11传播的LP01模式(1阶LP模式)的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且沿配置于最外侧的纤芯11传播的LP11模式(2阶LP模式)的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗在3dB/km以上的距离。
因此，在本实施方式的多芯光纤1中，沿配置于最外周的纤芯单元10传播的LP01模式的光被设定为不妨碍光通信的被被覆层30吸收所产生的附加损耗，沿配置于最外周的纤芯单元10传播的LP11模式的光的功率因被被覆层30吸收所产生的附加损耗而显著降低。
接下来，对纤芯间距离与串扰之间的关系进行说明。此外，纤芯间距离是互为相邻的纤芯11的中心间距离。
图6是示出本实施方式的多芯光纤1的弯曲半径与串扰之间的关系的计算结果的图。在图1所示的具有31个纤芯单元的多芯光纤1中，若将包层直径设为230μm，将包层厚度Tc设为31μm，则纤芯间距离Λ为32μm。因此，在图6的计算中，将纤芯间距离Λ设为32μm，将LP01模式的光的波长和LP11模式的光的波长设为在图3至图5的计算中所使用的波长，将纤芯11的半径r1与内侧包层12的半径r2之比r2/r1设为与表1的情况的条件相同。在图6中，实线是使用在图3的计算所使用的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ和纤芯11的半径并进一步将纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1设为0.9进行计算的结果。另外，虚线是使用在图4的计算中所使用的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ和纤芯11的半径并进一步将纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1设为0.8进行计算的结果。另外，点线是使用在图5的计算中所使用的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ和纤芯11的半径并进一步将纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1设为0.7进行计算的结果。
如图6所示，LP01模式的光的串扰的结果是在任何情况下都能够小于-40dB/km。另外，LP11模式的光的串扰的结果是在任何情况下都大于-30dB/km。即，在上述条件的情况下，只要纤芯间距离为32μm，就能将LP01模式的光的串扰设为-40dB/km以下，将LP11模式的光的串扰设为-30dB/km以上。并且，在图6中，在C频带和L频带中，LP01模式的光的波长被设为有效纤芯截面积Aeff最大的波长，LP11模式的光的波长被设为有效纤芯截面积Aeff最小的波长进行计算。因此，在以相同的波长带传播LP01模式的光和LP11模式的光的情况下，存在能够将LP01模式的光的串扰设为不妨碍光通信的较小的值并将LP11模式的光的串扰设为较大的值的纤芯间距离Λ。
因此，本实施方式的多芯光纤1的各个纤芯间距离Λ被设为LP01模式(1阶LP模式)的光的串扰为-40dB/km以下且LP11模式(2阶LP模式)的光的串扰为-30dB/km以上的距离。
因此，在本实施方式的多芯光纤1中，虽然抑制沿各个纤芯单元10传播的LP01模式的光的串扰，但沿各个纤芯单元10传播的LP11模式的光会因串扰而移动。因此，沿第一层至第三层传播的LP11模式的光能够因串扰而移动到最外周即第四层纤芯单元10。
如上说明所示，根据本实施方式的多芯光纤1，相比于仅传播LP01模式(1阶LP模式)的光的纤芯单元，各个纤芯单元10是对高1阶模式的光进行传播的纤芯单元，因此能够增强LP01模式的光向纤芯11内的封入。故而，相比于仅传播LP01模式的光的纤芯，更能抑制LP01模式的光的串扰。因此，相比于仅传播LP01模式的光的多芯光纤，纤芯间距离的设计自由度和各个纤芯的折射率、直径等的设计自由度有所提高。
另外，配置于最外侧的纤芯11与被覆层的距离即包层厚度Tc被设为，使沿配置于最外侧的纤芯11传播的LP01模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且沿配置于最外侧的纤芯11传播的LP11模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗在3dB/km以上的大小。因此，沿位于包层内的最外侧的纤芯11传播的在通信中所不需要的LP11模式的光因被被覆层30吸收而形成损耗。另外，各个纤芯间距离Λ设定为，使LP01模式的光的串扰为-40dB/km以下且LP11模式的光的串扰为-30dB/km以上的距离。因此，通信所使用的LP01模式的光的串扰受到抑制，通信所不需要的光即LP11模式的光形成串扰。因此，LP11模式的光能够因串扰而移动至位于包层20内的最外侧的纤芯11。这样，沿配置于包层20的内周侧的纤芯11传播的LP11模式的光移动至配置于包层20的最外侧的纤芯11，被被覆层30吸收。因此，根据本实施方式的多芯光纤1，能够一边抑制不用于信号传输的LP11模式的光的传播一边改善用于信号传输的LP01模式的串扰。
(第二实施方式)
接下来，参照图7至图12，详细说明本发明的第二实施方式。此外，对与第一实施方式相同或者同等的构成要素标注相同的参照附图标记，除特别进行说明的情况外，省略重复说明。
图7是本实施方式所涉及的多芯光纤的与纵长方向垂直剖面上的剖视图，图8是示出图7的多芯光纤2的纤芯单元的折射率分布的图。如图7、图8所示，本实施方式的多芯光纤2的各个纤芯单元10不具有内侧包层12，纤芯11直接被低折射率层13包围，在这一点上，不同于第一实施方式的多芯光纤1。
在本实施方式中，各个纤芯单元10也是对LP01模式的光和LP11模式的光进行传播。另外，在本实施方式中，也因为与第一实施方式相同的理由，优选沿各个纤芯单元传播的LP01模式的光的有效纤芯截面积Aeff大于80μm2。这里，表2示出在低折射率层13相对于包层20的相对折射率差Δt为-0.7％的情况下，波长为1550nm的光的LP01模式的光的有效纤芯截面积Aeff为80μm2的情况下的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ与纤芯11的半径r1的组合。
表2
Δ[％] 0.4 0.41 0.42 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.5
r<sub>1</sub>[μm] 6.08 6.08 6.09 6.1 6.1 6.11 6.12 6.12 6.13 6.14 6.14
在该情况下，将沿纤芯11传播的LP11模式的光的有效纤芯截面积Aeff设为大致119μm2。
接下来，与第一实施方式相同，对将沿配置于最外周即第四层的纤芯单元10传播的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗与包层厚度之间的关系进行说明。
图9与图3相同，是示出纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ为0.45％且纤芯11的半径为6.11μm的情况下的、包层厚度Tc与光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。另外，图10与图4相同，是示出纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ为0.46％且纤芯11的半径r1为6.12μm的情况下的、包层厚度Tc与光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。另外，图11与图5相同，是示出纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ为0.47％且纤芯11的半径r1为6.12μm的情况下的、包层厚度Tc与光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗之间的关系的计算结果的图。
此外，在图9至图11的计算中，也与第一实施方式相同，将LP01模式的光的波长设为1625nm，将LP11模式的光的波长设为1530nm。另外，因与第一实施方式相同的理由，在图9至图12的计算中，将多芯光纤的弯曲半径设为140mm。
如图9至图11所示，在本实施方式中，也是在包层厚度Tc为大致31μm左右以上的区域，LP01模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下，在包层厚度Tc为大致31μm左右以下的区域，LP11模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上。因此，可知的是，在包层厚度Tc为大致31μm左右的区域，存在LP01模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且LP11模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上的解。在图9至图11的计算中，在C频带和L频带中，LP01模式的光的波长为有效纤芯截面积Aeff最大的波长，LP11模式的光的波长为有效纤芯截面积Aeff最小的波长。因此，存在以不妨碍光通信的较小的因被被覆层30吸收所产生的附加损耗来传播LP01模式的光并能够使通信所不需要的LP11模式的光充分衰减的包层厚度Tc与纤芯11的半径r1的组合。
因此，与沿配置于最外侧的纤芯11进行传播的第一实施方式的多芯光纤1相同，本实施方式的多芯光纤2的包层厚度Tc为，使配置于包层20内的最外侧的纤芯11与被覆层30的距离设为，使得沿配置于最外侧的纤芯11传播的LP01模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且沿配置于最外侧的纤芯11传播的LP11模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上的距离。
接下来，对本实施方式的纤芯间距离与串扰的关系进行说明。
图12是示出本实施方式的多芯光纤2的弯曲半径与串扰之间的关系的计算结果的图。在图7所示的具有31个纤芯单元的多芯光纤1中，与第一实施方式相同，将纤芯间距离Λ设为32μm，将LP01模式的光的波长和LP11模式的光的波长设为在图9至图11的计算中所使用的波长。在图12中，实线是使用图9的计算中所使用的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ和纤芯11的半径并进一步将纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1设为0.9来进行计算的结果。另外，虚线是使用在图10的计算中所使用的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ和纤芯11的半径并进一步将纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1设为0.8来进行计算的结果。另外，点线是使用图11的计算中所使用的纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ和纤芯11的半径并进一步将纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1设为0.7来进行计算的结果。
如图12所示，在本实施方式中，也是LP01模式的光的串扰的结果是在任何情况下都能够小于-40dB/km，LP11模式的光的串扰的结果是在任何情况下都大于-30dB/km。即，在上述条件的情况下，只要纤芯间距离为32μm，就能将LP01模式的光的串扰设为-40dB/km以下，能将LP11模式的光的串扰设为-30dB/km以上。并且，在图12中，在C频带和L频带中，LP01模式的光的波长被设为有效纤芯截面积Aeff最大的波长、LP11模式的光的波长被设为有效纤芯截面积Aeff最小的波长来进行计算。因此，在本实施方式中，也与第一实施方式相同，在以相同的波长带传播LP01模式的光和LP11模式的光的情况下，存在能够将LP01模式的光的串扰设为不妨碍光通信的较小的值并将LP11模式的光的串扰设为较大的值的纤芯间距离Λ。
因此，本实施方式的多芯光纤2的各个纤芯间距离Λ设为，使LP01模式(1阶LP模式)的光的串扰为-40dB/km以下且LP11模式(2阶LP模式)的光的串扰为-30dB/km以上的距离。
在本实施方式的多芯光纤2中，也因与第一实施方式的多芯光纤1相同的理由，能够一边抑制LP11模式的光的传播一边改善LP01模式的串扰。
(第三实施方式)
接下来，参照图13至图15，详细说明本发明的第三实施方式。此外，对与第一实施方式相同或者同等的构成要素标注相同的参照附图标记，除特别进行说明的情况外，省略重复说明。
图13是示出本实施方式所涉及的多芯光纤的状态的图。如图13所示，本实施方式的多芯光纤3的各个纤芯单元10被设定为与第一实施方式的多芯光纤1的纤芯单元10相同的结构。因此，在本实施方式中，各个纤芯单元10也构成为传播LP01模式的光和LP11模式的光。另外，第一实施方式的多芯光纤1的各个纤芯单元10被配置为最密实的填充状，因此连接各个纤芯11的线被设为三角形点阵，但在本实施方式的多芯光纤3中，连接各个纤芯11的线被设为正方形点阵。
有关本实施方式的多芯光纤3的包层20，配置于包层20内的最外侧的四个纤芯11与被覆层30的距离设为，使得沿配置于最外侧的纤芯11传播的LP01模式(1阶LP模式)的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且沿配置于最外侧的纤芯11传播的LP11模式(2阶LP模式)的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上的距离。进而，与第一实施方式的多芯光纤1相同，本实施方式的多芯光纤3的各个纤芯间距离Λ设为，使LP01模式的光的串扰为-40dB/km以下且LP11模式的光的串扰为-30dB/km以上的距离。例如，多芯光纤3的纤芯间距离Λ被设为31.8μm，包层厚度Tc被设为31μm，包层20的直径被设为197μm。此外，在本实施方式中，从最外侧的四个纤芯11的中心到包层20的外周面的距离被设为包层厚度。
因此，在本实施方式的多芯光纤3中，也因与第一实施方式的多芯光纤1相同的理由，能够一边抑制LP11模式的光的传播一边改善LP01模式的串扰。
图14是从旁侧观察图13的多芯光纤3的图。但是，在图14中，为了便于理解，而省略了被覆层30。如图14所示，本实施方式的多芯光纤3在多个纤芯11的纵长方向上的局部进一步具备以多个纤芯11的直径变细的方式延伸的延伸部BP。延伸部BP通过部分剥离多芯光纤3的被覆层30、从包层20的外部加热多芯光纤3并进行拉伸而延伸。
图15是示出延伸倍率与LP11模式的光的传播损耗之间的关系的计算结果的图。在进行图15的计算时，将低折射率层13相对于包层20的相对折射率差Δt设为-0.7％，将纤芯11的半径r1与内侧包层12的半径r2之比r2/r1设为1.7，将纤芯11相对于包层20的相对折射率差Δ设为0.45％，将纤芯11的半径设为5.17μm，将纤芯11的半径r1与低折射率层13的厚度W之比W/r1设为0.9。由图15可预料到，若将延伸部BP相对于非延伸部的缩径比设为0.6左右、即将延伸部BP处的多芯光纤3的各部件的直径设为非缩径部处的多芯光纤3的各部件的直径的0.6倍，则沿纤芯单元10传播的LP11模式的光的损耗变为10dB/cm。因此，通过将缩径比0.6左右的延伸部BP设置为2cm左右，由此能够将LP11模式的光去除至不妨碍光通信的程度。此外，在该情况下，基本模式即LP01模式的因延伸所产生的光的损耗例如处于0.001dB以下的状态，几乎没有，几乎不会影响光通信。
根据本实施方式，不仅由被覆层30去除LP11模式的光，还能够通过设置延伸部BP，更加损耗LP11模式的光，从而能够更加适当地排除通信所不需要的模式的光。
以上，本发明以上述实施方式为例进行了说明，但本发明并不局限于这些。
例如，也可以是在第一实施方式的多芯光纤1和第二实施方式的多芯光纤2中，设置在第三实施方式的多芯光纤3中设置的延伸部BP。在该情况下，在多芯光纤1、2中，能够更加损耗LP11模式的光，从而能够更加适当地排除通信所不需要的模式的光。
另外，在第一、第二实施方式中，31个纤芯单元10被配置为最密实地填充状，在第三实施方式中，16个纤芯单元10被配置为正方形点阵状。但是，只要本发明的多芯光纤的纤芯的数量为多个即可，并不局限于上述情况。图16是本发明的变形例的多芯光纤的剖视图。此外，在说明本变形例时，对与第一实施方式相同或者同等的构成要素标注相同的参照附图标记，除特别进行说明的情况外，省略重复说明。如图16所示，在本变形例的多芯光纤4中，在包层20的中心配置一个纤芯单元10，作为第一层纤芯单元，在第一层纤芯单元10的外周侧配置多个纤芯单元10，作为第二层纤芯单元，在第二层纤芯单元10的外周侧不配置纤芯单元这点不同于第一实施方式的多芯光纤1。这样的1-6配置的多芯光纤，也是通过将纤芯单元10设为与例如第一实施方式的多芯光纤1的纤芯单元10相同，将纤芯间距离Λ设为例如与第一实施方式的多芯光纤1的纤芯间距离Λ相同，将包层厚度Tc设为例如与第一实施方式的多芯光纤1的包层厚度Tc相同，由此因与第一实施方式的多芯光纤1相同的理由，能够一边抑制LP11模式的光的传播一边改善LP01模式的串扰。
另外，在上述实施方式、变形例中，多芯光纤1构成为，在通信频带，通过LP01模式的光实施单模通信，各个纤芯11被设为传播LP01模式的光和LP11模式的光，将LP11模式的光去除。但是，本发明并不局限于此。即，在实施少模式通信、多模通信的情况下也能使用本发明，可以设定各个纤芯构成为，对截止于比通信所使用的模式高1阶LP模式的模式的光进行传播，该高1阶LP模式的光由被覆层除去。具体而言，本发明的多芯光纤是在通信频带通过截止于x阶LP模式的光(x为1以上的整数)实施通信的多芯光纤，多个纤芯11分别对截止于(x+1)阶LP模式的光进行传播，各个纤芯间距离Λ被设为，使得截止于x阶LP模式的光的串扰为-40dB/km以下且(x+1)阶LP模式的光的串扰为-30dB/km以上的距离，配置于包层20内的最外侧的纤芯11与被覆层30的距离被设为，使得沿配置于最外侧纤芯传播的截止于x阶LP模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且沿配置于最外侧的纤芯传播的(x+1)阶LP模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上的距离。
根据这样的多芯光纤，各个纤芯11是传播比对截止于x阶LP模式的光进行传播的纤芯高1阶模式的光的纤芯，因此截止于x阶模式的光向纤芯的封入增强，串扰得到改善。然而，截止于(x+1)阶LP模式的光的有效纤芯截面积大于x阶LP模式的光的有效纤芯截面积。利用这一点，能够将配置于包层20内的最外侧的纤芯11与被覆层的距离设为，使得沿配置于最外侧的纤芯传播的截止于x阶LP模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且沿配置于最外侧的纤芯传播的(x+1)阶LP模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上的距离。因此，沿位于包层20内的最外侧的纤芯11传播的在通信中所不需要的(x+1)阶LP模式的光因被被覆层30吸收而形成损耗。另外，利用上述截止于(x+1)阶LP模式的光的有效纤芯截面积大于x阶LP模式的光的有效纤芯截面积这一点，能够将纤芯间距离Λ设为，使得截止于x阶LP模式的光的串扰为-40dB/km以下且(x+1)阶LP模式的光的串扰为-30dB/km以上的距离。因此，通信所使用的截止于x阶LP模式的光的串扰受到抑制，通信所不需要的光即(x+1)阶LP模式的光形成串扰。由此，(x+1)阶的光能够通过串扰而移动至位于包层20内的最外侧的纤芯11，如上所述，被被覆层30吸收。这样，对截止于x阶LP模式的光进行传播，截止于x阶模式的光的串扰得到改善。
这样，在多芯光纤在通信频带通过截止于x阶LP模式的光实施通信的情况下，也优选设置第三实施方式的延伸部BP。在该情况下，优选在延伸部BP将(x+1)阶LP模式的光的损耗设为20dB以上，更加优选将x阶LP模式的光的附加损耗设为0.001dB以下。
另外，在上述实施方式、变形例中，各个纤芯11构成为由低折射率层13包围，但本发明并不局限于此。例如，各个纤芯11也可以由包层20直接包围。在该情况下也可以如下设计，多个纤芯11分别传播截止于(x+1)阶LP模式的光，各个纤芯间距离Λ被设为，使截止于x阶LP模式的光的串扰为-40dB/km以下且(x+1)阶LP模式的光的串扰为-30dB/km以上的距离，配置于包层20内的最外侧的纤芯11与被覆层30的距离被设为，使得沿配置于最外侧的纤芯11传播的截止于x阶LP模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下且沿配置于最外侧的纤芯11传播的(x+1)阶LP模式的光因被被覆层30吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上的距离。
实施例
下面，例举实施例和比较例，更加具体地说明本发明的内容，但本发明并不局限于此。
(实施例1)
制作了第一实施方式的多芯光纤1。所制作的多芯光纤1的纤芯间距离Λ的平均值为31.6μm，包层厚度Tc的平均值为31.5μm，包层直径的平均值为231.0μm，被覆层30的外径的平均值为334.8μm。此外，长度为11.2km。对沿该多芯光纤1传播的LP01模式的光的传播损耗进行了测量。另外，测量了偏振模色散PMD、偏振相关损耗PDL、有效纤芯截面积Aeff及电缆截止波长λc。其结果如表3所示。此外，在表3中，纤芯的1～12表示第一实施方式的第四层纤芯，纤芯的13～24表示第一实施方式的第三层纤芯，纤芯的25～30表示第一实施方式的第二层纤芯，纤芯的31表示第一实施方式的第一层纤芯。
表3
Figure BDA0001329075440000181
沿纤芯传播的光的损耗包含因被被覆层吸收所产生的附加损耗以外的损耗。因此，由表3可以认为，沿纤芯的1至12传播的LP01模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下。
接下来，对互为相邻的纤芯11的串扰进行了测量。对LP01模式的光的串扰的测量通过根据截止波长以上的频带的LP01模式的光的串扰的波长依存性进行计算来实施。另外，对LP11模式的光的串扰的测量是以如下方式实施的，由模式转换器将来自波长可变光源的光转换为LP11模式的光并使之射入特定的纤芯，在与该纤芯相邻的被测量纤芯连接双模光纤，接受从该双模光纤射出的光进行计算。其结果如表4所示。此外，表4的第一列中记载的纤芯与第二列中记载的纤芯是互为相邻的纤芯。
表4
Figure BDA0001329075440000191
如表4所示，LP11模式的光的串扰大于LP01模式的光的串扰以及LP01模式的光与LP11模式的光的串扰，结果是，能够一边抑制LP01模式的串扰一边通过串扰使LP11模式的光移动至最外侧的纤芯。
(实施例2)
制作了第二实施方式的多芯光纤2。所制作的多芯光纤2的纤芯间距离Λ的平均值为32.1μm，包层厚度Tc的平均值为31.2μm，包层直径的平均值为230.8μm，被覆层30的外径的平均值为337.0μm。此外，长度为10.5km。与实施例1相同，针对该多芯光纤1测量了互为相邻的纤芯11的串扰。其结果如表5所示。此外，表5的第一列中记载的纤芯与第二列中记载的纤芯是互为相邻的纤芯。
表5
Figure BDA0001329075440000201
如表5所示，LP11模式的光的串扰大于LP01模式的光的串扰以及LP01模式的光与LP11模式的光的串扰，结果是，能够一边抑制LP01模式的串扰，一边通过串扰使LP11模式的光移动到最外侧的纤芯。
(实施例3)
制作了变形例的多芯光纤4。所制作的多芯光纤4的纤芯间距离Λ的平均值为32.4μm，包层厚度Tc的平均值为29.9μm，包层直径的平均值为124.4μm，被覆层30的外径的平均值为220.0μm。此外，长度为10.0km。与实施例1相同，针对该多芯光纤4测量了LP01模式的光和LP11模式的光的传播损耗、偏振模色散PMD、偏振相关损耗PDL、有效纤芯截面积Aeff以及电缆截止波长λc。其结果如表6所示。此外，在表6中，纤芯的1～6表示配置于外周侧的纤芯，纤芯的7表示配置于包层的中心的纤芯。
表6
Figure BDA0001329075440000211
由表6可以认为，沿纤芯的1至6传播的LP01模式的光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下。
由以上实施例的结果确认到，根据本发明的多芯光纤，LP01模式的光的串扰受到抑制，LP11模式的光形成串扰。另外，在以上实施例中，由LP01模式的光的传播损耗可以认为，沿配置于最外侧的纤芯传播的该光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为0.001dB/km以下，在对LP01模式的光的传播损耗进行测量的情况下，可以认为沿配置于最外侧的纤芯传播的该光因被被覆层吸收所产生的附加损耗为3dB/km以上。
如上说明所示，根据本发明，提供能够提高设计的自由度的多芯光纤，并能够将其应用于光通信领域。
附图标记说明
1～4…多芯光纤；10…纤芯单元；11…纤芯；12…内侧包层；13…低折射率层；20…包层；30…被覆层；BP…延伸部；Tc…包层厚度；Λ…纤芯间距离。

Claims (4)

1.一种多芯光纤，在通信频带通过截止于x阶LP模式的光实施通信，其中，x为1以上的整数，其特征在于，具备：
多个纤芯；
包层，其将所述多个纤芯包围，折射率低于所述多个纤芯的折射率；
被覆层，其被覆所述包层，折射率高于所述包层的折射率，
所述多个纤芯分别传播截止于(x+1)阶LP模式的光，
各个纤芯间距离设定为，使截止于x阶LP模式的光的串扰为-40dB/km以下且(x+1)阶LP模式的光的串扰为-30dB/km以上的距离，
配置于所述包层内的最外侧的纤芯与所述被覆层之间的距离设定为，使得在配置于最外侧的纤芯中传播的截止于x阶LP模式的光因被所述被覆层吸收所产生的附加损耗在0.001dB/km以下且在配置于最外侧的纤芯中传播的(x+1)阶LP模式的光因被所述被覆层吸收所产生的附加损耗在3dB/km以上的距离。
2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，
在所述多个纤芯的纵长方向的局部进一步具备以所述多个纤芯的直径变细的方式延伸的延伸部，
在所述延伸部，所述多个纤芯传播截止于x阶LP模式的光，抑制(x+1)阶LP模式的光的传播。
3.根据权利要求2所述的多芯光纤，其特征在于，
在所述延伸部，将(x+1)阶LP模式的光的损耗设为20dB以上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的多芯光纤，其特征在于，
x＝1。
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