JP2005055710A - 光伝送路 - Google Patents

Abstract

【課題】 多モード動作し得る光ファイバを含む光伝送路であって、この光ファイバにおいて基底モードで伝搬するよう光を入力させることが容易である光伝送路を提供する。
【解決手段】 光伝送路１は、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０を含み、これらが接続部４０で融着接続されたものである。所定波長において、光ファイバ１０は単一モード動作し、光ファイバ２０は、基底モードおよび高次モードを有していて、多モード動作し得る。光ファイバ１０および光ファイバ２０それぞれの基底モードの間の結合効率ηは０.９以上である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信システム等において光を伝搬させるのに用いられる光伝送路に関するものである。

光通信システム等において光を伝搬させる光伝送路は一般に光ファイバからなる。また、光ファイバの中でも微細構造光ファイバは、優れた光学特性を有するものとして注目されている。微細構造光ファイバは、主媒質からなる領域中に、主媒質の屈折率と異なる屈折率を有する副媒質からなる複数の領域を有していて、これらの各領域がファイバ軸に沿って延びているものである。主媒質および副媒質それぞれの屈折率ならびに副媒質領域の配置に応じて、実効的な屈折率分布が設定される。

例えば、特許文献１に開示された微細構造光ファイバは、クラッド領域に対するコア領域の比屈折率差が１０％以上であって、コア径が６μｍ以下である。この光ファイバは、一般的な信号光波長域において多モード動作し得るものであるが、比屈折率差を大きくするとともにコア径を小さくすることで、基底モードと高次モードとの間の結合を抑制しようとしたものである。
米国特許第６４００８６６号明細書

しかしながら、上記特許文献１に開示されたようなコア径が小さい光ファイバは、端面に光を入力させる際、または、端面から出力した光を受光する際に、他の光学素子との光軸合わせが困難である。特に、多モード動作し得る光ファイバにおいて基底モードで伝搬するよう、該光ファイバの端面に光を入力させることは、更に困難である。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、多モード動作し得る光ファイバを含む光伝送路であって、この光ファイバにおいて基底モードで伝搬するよう光を入力させることが容易である光伝送路を提供することを目的とする。

本発明に係る光伝送路は、縦続接続された第１の光ファイバと第２の光ファイバとを含み、第１の光ファイバが単一モード動作する所定波長において、第２の光ファイバが基底モードおよび高次モードを有し、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上であることを特徴とする。この光伝送路では、第１の光ファイバと第２の光ファイバとが縦続接続されていて、所定波長において、第１の光ファイバは単一モード動作し、第２の光ファイバは多モード動作し得る。しかし、第１の光ファイバおよび第２の光ファイバそれぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上であるので、第１の光ファイバから出力された光が第２の光ファイバに入力する際に、第２の光ファイバにおける高次モードの励振が抑制され、第２の光ファイバにおいて基底モードが高効率で励振されて、第２の光ファイバにおいて高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

第１の光ファイバと第２の光ファイバとが互いに融着接続されているのが好適である。この場合には、接続損失が小さく、また、第１の光ファイバにおける基底モードから第２の光ファイバにおける基底モードへの結合効率が高く、第２の光ファイバにおいて高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

所定波長において、第１の光ファイバの基底モードのモードフィールド径Ｄ₁が６μｍ以上であり、第２の光ファイバの基底モードのモードフィールド径Ｄ₂が６μｍ以上であり、「（２Ｄ₁Ｄ₂）／（Ｄ₁ ²＋Ｄ₂ ²）＞０.８」なる関係式を満たすのが好適である。この場合には、第１の光ファイバにおける基底モードから第２の光ファイバにおける基底モードへの結合効率が高く、第２の光ファイバにおいて高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

第１の光ファイバは、ファイバカットオフ波長が１.０μｍ以上１.５μｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける基底モードのモードフィールド径が９μｍ以上１２μｍ以下であるのが好適である。この場合には、第１の光ファイバにおいても、高次モードの励振が抑制され、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。また、第１の光ファイバと第２の光ファイバとの接続の際の軸ずれに因る損失が低減され、許容軸ずれ量が大きくなり、接続損失および接続コストが低減される。

第２の光ファイバは、所定波長において基底モードと高次モードとの間のビート長が１ｍｍ以下であるのが好適である。この場合には、第１の光ファイバから第２の光ファイバへ光が入力する際に高次モードの励振が抑制されるだけでなく、第２の光ファイバを光が伝搬している間においても基底モードから高次モードへの結合が抑制されるので、長距離伝送や側圧等の外乱が存在する状態においても、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

第２の光ファイバは、所定波長において基底モードの曲げ直径１０ｍｍでの曲げ損失が０.１ｄＢ／ｍ以下であるのが好適である。この場合には、第２の光ファイバを小径に曲げることができるので、第２の光ファイバの収容に要するスペースを削減することができる。

第２の光ファイバは、主媒質からなる領域中に、所定波長において主媒質の屈折率と異なる屈折率を有する副媒質からなる複数の領域を有し、主媒質からなる領域および副媒質からなる複数の領域それぞれがファイバ軸に沿って延びているのが好適である。この場合には、副媒質として種々の材料を用いることができるので、第２の光ファイバの諸特性の設計の自由度が大きく、例えば、曲げ損失を小さくすることができ、或いは、実効コア断面積を大きくすることができる。

第２の光ファイバは、主媒質として、第１主媒質と、所定波長において第１主媒質の屈折率より小さい屈折率を有し第１主媒質を取り囲む第２主媒質と、を含むのが好適である。この場合には、第２の光ファイバにおける基底モードと高次モードとの間のビート長が短くなり、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

第２の光ファイバは、主媒質がシリカを主成分とするガラスであり、副媒質が気体または真空であるのが好適である。この場合には、光弾性効果が抑制され、側圧等の外乱に因る基底モードと高次モードとの結合が抑制され、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

第２の光ファイバは、副媒質が気体または真空であり、端面が固体で封止されているのが好適である。この場合には、副媒質が気体または真空であることにより、高次モードの強い閉じ込め効果が生じるが、固体である端面においては、その閉じ込め効果が弱まり、高次モードの励振が抑制され、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

第２の光ファイバは、副媒質からなる複数の領域が、光軸を中心とする円の周上に配列され、径方向に１層であるのが好適である。この場合には、伝搬可能な高次モードの数が抑制され、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

本発明に係る光伝送路は、第２の光ファイバに縦続接続された第３の光ファイバを更に含み、所定波長において、第３の光ファイバが単一モード動作をし、第２の光ファイバおよび第３の光ファイバそれぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上であるのが好適である。この場合には、所定波長において単一モード動作する第１の光ファイバと第３の光ファイバとの間に、所定波長において多モード動作し得る第２の光ファイバが設けられている。第２の光ファイバおよび第３の光ファイバそれぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上であるので、第２の光ファイバから出力された光が第３の光ファイバに入力する際にも、第３の光ファイバにおいて基底モードが高効率で励振される。このように、第２の光ファイバの両端で高次モードの励振が抑制されるので、光伝送路の広汎な使用形態において、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

本発明に係る光伝送路は、縦続接続された第１の区間と第２の区間とを含む光ファイバからなり、第１の区間が第１の直径で曲げられていて単一モード動作する所定波長において、第２の区間が第１の直径より大きい第２の直径で曲げられていて多モード動作することを特徴とする。この光伝送路では、縦続接続された第１の区間と第２の区間とを含む光ファイバからなり、所定波長において、第１の区間が第１の直径で曲げられていて単一モード動作し、第２の区間が第１の直径より大きい第２の直径で曲げられていて多モード動作する。なお、第２の直径は無限大であってもよい。したがって、第１の区間から出力された光が第２の区間に入力する際に、第２の区間における高次モードの励振が抑制され、第２の区間において基底モードが高効率で励振されて、第２の区間において高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。また、この光伝送路は、１種類の光ファイバで構成され得るので、第１の区間と第２の区間との境界における損失が小さく、コストが低減される。

本発明に係る光伝送路は、多モード動作し得る光ファイバにおいて基底モードで伝搬するよう光を該光ファイバに容易かつ高効率に入力させることが容易である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
先ず、本発明に係る光伝送路の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光伝送路１の構成図である。この図に示される光伝送路１は、第１の光ファイバ１０および第２の光ファイバ２０を含み、これらが接続部４０で融着接続されたものである。また、所定波長（例えば波長１５５０ｎｍ）において、光ファイバ１０は単一モード動作し、光ファイバ２０は、基底モードおよび高次モードを有していて、多モード動作し得る。光ファイバ１０および光ファイバ２０それぞれの基底モードの間の結合効率ηは０.９以上である。

この光伝送路１では、光ファイバ２０は多モード動作し得るが、光ファイバ１０および光ファイバ２０それぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上であるので、光ファイバ１０から出力された光が光ファイバ２０に入力する際に、光ファイバ２０における高次モードの励振が抑制され、光ファイバ２０において基底モードが高効率で励振されて、光ファイバ２０において高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。また、光ファイバ１０と光ファイバ２０とが融着接続されていることにより、接続損失が小さく、また、光ファイバ１０における基底モードから光ファイバ２０における基底モードへの結合効率が高く、光ファイバ２０において高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

ここで、基底モードとはＨＥ₁₁モードのことであり、異なる偏波を持つ２つの基底モードが存在する。高次モードとは、ＨＥ₁₁モード以外のモードの総称である。高次モードのなかでも伝搬定数が最大であるモードは２次モードと呼ばれる。単一モードであるとは、全ての高次モードの伝送損失が１９.３ｄＢ以上であることを意味する。或る光ファイバが単一モードであるか否かは、その光ファイバの構造だけでなく、その光ファイバの長さや曲げ状態にも依存する。そこで、一般に、２８０ｍｍの直径で１周の曲げが加えられた長さ２ｍの光ファイバを標準状態として、この標準状態で単一モードとなる最短波長をファイバカットオフ波長と呼ぶ。

また、或るモード１と他のモード２との間の結合効率ηは、スカラ近似したモード電界分布ｇ₁，ｇ₂を用いて、次式で表される。ここで、ｇ₁はモード１の電界分布を表し、ｇ₂はモード２の電界分布を表し、ｘ，ｙは光ファイバ断面内の直交する２座標を表し、積分範囲は光ファイバ断面の全体である。

さらに、基底モードの電界分布はガウス関数で近似されるので、この場合には、モード１，２のモードフィールド径Ｄ₁，Ｄ₂を用いて、結合効率ηは次式で表される。

そして、所定波長において、光ファイバ１０の基底モードのモードフィールド径Ｄ₁が６μｍ以上であり、光ファイバ２０の基底モードのモードフィールド径Ｄ₂が６μｍ以上であり、上記(2)式で表される結合効率ηが０.８以上であるのが好適である。

光ファイバ２０は、所定波長において基底モードと２次モードとの間のビート長が１ｍｍ以下であるのが好適である。この場合には、光ファイバ１０から光ファイバ２０へ光が入力する際に高次モードの励振が抑制されるだけでなく、光ファイバ２０を光が伝搬している間においても基底モードから高次モードへの結合が抑制されるので、長距離伝送や側圧等の外乱が存在する状態においても、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

光ファイバ２０は、所定波長において基底モードの曲げ直径１０ｍｍでの曲げ損失が０.１ｄＢ／ｍ以下であるのが好適である。この場合には、光ファイバ２０を小径に曲げることができるので、光ファイバ２０の収容に要するスペースを削減することができる。

図２は、第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第１の光ファイバ１０の断面図である。この図は、光軸に垂直な断面を示す。光ファイバ１０は、断面形状が円形のコア領域１１と、このコア領域１１を取り囲むクラッド領域１２と、を有する。コア領域１１はＧｅＯ₂が添加されたＳｉＯ₂からなり、クラッド領域１２は純ＳｉＯ₂からなる。

光ファイバ１０は、ファイバカットオフ波長が１.０μｍ以上１.５μｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける基底モードのモードフィールド径が９μｍ以上１２μｍ以下であるのが好適である。この場合には、光ファイバ１０においても、高次モードの励振が抑制され、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。また、光ファイバ１０と光ファイバ２０との接続の際の軸ずれに因る損失が低減され、許容軸ずれ量が大きくなり、接続損失および接続コストが低減される。

典型的には、光ファイバ１０は、クラッド領域１２に対するコア領域１１の比屈折率差が０.３４％であり、コア領域１１の外径が８.６μｍであり、クラッド領域１２の外径が１２５μｍである。なお、コア領域１１の屈折率をｎ₁とし、クラッド領域１２の屈折率をｎ₂とすると、比屈折率差Δは次式で表される。

このような構造を有する光ファイバ１０は、ファイバカットオフ波長が１.２μｍであり、波長１５５０ｎｍにおいて単一モード動作し、波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径が１０.３μｍである。この典型例として示した光ファイバ１０は、国際規格であるＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２に規定された光ファイバとして知られている。なお、光ファイバ１０は、上記の構造に限られない。

図３は、第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の断面図である。この図は、光軸に垂直な断面を示す。光ファイバ２０は、いわゆる微細構造光ファイバであって、断面形状が円形のコア領域２１と、このコア領域２１を取り囲むクラッド領域２２と、このクラッド領域２２内に設けられた６個の副媒質からなる領域２３と、を有している。

コア領域２１およびクラッド領域２２は主媒質からなり、そのうちのクラッド領域２２内に、所定波長において主媒質の屈折率と異なる屈折率を有する副媒質からなる複数の領域２３を有し、主媒質からなる領域２１，２２および副媒質からなる複数の領域２３それぞれがファイバ軸に沿って延びている。

主媒質は、単独で光ファイバを構成することができる媒質である。これに対して、副媒質は、単独で光ファイバを構成することができなくてもよい。主媒質としては例えばガラスやポリマ等の固体が用いられる。副媒質としては、例えば、ガラスやポリマ等の固体だけでなく、液体や気体が用いられ、また、真空であってもよい。

このように構成される光ファイバ２０は、副媒質として種々の材料を用いることができるので、諸特性の設計の自由度が大きく、例えば、曲げ損失を小さくすることができ、或いは、実効コア断面積を大きくすることができる。光ファイバ２０における基底モードと２次モードとの間のビート長が短くなり、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

コア領域２１はＧｅＯ₂が添加されたＳｉＯ₂からなり、クラッド領域２２は純ＳｉＯ₂からなる。副媒質領域２３は、気体（例えばＮ₂や希ガス等の不活性ガス）が充填され、或いは、真空とされている。これにより、光弾性効果が抑制され、側圧等の外乱に因る基底モードと高次モードとの結合が抑制され、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

副媒質領域２３は、気体が充填され或いは真空とされていて、光ファイバ２０の端面が固体で封止されている。副媒質が気体または真空であることにより、高次モードの強い閉じ込め効果が生じるが、固体である端面においては、その閉じ込め効果が弱まり、高次モードの励振が抑制され、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

また、副媒質領域２３は、光軸を中心とする円の周上に等間隔で配置され、径方向に１層である。これにより、伝搬可能な高次モードの数が抑制され、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

光ファイバ２０は、好ましい構造として、クラッド領域２２の主媒質（純ＳｉＯ₂）に対するコア領域２１の比屈折率差が０.３４％であり、コア領域２１の外径が８.６μｍであり、クラッド領域２２の外径が１２５μｍである。副媒質領域２３の数が６であり、副媒質領域２３の径が７.５μｍであり、コア領域２１の中心位置と副媒質領域２３の中心位置との間の距離が１０μｍである。

なお、複数の媒質ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）により構成される領域の平均屈折率ｎ_avgは、媒質ｉの屈折率をｎ[i]とし、媒質ｉの堆積比率をｆ[i]とすると、次式により得られる。本実施形態では、副媒質領域を含むクラッド領域２２の平均屈折率がクラッド領域２２の主媒質の屈折率に比べて低くなることにより、曲げ損失が小さくなる。

このような構造を有する光ファイバ２０は、波長１５５０ｎｍにおいて、曲げ直径１０ｍｍでの基底モードの曲げ損失が０.０２ｄＢ／ｍと小さく、モードフィールド径が８.４μｍである。また、曲げ直径２８０ｍｍでの２次モードの曲げ損失も０.５ｄＢ／ｍと小さいことから、この光ファイバ２０は、ファイバカットオフ波長が１５５０ｎｍ以上であり、波長１５５０ｎｍにおいて少なくとも２次モード光が伝搬することができ、波長１５５０ｎｍにおいて多モード動作し得る。

図４〜図７それぞれは、光ファイバ２０のコア領域２１の外径を８.６μｍとし、クラッド領域２２の主媒質に対するコア領域２１の比屈折率差を０.３４％とし、コア領域２１の中心位置と副媒質領域２３の中心位置との間の距離Ｌを８μｍまたは１０μｍとして、波長１５５０ｎｍにおける光ファイバ２０の諸特性と相対孔径との関係を示す。なお、相対孔径とは、副媒質領域２３の径ｄと上記距離Ｌとの比（ｄ／Ｌ）をいう。

図４は、第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の曲げ直径１０ｍｍでの基底モードの曲げ損失と相対孔径との関係を示すグラフである。横軸は相対孔径（ｄ／Ｌ）を示す。縦軸は波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径１０ｍｍでの基底モードの曲げ損失を示す。一般に、光ファイバを光伝送路の一部として使用する際に、光ファイバを収容するのに必要なスペースを削減するには、光ファイバを曲げ直径１０ｍｍで曲げても曲げ損失が非常に小さいことが望ましい。この図から判るように、光ファイバ２０は、距離Ｌが８μｍである場合には相対孔径が０.７２以上の範囲で、距離Ｌが１０μｍである場合には相対孔径が０.７以上の範囲で、曲げ損失が０.１ｄＢ／ｍ以下となり、実質的に曲げ損失が生じない。

図５は、第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の曲げ直径２８０ｍｍでの２次モードの曲げ損失と相対孔径との関係を示すグラフである。横軸は相対孔径（ｄ／Ｌ）を示し、縦軸は波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２８０ｍｍでの２次モードの曲げ損失を示す。基底モードの曲げ直径１０ｍｍでの曲げ損失が０.１ｄＢ／ｍ以下となるのには、相対孔径が０.７２以上（Ｌ＝８μｍの場合）または０.７以上（Ｌ＝１０μｍの場合）であるのに対して、このときの２次モードの曲げ直径２８０ｍｍでの曲げ損失は３ｄＢ／ｍ以下となる。

一方、ファイバカットオフ波長を１５５０ｎｍ以上とするには、波長１５５０ｎｍにおける曲げ直径２８０ｍｍでの２次モードの曲げ損失は２１.９ｄＢ／ｍ（＝19.3dB／(π×0.28m)）以上でなければならない。したがって、このような光ファイバは、標準状態では波長１５５０ｎｍで単一モードではなく多モードである。一般に、多モードの光ファイバでは、基底モード光と高次モード光とが結合することにより、多光路干渉やパルス拡がりに因り生じる伝送特性劣化が問題になるが、上記構成の光伝送路１に含まれる光ファイバ２０では、このような伝送特性劣化を抑制することができる。

図６は、第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０のビート長と相対孔径との関係を示すグラフである。横軸は相対孔径（ｄ／Ｌ）を示し、縦軸は波長１５５０ｎｍにおける基底モードと２次モードとの間のビート長を示す。上記構成の光ファイバ２０は、波長１５５０ｎｍにおける基底モードと２次モードとの間のビート長を０.１ｍｍ以下と低く抑えることができる。

一般に、光ファイバに加えられる側圧等の外乱の長手方向分布がビート長と同程度の空間的周期を有していると、その光ファイバにおいてモード間の結合が高効率で生じる。しかし、上記構成の光ファイバ２０のようにビート長が０.１ｍｍ以下と小さいと、ビート長と同程度の空間的周期の長手方向分布を有する外乱が生じる確率が低いので、側圧等の外乱が生じ得る状況下であっても、モード結合の発生が抑制され、高次モードによる伝送特性の劣化が抑制され得る。

図７は、第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の副媒質領域２３中の光パワー比率と相対孔径との関係を示すグラフである。横軸は相対孔径（ｄ／Ｌ）を示す。縦軸は、波長１５５０ｎｍにおける基底モードの光パワーのうち副媒質領域２３中に存在する比率を示す。上記構成の光ファイバ２０では、波長１５５０ｎｍにおける基底モードの光パワーのうち副媒質領域２３中に存在する比率が１％以下と小さいので、クラッド領域２２と副媒質領域（空孔）２３との界面での散乱や不純物に因る吸収などに起因する伝送損失が低減される。したがって、光ファイバ２０は、低損失のものが容易に製造され得て、例えば波長１５５０ｎｍにおいて０.５ｄＢ／ｋｍ以下という小さい伝送損失を安定して実現することができる。

図８は、第１実施形態に係る光伝送路１の接続部４０の説明図である。この図は、光ファイバ１０，２０の光軸を含む断面を示しており、また、光ファイバ１０，２０における基底モード光のパワー分布Ｐ₁，Ｐ₂をも示している。光ファイバ１０と光ファイバ２０とは接続面４１において融着接続されている。この融着により、光ファイバ２０の副媒質領域（空孔）２３は、接続面４１に近いほど、径が小さくなっている。

波長１５５０ｎｍにおいて、光ファイバ１０における基底モード光のパワー分布Ｐ₁と、光ファイバ２０における基底モード光のパワー分布Ｐ₂とは、互いに殆ど一致しており、光ファイバ１０における基底モード光のモードフィールド径Ｄ₁と、光ファイバ２０における基底モード光のモードフィールド径Ｄ₂とも、互いに殆ど等しい。

モードフィールド径Ｄ₁，Ｄ₂から算出される光ファイバ１０，２０それぞれの基底モードの間の結合効率η（上記(2)式）が０.９９９７であって略１である。したがって、光ファイバ１０の基底モードと光ファイバ２０の高次モードとの間ではモード結合が実質的に生じることが無い。その結果、高次モード光と基底モード光とが混合して干渉やパルス拡がりが起きることによって生じる伝送特性劣化が抑制される。

図９は、第１実施形態に係る光伝送路１の接続部４０が光ファイバコネクタ６０内に存在する態様の説明図である。同図（ａ）は、光ファイバコネクタ６０の先端を光軸方向に見た図を示し、同図（ｂ）は、光ファイバ１０，２０の光軸を含む断面を示している。光ファイバコネクタ６０は、フェルール６１、フランジ６２および鍔６３を含む。

光ファイバ１０および接続部４０は、フェルール６１の中空部内に収納されている。接続面４１と反対側の光ファイバ１０の端面６４は、フェルール６１の先端に位置する。フェルール６１は、鍔６３が設けられたフランジ６２に固定されている。この光ファイバコネクタ６０は、他の単一モード光ファイバの先端に設けられた光ファイバコネクタと容易に接続され得る。この接続により、上記の他の単一モード光ファイバ、光ファイバ１０および光ファイバ２０が順に接続された光伝送路が構成される。このように構成される光伝送路は、図１に示された光伝送路１と同等のものである。さらに、副媒質領域（空孔）２３は、端面６４においては、固体である主媒質によって封止されているので、端面での高次モードの励振が抑制される。なお、接続部４０は、フェルール６１の中空部内では無く、フランジ６２の内部に収納されていてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る光伝送路の第２実施形態について説明する。図１０は、第２実施形態に係る光伝送路２の構成図である。この図に示される光伝送路２は、第１の光ファイバ１０，第２の光ファイバ２０および第３の光ファイバ３０を含み、光ファイバ１０と光ファイバ２０とが接続部４０で融着接続され、光ファイバ２０と光ファイバ３０とが接続部５０で融着接続されたものである。また、所定波長（例えば波長１５５０ｎｍ）において、光ファイバ１０および光ファイバ３０は単一モード動作し、光ファイバ２０は、基底モードおよび高次モードを有していて、多モード動作し得る。光ファイバ１０および光ファイバ２０それぞれの基底モードの間の結合効率ηは０.９以上であり、光ファイバ３０および光ファイバ２０それぞれの基底モードの間の結合効率ηも０.９以上である。

すなわち、第１実施形態に係る光伝送路１と比較すると、本実施形態に係る光伝送路２は、光ファイバ１０と同等の光ファイバ３０を更に含む点、および、光ファイバ１０と光ファイバ３０との間に光ファイバ２０が設けられている点、で相違する。

この光伝送路２では、光ファイバ２０は多モード動作し得るが、光ファイバ１０および光ファイバ２０それぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上であるので、光ファイバ１０から出力された光が光ファイバ２０に入力する際に、光ファイバ２０における高次モードの励振が抑制され、光ファイバ２０において基底モードが高効率で励振されて、光ファイバ２０において高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。また、光ファイバ１０と光ファイバ２０とが融着接続されていることにより、接続損失が小さく、また、光ファイバ１０における基底モードから光ファイバ２０における基底モードへの結合効率が高く、光ファイバ２０において高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

また、この光伝送路２では、光ファイバ３０および光ファイバ２０それぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上であるので、光ファイバ２０における基底モードは、光ファイバ３０における基底モードに高効率に結合される。また、仮に光ファイバ２０において高次モードが励振されたとしても、この高次モードから光ファイバ３０における基底モードへの結合が抑制される。すなわち、光ファイバ３０において、光ファイバ２０における基底モードから結合された基底モードと、光ファイバ２０における高次モードから結合された基底モードとが、混合する確率が低減される。したがって、光伝送路の広汎な使用形態において、高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る光伝送路の第３実施形態について説明する。図１１は、第３実施形態に係る光伝送路３の構成図である。この図に示される光ファイバ３は、光ファイバ７０および光ファイバ８０を含み、これらが縦続接続されたものである。光ファイバ７０，８０は、互いに同種のものが融着接続されたものであってもよいし、一連長の光ファイバが２つの区間に区分されたものであってもよい。また、光ファイバ７０，８０は、いわゆる微細構造光ファイバであってもよく、この場合には、所望の光学特性を実現する際の設計の自由度が高いのて好都合である。

第１の区間の光ファイバ７０は、第１の直径で曲げられている曲げ部７１を有している。曲げ部７１における曲げ直径およびファイバ長は、所定波長（例えば１５５０ｎｍ）において光ファイバ７０が単一モード動作するよう設定されている。一方、第２の区間の光ファイバ８０は、第１の直径より大きい第２の直径で曲げられている曲げ部８１を有している。曲げ部８１における曲げ直径およびファイバ長は、所定波長において光ファイバ８０が多モード動作するよう設定されている。なお、光ファイバ８０の曲げ部８１における第２の直径は無限大であってもよい。

例えば、光ファイバ７０，８０が図３に示された構造を有する微細構造光ファイバであって、クラッド領域の主媒質に対するコア領域の比屈折率差が０.３４％であり、コア領域の外径が８.６μｍであり、副媒質領域の数が６であり、副媒質領域の径が６.５μｍであり、コア領域の中心位置と副媒質領域の中心位置との間の距離が１０μｍであるとする。このとき、波長１５５０ｎｍにおいて、曲げ直径２８０ｍｍでは２次モードの曲げ損失が１０.２ｄＢ／ｍであるから単一モードではないが、曲げ直径１０ｍｍでは２次モードの曲げ損失が３５.１ｄＢ／ｍであるから単一モード動作する。したがって、単一モード動作すべき第１の区間の光ファイバ７０では、曲げ部７１の曲げ直径は１０ｍｍとされ、多モード動作すべき第２の区間の光ファイバ８０では、曲げ部８１の曲げ直径は２８０ｍｍとされる。

この光伝送路３では、所定波長において、第１の区間の光ファイバ７０が単一モード動作し、第２の区間の光ファイバ８０が多モード動作する。したがって、第１の区間の光ファイバ７０から出力された光が第２の区間の光ファイバ８０に入力する際に、光ファイバ８０における高次モードの励振が抑制され、光ファイバ８０において基底モードが高効率で励振されて、第２の区間の光ファイバ８０において高次モード光によって生じる伝送特性劣化が抑制される。また、この光伝送路３は、１種類の光ファイバで構成され得るので、第１の区間と第２の区間との境界における損失が小さく、コストが低減される。

第１実施形態に係る光伝送路１の構成図である。 第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第１の光ファイバ１０の断面図である。 第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の断面図である。 第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の曲げ直径１０ｍｍでの基底モードの曲げ損失と相対孔径との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の曲げ直径２８０ｍｍでの２次モードの曲げ損失と相対孔径との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の基底モードと２次モードとの間のビート長と相対孔径との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る光伝送路１に含まれる第２の光ファイバ２０の副媒質領域２３中の光パワー比率と相対孔径との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る光伝送路１の接続部４０の説明図である。 第１実施形態に係る光伝送路１の接続部４０が光ファイバコネクタ６０内に存在する態様の説明図である。 第２実施形態に係る光伝送路２の構成図である。 第３実施形態に係る光伝送路３の構成図である。

符号の説明

１〜３…光伝送路、１０…第１の光ファイバ、２０…第２の光ファイバ、３０…第３の光ファイバ、４０，５０…接続部、６０…光ファイバコネクタ、７０…第１の区間の光ファイバ、８０…第２の区間の光ファイバ。

Claims (13)

1. 縦続接続された第１の光ファイバと第２の光ファイバとを含み、
   前記第１の光ファイバが単一モード動作する所定波長において、前記第２の光ファイバが基底モードおよび高次モードを有し、前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバそれぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上である、
   ことを特徴とする光伝送路。
2. 前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとが互いに融着接続されていることを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
3. 前記所定波長において、前記第１の光ファイバの基底モードのモードフィールド径Ｄ₁が６μｍ以上であり、前記第２の光ファイバの基底モードのモードフィールド径Ｄ₂が６μｍ以上であり、「（２Ｄ₁Ｄ₂）／（Ｄ₁ ²＋Ｄ₂ ²）＞０.８」なる関係式を満たす、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
4. 前記第１の光ファイバは、ファイバカットオフ波長が１.０μｍ以上１.５μｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける基底モードのモードフィールド径が９μｍ以上１２μｍ以下である、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
5. 前記第２の光ファイバは、前記所定波長において基底モードと高次モードとの間のビート長が１ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
6. 前記第２の光ファイバは、前記所定波長において基底モードの曲げ直径１０ｍｍでの曲げ損失が０.１ｄＢ／ｍ以下である、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
7. 前記第２の光ファイバは、主媒質からなる領域中に、前記所定波長において前記主媒質の屈折率と異なる屈折率を有する副媒質からなる複数の領域を有し、前記主媒質からなる領域および前記副媒質からなる複数の領域それぞれがファイバ軸に沿って延びている、ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
8. 前記第２の光ファイバは、前記主媒質として、第１主媒質と、前記所定波長において前記第１主媒質の屈折率より小さい屈折率を有し前記第１主媒質を取り囲む第２主媒質と、を含むことを特徴とする請求項７記載の光伝送路。
9. 前記第２の光ファイバは、前記主媒質がシリカを主成分とするガラスであり、前記副媒質が気体または真空である、ことを特徴とする請求項７記載の光伝送路。
10. 前記第２の光ファイバは、前記副媒質が気体または真空であり、端面が固体で封止されている、ことを特徴とする請求項７記載の光伝送路。
11. 前記第２の光ファイバは、前記副媒質からなる複数の領域が、光軸を中心とする円の周上に配列され、径方向に１層である、ことを特徴とする請求項７記載の光伝送路。
12. 前記第２の光ファイバに縦続接続された第３の光ファイバを更に含み、
    前記所定波長において、前記第３の光ファイバが単一モード動作をし、前記第２の光ファイバおよび前記第３の光ファイバそれぞれの基底モードの間の結合効率が０.９以上である、
    ことを特徴とする請求項１記載の光伝送路。
13. 縦続接続された第１の区間と第２の区間とを含む光ファイバからなり、
    前記第１の区間が第１の直径で曲げられていて単一モード動作する所定波長において、前記第２の区間が前記第１の直径より大きい第２の直径で曲げられていて多モード動作する、
    ことを特徴とする光伝送路。

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