CN108474907A - 光纤 - Google Patents

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CN108474907A CN201680079170.0A CN201680079170A CN108474907A CN 108474907 A CN108474907 A CN 108474907A CN 201680079170 A CN201680079170 A CN 201680079170A CN 108474907 A CN108474907 A CN 108474907A
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齐藤翔太
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    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference

Abstract

是在规定的通信频带中，利用到x阶LP模式为止的光(x是2以上的整数)进行通信的光纤1，具备：纤芯10，传播到(x+1)阶LP模式为止的光；和包层20，传播与在纤芯(10)中传播的(x+1)阶LP模式的光耦合并且与在纤芯10中传播的到x阶LP模式为止的光的耦合被抑制的光，在纤芯10中传播的到x阶LP模式为止的光进行模耦合，x阶LP模式的光与(x+1)阶LP模式的光的模耦合被抑制。

Description

光纤
技术领域
本发明涉及一种光纤，应用于提高设计的自由度的情况。
背景技术
目前，通常广泛使用的光纤通信系统所使用的光纤为1根纤芯的外周被包层围起的结构，通过光信号在该纤芯内传播来传输信息。而且，近年来，随着光纤通信系统的普及，传输的信息量显著增大。随着这样的传输的信息量的增大，在光纤通信系统中，使用数十根至数百根这样的多根光纤，从而进行大容量的长距离光通信。
在这样的光纤通信系统中，已知使用多根纤芯的外周被一个包层围起的多芯光纤，通过在各个纤芯中传播的光来传输多个信号。另外，已知有在单芯光纤或多芯光纤中，在纤芯中传播多个模式的光并使信息在各个模式的光重叠，以进行更大容量通信的少模光纤、少模多芯光纤。
已知在像这样在纤芯中传播多个模式的光的情况下，产生差分模式群时延(DMD)。在纤芯中传播多个模式的光的情况下，在接收该光的接收机中，一般进行MIMO(multiple-input and multiple-output：多入多出)处理，但在差分模式群时延较大的情况下，有MIMO处理变复杂的趋势。
在下述非专利文献1～3中，记载了在产生模耦合的情况下，差分模式群时延被平均化，而减少MIMO处理的意思的内容。
非专利文献1：N.K.Fontaine et al.,“Experimental investigation ofcrosstalk accumulation in a ring-core fiber,”2013IEEE Photonics SocietySummer Topical Meeting Series,TuC4.2,pp.111-112(2013)
非专利文献2：R.Ryf et al.,“1705-km transmission over coupled-corefiber supporting 6spatial modes,”ECOC 2014,PD.3.2(2014)
非专利文献3：T.Fujisawa and K.Saitoh,A principal mode analysis ofstrongly-coupled 3-core fibers,”ECOC 2015,We.1.4.6(2015)
为了产生模耦合，需要减小各个模式的光的有效折射率的差即有效折射率差。但是，在各个有效折射率差较小的情况下会有如下顾虑。即，有最高阶的LP模式的光的有效折射率与包层的折射率的差减小，且最高阶的LP模式的光损失的情况。或者，有传播通信中不需要的LP模式的光而成为噪声，或者该不需要的光与通信中需要的光发生模耦合而使通信中需要的光损失的情况。在这些情况下，存在未适当地传播模耦合的光之虞。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够使多个LP模式的光进行模耦合并且适当地传播的光纤。
为了实现上述目的，本发明的在规定的通信频带中，利用到x阶LP模式为止的光(x是2以上的整数)进行通信的光纤的特征在于，具备：信号光传播纤芯，传播到(x+1)阶LP模式为止的光；和被耦合部件，传播与在上述信号光传播纤芯中传播的(x+1)阶LP模式的光耦合并且与在上述信号光传播纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光的耦合被抑制的光，在上述信号光传播纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光进行模耦合，x阶LP模式的光与(x+1)阶LP模式的光的模耦合被抑制。
或者，为了实现上述目的，本发明的在规定的通信频带中，利用到x阶LP模式为止的光(x是2以上的整数)进行通信的光纤的特征在于，具备：信号光传播纤芯，传播(x+2)阶LP模式以上的模式数的光；和被耦合部件，传播与在上述信号光传播纤芯中传播的(x+1)阶LP模式以上的任一阶LP模式的光耦合并且与在上述信号光传播纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光的耦合被抑制的光，在上述信号光传播纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光进行模耦合，x阶LP模式的光与(x+1)阶LP模式的光的模耦合被抑制，在上述信号光传播纤芯中传播的上述(x+1)阶LP模式以上的光进行模耦合。
根据上述任意一种光纤，由于传播比通信中使用的LP模式高阶的LP模式的光，所以都能够将通信中使用的LP模式的光稳固地限制在信号光传播纤芯中。另外，由于通信中不使用的LP模式的光与在被耦合部件中传播的光耦合，所以能够抑制通信中不使用的LP模式的光给通信中使用的LP模式的光带来影响。因此，根据本发明的光纤，能够使通信中使用的多个模式的光进行模耦合，并且适当地传播。
另外，优选上述信号光传播纤芯由包括中心轴的内侧纤芯和包围上述内侧纤芯的外周面且折射率比上述内侧纤芯的折射率高的外侧纤芯构成。
像这样通过使用折射率分布为环形的纤芯，能够使到规定的LP模式为止的光容易进行模耦合，并且，能够使规定的LP模式的光的有效折射率与该规定的LP模式的下一个LP模式的光的有效折射率分离。例如，在x阶LP模式是3阶LP模式的情况下，使LP01模式的光、LP11模式的光和LP21模式的光的有效折射率接近而能够容易进行模耦合，并使LP21模式的光的有效折射率与4阶LP模式亦即LP02模式的光的有效折射率分离而能够抑制LP02模式的光与到3阶LP模式为止的光进行模耦合。此外，也有3阶LP模式是LP02模式而4阶LP模式是LP21模式的情况或者其他的LP模式的组合的情况。
另外，优选上述被耦合部件损失的所传播的光比上述信号光传播纤芯损失的所传播的光多。
通过这样构成，通过与在被耦合部件中传播的光耦合，能够使移动至被耦合部件的(x+1)阶LP模式以上的光衰减。
另外，优选上述被耦合部件为包围上述信号光传播纤芯的外周面的包层。
该情况下，(x+1)阶LP模式以上的光与在包层中传播的包层模式光耦合。一般在通信用的光纤中，包层是必要结构。通过将该必要结构的包层作为被耦合部件，也可以不单独设置被耦合部件。因此，能够抑制光纤的结构复杂化。另外，通过使被耦合部件为包层，(x+1)阶LP模式以上的光为包层模式光，能够减小(x+1)阶LP模式以上的光再次返回到信号光传播纤芯的比率。进一步，若包层的外周面被折射率比包层的折射率高的覆盖层覆盖，则由于包层光被覆盖层吸收所以能够使通信中不需要的光损失。
如上述那样在上述被耦合部件为包围上述信号光传播纤芯的外周面的包层的情况下，优选将除了上述x阶LP模式与上述(x+1)阶LP模式之间以外，有效折射率彼此相邻的LP模式间的光的有效折射率差的最大值设为Δneffa，将在上述信号光传播纤芯中传播的最高阶LP模式的光的有效折射率与上述包层的折射率之差设为Δneffb，将上述x阶LP模式的光的有效折射率与上述(x+1)阶LP模式的光的有效折射率之差设为Δneffc的情况下，下述式子全部成立：
Δneffa＜Δneffc
Δneffb＜Δneffc。
进一步，优选下式成立：
Δneffb＜Δneffa。
另外，优选上述被耦合部件为与上述信号光传播纤芯并列的侧纤芯。
通过被耦合部件为侧纤芯，能够从侧纤芯取出移动至侧纤芯的(x+1)阶LP模式以上的光。另外，由于也可以不使在信号光传播纤芯中传播的(x+1)阶LP模式以上的光与包层模式光耦合，所以能够提高信号光传播纤芯的设计自由度。
如上述那样在上述被耦合部件为与上述信号光传播纤芯并列的侧纤芯的情况下，优选将除了上述x阶LP模式与上述(x+1)阶LP模式之间以外，有效折射率彼此相邻的上述LP模式间的光的有效折射率差的最大值设为Δneffa，将在上述信号光传播纤芯中传播的上述(x+1)阶LP模式以上的任一模式的光的有效折射率与在上述侧纤芯中传播的任一模式的光的有效折射率之差的最小值设为Δneffb，将上述x阶LP模式的光的有效折射率与上述(x+1)阶LP模式的光的有效折射率之差设为Δneffc，将上述x阶LP模式的光的有效折射率与在上述侧纤芯中传播的任一模式的光的有效折射率之差的最小值设为Δneffd的情况下，下述式子全部成立：
Δneffa＜Δneffc
Δneffa＜Δneffd
Δneffb＜Δneffc
Δneffb＜Δneffd。
进一步，更为优选下式成立：
Δneffb＜Δneffa。
该情况下，优选上述侧纤芯为单模纤芯。
该情况下，在信号光传播纤芯中传播的(x+1)阶LP模式以上的光作为侧纤芯的LP01模式的光串扰，并移动至侧纤芯。
另外，优选具有多根上述信号光传播纤芯。
该情况下，由于各个信号光传播纤芯传播进行模耦合的光，所以能够实现信息传递量更高的光纤。
如以上这样，根据本发明，提供一种能够使多个模式的光进行模耦合并且适当地传播的光纤。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的光纤的垂直于长边方向的剖视图。
图2是表示图1的光纤中的折射率分布以及有效折射率的例子的图。
图3是本发明的第二实施方式的光纤的垂直于长边方向的剖视图。
图4是表示图3的光纤中的折射率分布以及有效折射率的例子的图。
图5是表示图3的光纤中的折射率分布以及有效折射率的其他例子的图。
图6是本发明的第三实施方式的光纤的垂直于长边方向的剖视图。
图7是本发明的第四实施方式的光纤的垂直于长边方向的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的光纤的优选的实施方式进行详细说明。此外，为了便于理解，有在各个图中记载的规模与在以下说明中记载的规模不同的情况。
(第一实施方式)
图1是本实施方式的光纤的垂直于长边方向的剖视图。如图1所示，光纤1具备传播信号光的纤芯10、无缝隙地包围纤芯10的外周面的包层20、以及覆盖包层20的外周面的覆盖层30。另外，纤芯10由包含纤芯10的中心轴的内侧纤芯11和无缝隙地包围内侧纤芯11的外周面的外侧纤芯12构成。此外，纤芯10为传播信号光的信号光传播纤芯。
图2是表示图1的光纤1中的折射率分布以及有效折射率的例子的图。如图2所示，外侧纤芯12的折射率比内侧纤芯11的折射率以及包层20的折射率高，折射率分布呈环形。在本实施方式中，内侧纤芯11的折射率与包层20的折射率相等。另外，在图2中，用虚线表示在纤芯10中传播的各个LP模式的光的有效折射率以及包层的折射率。
光纤1是在规定的通信频带中，利用到x阶LP模式为止的光(x是2以上的整数)进行通信的光纤。但是，纤芯10在该通信频带中，能够传播(x+1)阶LP模式以上的模式数的光。在图2中，示出了x为3，传播5个LP模式的光的例子。在图2中，5个LP模式为mode1～mode5。mode1为LP01模式，mode2为LP11模式，mode3为LP21模式，mode4为LP02模式，mode5为LP31模式。但是，也可以是mode3为LP02模式，mode4为LP21模式。像这样图2所示的例子的光纤1在通信频带中传播5个LP模式的光，如上述那样由于x为3，所以光纤1利用mode1～mode3这3个LP模式的光进行通信，光纤1传播的mode4的光和mode5的光为在通信中不使用的不需要的光。此外，在本说明书中，在称为x阶LP模式的光的情况下，按照有效折射率从高到低的顺序数成1阶LP模式(mode1)、2阶LP模式(mode2)、3阶LP模式(mode3)…。
另外，在光纤1中，构成为通信所使用的到x阶LP模式为止的光进行模耦合。在图2的例子中，mode1的光、mode2的光和mode3的光相互发生模耦合。换句话说，mode1的光的有效折射率和mode2的光的有效折射率被设定为越发生模耦合差异越小，mode2的光的有效折射率和mode3的光的有效折射率被设定为越发生模耦合差异越小。
另外，在光纤1中，在纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的光与到x阶LP模式为止的光独立地发生模耦合。在图2的例子中，mode4的光的有效折射率和mode5的光的有效折射率被设定为差异较小，mode4的光和mode5的光相互发生模耦合。这里，将Δneffa设为除了x阶LP模式与(x+1)阶LP模式之间以外，有效折射率彼此相邻的LP模式间的光的有效折射率差的最大值。在图2的例子中，mode1的光与mode2的光的有效折射率差、mode2的光与mode3的光的有效折射率差、以及mode4的光与mode5的光的有效折射率差中的最大的有效折射率差为Δneffa，Δneffa被设定为越发生模耦合越小(例如，1.0×10-3以下或2.0×10-3以下等)。
另外，由于如上述那样，(x+1)阶LP模式以上的光与到x阶LP模式为止的光独立地发生模耦合，所以抑制了x阶LP模式的光与(x+1)阶LP模式的光的模耦合。这里，若将通信中使用的最高阶LP模式亦即x阶LP模式的光的有效折射率与通信中不使用的最低阶LP模式亦即(x+1)阶LP模式的光的有效折射率之差设为Δneffc，则下式成立：
Δneffa＜Δneffc，
x阶LP模式的光与(x+1)阶LP模式的光的模耦合越被抑制，Δneffc就越大。在图2的例子中，mode3的光的有效折射率与mode4的光的有效折射率之差为Δneffc，在mode3的光与mode4的光之间抑制了模耦合。
进一步，在纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的任一阶LP模式的光都与在包层20中传播的包层模式光耦合。最容易与包层模式光耦合的光是在纤芯10中传播的最高阶LP模式的光。因此，将在纤芯10中传播的最高阶LP模式的光的有效折射率与包层20的折射率之差设为Δneffb。该情况下，在图2的例子中，mode5的光的有效折射率与包层的折射率之差为Δneffb。因此，使Δneffb小于规定的值，以使mode5的光能够与在包层20中传播的包层模式光耦合。具体而言，下式成立：
Δneffb＜Δneffc。
进一步，优选下式成立：
Δneffb＜Δneffa。
如上述那样，由于mode1的光、mode2的光和mode3的光相互发生模耦合，所以若Δneffb小于Δneffa，则在纤芯10中传播的最高阶LP模式的光(mode5的光)能够更加适当地与在包层20中传播的包层模式光耦合。但是，在Δneffa充分小的情况下，即使在Δneffb大于Δneffa的情况下，mode5也能够与在包层20中传播的包层模式光耦合。这样在本实施方式中，由于包层20是传播通信中不使用的不需要的LP模式的光所耦合的光的部件，所以可以被理解为被耦合部件。另外，包层20被覆盖层30覆盖，在包层20中传播的光被覆盖层30吸收。因此，包层20损失的所传播的光比纤芯10损失的所传播的光多。
然而，在本实施方式中，若将x阶LP模式的光的有效折射率与包层20的折射率之差设为Δneffd，则图2的例子中mode3的光的有效折射率与包层20的折射率之差为Δneffd。该情况下，Δneffd大于Δneffc，抑制在纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光与包层模式光的耦合。这样一来，在图2的例子中，抑制在纤芯中传播的mode1～mode3的光与包层模式光的耦合。
如以上说明的这样，本实施方式的光纤1为在规定的通信频带中，利用到x阶LP模式为止的光(x是2以上的整数)进行通信的光纤，纤芯10传播(x+1)阶LP模式以上的模式数的光。因此，能够将通信中使用的到x阶LP模式为止的光稳固地限制在纤芯10中，并且能够减小到x阶模式为止的光的有效折射率差，并能够使该到x阶LP模式为止的光容易进行模耦合。进一步，由于在作为被耦合部件的包层20中传播的包层模式光与在纤芯10中传播的最高阶LP模式的光耦合，在纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的光与到x阶LP模式为止的光独立地进行模耦合，所以能够使通信中不使用的(x+1)阶LP模式以上的光释放到包层20并衰减。因此，能够抑制通信中不使用的LP模式的光对通信中使用的LP模式的光的影响，根据本实施方式的光纤1，能够使通信中使用的多个模式的光进行模耦合，并且适当地传播。
此外，在图1、图2所示的例子中，mode4的光和mode5的光为(x+1)阶LP模式以上的光，(x+1)阶LP模式以上的光进行了模耦合。但是，在(x+1)阶LP模式以上的光只有1个模式的情况下，不存在(x+1)阶LP模式以上的光进行模耦合的概念。例如，在图2中，在不存在mode5且mode4的光与包层模式光耦合的情况下，mode4的光在纤芯10中无需与其他模式的光耦合。
另外，在本实施方式中，纤芯10具有环形的折射率分布。因此，能够容易使到规定的LP模式为止的光耦合，并且能够使规定的LP模式的光的有效折射率与该规定的LP模式的下一个LP模式的光的有效折射率分离。例如，如上述实施方式那样，能够容易地进行如下设计，即，使LP01模式的光、LP11模式的光和LP21模式的光的有效折射率接近而能够容易发生模耦合，并使LP21模式的光的有效折射率和4阶LP模式亦即LP02模式的光的有效折射率分离而抑制LP02模式的光与到3阶LP模式为止的光进行模耦合。
(第二实施方式)
接下来，参照图3至图5对本发明的第二实施方式进行详细说明。此外，对于与第一实施方式相同或者等同的结构元件，除了特别说明的情况以外，标注相同的附图标记并省略重复的说明。
图3是本实施方式的光纤的垂直于长边方向的剖视图。如图3所示，光纤2在具备与纤芯10并列的侧纤芯40这一点上与第一实施方式的光纤1不同。
图4是表示图3的光纤2中的折射率分布以及有效折射率的例子的图。如图4所示，侧纤芯40的折射率高于包层20的折射率，在本实施方式中，侧纤芯40在光纤2的规定的通信频带中，为单模纤芯。此外，在图4中，与图2相同用虚线表示在纤芯10中传播的各个模式的光的有效折射率以及包层20的折射率，用点线表示在侧纤芯40中传播的光的有效折射率。由于侧纤芯40如上述那样是单模纤芯，所以用mode1’表示在侧纤芯40中传播的光的模式。
在本实施方式中，进一步，在纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的任一阶LP模式的光与在侧纤芯40中传播的光耦合，在纤芯10中传播的到x阶LP模式为止的光与在侧纤芯40中传播的光的耦合被抑制。在图4所示的例子中，最容易与在侧纤芯40中传播的光耦合的(x+1)阶LP模式以上的光为mode4的光，mode3的光与在侧纤芯40中传播的mode1’的光的模耦合被抑制。
这里，将Δneffa以及Δneffc设为与第一实施方式相同。另外，在本实施方式中，将在纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的任一模式的光的有效折射率与在侧纤芯40中传播的任一模式的光的有效折射率之差的最小值设为Δneffb。在图4所示的例子中，在纤芯10中传播的mode4的光的有效折射率与在侧纤芯40中传播的mode1’的光的有效折射率之差为Δneffb。另外，将在纤芯10中传播的x阶LP模式的光的有效折射率与在侧纤芯40中传播的任一模式的光的有效折射率之差的最小值设为Δneffd。在图4所示的例子中，mode3的光的有效折射率与在侧纤芯40中传播的mode1’的光的有效折射率之差为Δneffd。
此时，由于需要在纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式的光(在图4的例子中为mode4的光)与在侧纤芯40中传播的光耦合，并需要抑制x阶LP模式的光(在图4的例子中为mode3的光)与在侧纤芯40中传播的光的耦合，所以下式成立：
Δneffb＜Δneffd。
另外，由于如上述那样，需要在纤芯10中传播的到x阶LP模式为止的光进行模耦合，并抑制x阶LP模式的光(在图4的例子中为mode3的光)与在侧纤芯40中传播的光的耦合，所以下式成立：
Δneffa＜Δneffd。
此外，与第一实施方式的光纤1相同，下式成立：
Δneffa＜Δneffc。
另外，根据图4可知，下式成立：
Δneffb＜Δneffc。
通过满足上述条件，在图4的例子中，mode4的光能够与在侧纤芯40中传播的光耦合。另外，由于(x+1)阶LP模式以上的光与到x阶LP模式为止的光独立地进行模耦合，所以mode5的光能够与mode4耦合并与在侧纤芯40中传播的光耦合。这样在本实施方式中，由于侧纤芯40是传播在通信中不使用的不需要的LP模式的光所耦合的光的部件，所以可以被理解为被耦合部件。
此外，优选侧纤芯40损失的所传播的光比纤芯10损失的所传播的光多。为了像这样使光在侧纤芯40中损失，使成为侧纤芯40的玻璃棒整体遍布羟基并且在脱水时过度通氧等即可。
接下来，对光纤2中的有效折射率的其他例子进行说明。图5是表示图3的光纤2中的折射率分布以及有效折射率的其他例子的图。如图5所示，在本例中，在侧纤芯40中传播的mode1’的光的有效折射率位于在纤芯10中传播的mode4的光的有效折射率与mode5的光的有效折射率之间这一点与图4的例子不同。在本例中，在侧纤芯40中传播的mode1’的光的有效折射率相比于接近在纤芯10中传播的mode5的光的有效折射率更接近mode4的光的有效折射率。即使像这样在侧纤芯40中传播的mode1’的光的有效折射率未处于在纤芯10中传播的x阶模式的光的有效折射率和(x+1)阶模式的光的有效折射率之间的情况下，通过使图4的例子中所示的各式成立，也能够使mode4的光与在侧纤芯40中传播的光耦合，mode5的光与mode4耦合并与在侧纤芯40中传播的光耦合。
此外，虽然未特别示出，但在侧纤芯40中传播的mode1’的光的有效折射率小于mode5的光的有效折射率的情况下，即mode1’的光的有效折射率处于mode5的光的有效折射率与包层20的折射率之间的情况下，通过将mode5的光的有效折射率与在侧纤芯40中传播的mode1’的光的有效折射率之差设为Δneffb，可应用与第一实施方式相同的条件。
如以上说明的那样，根据本实施方式的光纤2，通过将被耦合部件设为侧纤芯40，能够从侧纤芯40取出移动至侧纤芯40的x+1阶LP模式以上的光。另外，由于可以不使在纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的光与在包层20中传播的包层模式光耦合，所以能够提高纤芯10的设计自由度。
此外，在本实施方式中，在图3至图5所示的例子中，mode4的光、mode5的光也为(x+1)阶LP模式以上的光，并且(x+1)阶LP模式以上的光进行了模耦合。但是，在(x+1)阶LP模式以上的光只有1个模式的情况下，不存在(x+1)阶LP模式以上的光进行模耦合的概念。例如，在图4、图5中，在不存在mode5的情况下，mode4的光在纤芯10中无需与其他模式的光耦合。
(第三实施方式)
接下来，参照图6对本发明的第三实施方式进行详细说明。此外，对于与第一实施方式相同或者等同的结构元件，除了特别说明的情况以外，标注相同的附图标记并省略重复的说明。
图6是本实施方式的光纤的垂直于长边方向的剖视图。如图6所示，本实施方式的光纤3为具有多根第一实施方式所示的纤芯10，并具有与第一实施方式的包层20相同的包层20的多芯光纤。因此，在各个纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的光与在包层20中传播的包层模式光耦合。
根据本实施方式的光纤3，由于各个纤芯10传播进行模耦合的光，所以能够实现信息传递量更高的光纤。
(第四实施方式)
接下来，参照图7对本发明的第四实施方式进行详细说明。此外，对于与第二实施方式相同或者等同的结构元件，除了特别说明的情况以外，标注相同的附图标记并省略重复的说明。
图7是本实施方式的光纤的垂直于长边方向的剖视图。如图7所示，本实施方式的光纤4为将第二实施方式所示的纤芯10以及侧纤芯40分别具有多根，并具有与第二实施方式的包层20相同的包层20的多芯光纤。
根据本实施方式的光纤4，由于各个纤芯10传播进行模耦合的光，所以能够实现信息传递量更高的光纤。此外，侧纤芯40的数量可以与纤芯10的数量相同，也可以不同。例如，在图7所示的例子中，各个侧纤芯40与3根纤芯10相邻，并能够与在相邻的各个纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的光耦合。
(光纤的设计例)
接下来，示出上述实施方式的光纤的设计例。
设计了具有图1的折射率分布的光纤。在该光纤中，将内侧纤芯11的半径r1设为4.5μm，将外侧纤芯12的外周的半径设为13.0μm，将内侧纤芯11的折射率设为与包层20的折射率相同，将外侧纤芯12相对于包层20的相对折射率差Δ设为0.34％。将该光纤设为在波长1550nm下进行通信的光纤。
在该波长下，在纤芯10中传播的光的LP模式为LP01模式、LP11模式、LP21模式、LP31模式、LP02模式、LP12模式。另外，各个模式的光的有效折射率neff如表1所示。因此，LP模式彼此相邻的光的有效折射率差Δneff如表1所示。
表1
根据表1可知，LP01模式的光与LP11模式的光的有效折射率差以及LP11模式的光与LP21模式的光的有效折射率差中较大的有效折射率差为8.908×10-4。另外，LP21模式的光与LP31模式的光的有效折射率差为1.203×10-3。因此，可知LP21模式的光与LP31模式的光的耦合量和LP01模式的光与LP11模式的光的耦合量以及LP11模式的光与LP21模式的光的耦合量相比更被抑制。另外，LP31模式的光与LP02模式的光的有效折射率差以及LP02模式的光与LP12模式的光的有效折射率差中较大的有效折射率差为6.354×10-4(小于LP01模式的光与LP11模式的光的有效折射率差以及LP11模式的光与LP21模式的光的有效折射率差中较大的有效折射率差)。因此，可知LP21模式的光与LP31模式的光的耦合量和LP31模式的光与LP02模式的光的耦合量以及LP02模式的光与LP12模式的光的耦合量相比更被抑制。进一步，LP12模式的光的有效折射率与包层20的折射率之差为1.057×10-4。因此，LP12模式的光与在包层20中传播的包层模式光耦合并传播至包层20。因此，在该光纤中，前三个以内的LP模式的光进行模耦合并且传播，后三个LP模式的光进行模耦合并且与包层模式光耦合而损失。
(光纤的其他例子)
接下来，示出上述实施方式的光纤的其他例子。
设计了具有图1的折射率分布的光纤。在该光纤中，将内侧纤芯11的半径r1设为3.4μm，将外侧纤芯12的外周的半径设为9.5μm，将内侧纤芯11的折射率设为与包层20的折射率相同，并将外侧纤芯12相对于包层20的相对折射率差Δ设为0.60％。将该光纤设为在波长1550nm下进行通信的光纤。
在该波长下，在纤芯10中传播的光的LP模式为LP01模式、LP11模式、LP21模式、LP31模式、LP02模式。另外，各个模式的光的有效折射率neff如表2所示。因此，LP模式彼此相邻的光的有效折射率差Δneff如表2所示。
表2
根据表2可知，LP01模式的光与LP11模式的光的有效折射率差以及LP11模式的光与LP21模式的光的有效折射率差中较大的有效折射率差为1.636×10-3。另外，LP21模式的光与LP31模式的光的有效折射率差为2.212×10-3。因此，可知LP21模式的光与LP31模式的光的耦合量和LP01模式的光与LP11模式的光的耦合量以及LP11模式的光与LP21模式的光的耦合量相比更被抑制。另外，LP31模式的光与LP02模式的光的有效折射率差为1.152×10-3(小于LP01模式的光与LP11模式的光的有效折射率差以及LP11模式的光与LP21模式的光的有效折射率差中较大的有效折射率差)。因此，LP21模式的光与LP31模式的光的耦合量和LP31模式的光与LP02模式的光的耦合量更被抑制。进一步，LP02模式的光的有效折射率与包层20的折射率之差为8.860×10-4。因此，LP02模式的光与在包层20中传播的包层模式光耦合并传播至包层20。因此，在该光纤中，前三个以内的LP模式的光进行模耦合并且传播，后两个LP模式的光进行模耦合并且与包层模式光耦合而损失。
以上，以上述实施方式为例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于这些。
例如，在上述实施方式的光纤1～4中，只要到x阶模式为止的光的模式数为2个以上即可并无特别限制，对于(x+1)阶模式以上的光的模式数也只要是1个以上即可并无特别限制。
另外，在第二实施方式、第四实施方式中，侧纤芯40为单模纤芯，但侧纤芯40也可以是传播多个模式的光的纤芯。该情况下，在侧纤芯40中传播的多个模式的光中任一模式的光与在纤芯10中传播的(x+1)阶LP模式以上的任一阶LP模式的光耦合即可。
另外，在上述实施方式中，各个纤芯10的折射率分布为环形，但纤芯10也可以具有径向上的折射率一定的阶梯型的折射率分布，也可以具有越朝向中心轴，折射率越高的折射率分布。
另外，在上述实施方式中，为各个纤芯10被包层20直接包围的结构，但也可以在纤芯10与包层20之间形成有折射率低于包层20的沟道层。
另外，在第三实施方式、第四实施方式中，示出了纤芯10为7根的情况，但在纤芯10为多根的光纤中并无特别限制，只要纤芯10为2根以上即可。
如以上说明的那样，根据本发明，能够提供一种使多个模式的光能够进行模耦合并且适当地传播的光纤，并利用于光通信领域。
附图标记说明
1～4…光纤；10…纤芯(信号光传播纤芯)；11…内侧纤芯；12…外侧纤芯；20…包层；30…覆盖层；40…侧纤芯。

Claims (12)

1.一种光纤，是在规定的通信频带利用到x阶LP模式为止的光(x是2以上的整数)进行通信的光纤，其特征在于，具备：
信号光传播纤芯，传播到(x+1)阶LP模式为止的光；和
被耦合部件，传播与在所述信号光传播纤芯中传播的(x+1)阶LP模式的光耦合并且与在所述信号光传播纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光的耦合被抑制的光，
在所述信号光传播纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光进行模耦合，
x阶LP模式的光与(x+1)阶LP模式的光的模耦合被抑制。
2.一种光纤，是在规定的通信频带利用到x阶LP模式为止的光(x是2以上的整数)进行通信的光纤，其特征在于，具备：
信号光传播纤芯，传播(x+2)阶LP模式以上的模式数的光；和
被耦合部件，传播与在所述信号光传播纤芯中传播的(x+1)阶LP模式以上的任一阶LP模式的光耦合并且与在所述信号光传播纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光的耦合被抑制的光，
在所述信号光传播纤芯中传播的到x阶LP模式为止的光进行模耦合，
x阶LP模式的光与(x+1)阶LP模式的光的模耦合被抑制，
在所述信号光传播纤芯中传播的所述(x+1)阶LP模式以上的光进行模耦合。
3.根据权利要求1或2所述的光纤，其特征在于，
所述信号光传播纤芯由包括中心轴的内侧纤芯和包围所述内侧纤芯的外周面且折射率比所述内侧纤芯的折射率高的外侧纤芯构成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光纤，其特征在于，
与所述信号光传播纤芯相比所述被耦合部件所损失的传播光较多。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的光纤，其特征在于，
所述被耦合部件为包围所述信号光传播纤芯的外周面的包层。
6.根据权利要求5所述的光纤，其特征在于，
在将除了所述x阶LP模式与所述(x+1)阶LP模式之间以外，有效折射率彼此相邻的LP模式间的光的有效折射率差的最大值设为Δneffa，
将在所述信号光传播纤芯中传播的最高阶LP模式的光的有效折射率与所述包层的折射率之差设为Δneffb，
将所述x阶LP模式的光的有效折射率与所述(x+1)阶LP模式的光的有效折射率之差设为Δneffc的情况下，下述式子全部成立：
Δneffa＜Δneffc
Δneffb＜Δneffc。
7.根据权利要求6所述的光纤，其特征在于，下式成立：
Δneffb＜Δneffa。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的光纤，其特征在于，
所述被耦合部件为与所述信号光传播纤芯并列的侧纤芯。
9.根据权利要求8所述的光纤，其特征在于，
在将除了所述x阶LP模式与所述(x+1)阶LP模式之间以外，有效折射率彼此相邻的所述LP模式间的光的有效折射率差的最大值设为Δneffa，
将在所述信号光传播纤芯中传播的所述(x+1)阶LP模式以上的任一模式的光的有效折射率与在所述侧纤芯中传播的任一模式的光的有效折射率之差的最小值设为Δneffb，
将所述x阶LP模式的光的有效折射率与所述(x+1)阶LP模式的光的有效折射率之差设为Δneffc，
将所述x阶LP模式的光的有效折射率与在所述侧纤芯中传播的任一模式的光的有效折射率之差的最小值设为Δneffd的情况下，下述式子全部成立：
Δneffa＜Δneffc
Δneffa＜Δneffd
Δneffb＜Δneffc
Δneffb＜Δneffd。
10.根据权利要求9所述的光纤，其特征在于，下式成立：
Δneffb＜Δneffa。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的光纤，其特征在于，
所述侧纤芯为单模纤芯。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的光纤，其特征在于，
具有多根所述信号光传播纤芯。
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