JP2012168453A

JP2012168453A - マルチコア光ファイバ及びマルチコア光ファイバの製造方法並びにマルチコア光ファイバ同士の接続方法

Info

Publication number: JP2012168453A
Application number: JP2011030964A
Authority: JP
Inventors: 翔 ▲高▼橋; Sho Takahashi; Kazumasa Osono; 和正大薗; Hei Yo; 兵姚
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】特定のコア部の識別及び接続を容易にし、且つマルチコア光ファイバを用いた光伝送システムのメンテナンスに有効なマルチコア光ファイバを提供する。
【解決手段】クラッド１と、クラッド１中に設けられクラッド１より屈折率が高い複数のコア部２〜１１とを有するマルチコア光ファイバにおいて、コア部２〜１１が複数の同心異径円Ａ，Ｂ，Ｃ上に配置されると共に、複数の同心異径円Ａ，Ｂ，Ｃのうち少なくとも一つの同心異径円上に配置されるコア部が、ファイバ中心軸Ｘに対して１回回転対称に配置され、各コア部間の距離が、ファイバ長を１ｋｍ以上としたときの光信号のクロストークが−３５ｄＢ以下となるような距離にされたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のコアを単一の光ファイバ断面内に有するマルチコア光ファイバと、このマルチコア光ファイバの製造方法並びにマルチコア光ファイバ同士の接続方法に関するものである。

近年の光通信伝送容量増大に伴い、光ファイバの伝送容量の増大及び光パワー限界の打破が求められている。これらを解決する手段として、光ファイバ中での空間多重方式が検討されており、マルチコア光ファイバを光伝送路として用いた光伝送システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

マルチコア光ファイバは、互いに隔離した複数のコア部によって形成されており、これらコア部が均一な屈折率であるクラッド中に設けられている。また、クラッドは、コア部に比べ、低屈折率である。

特開２０１０−５５０２８号公報

ところで、マルチコア光ファイバを用いた光伝送システムにおいて光学測定・光路の分岐・接続等のメンテナンスを行う際には、当該マルチコア光ファイバを他のマルチコア光ファイバや光学機器等に接続する場合を考慮することが重要である。

マルチコア光ファイバの場合は、単一コア光ファイバの場合と違い、複数のコア部が存在するため、上記の光伝送システムのメンテナンスを考慮した場合、特定のコア部を識別する必要がある。

しかしながら、近年、上記複数のコア部は、幾何学・光学特性が均一であり、この複数のコア部が中心軸に対して対称的に配置されているため、外観による特定のコア部の識別が容易ではないという問題がある。

本発明は、前記問題を解決するべく案出されたものであり、その目的とするところは、特定コアの識別及び接続が容易であり、光伝送システムのメンテナンス等に有効なマルチコア光ファイバ及びマルチコア光ファイバの製造方法並びにマルチコア光ファイバ同士の接続方法を提供することにある。

前記課題を解決するために本発明のマルチコア光ファイバは、クラッドと、前記クラッド中に設けられ前記クラッドより屈折率が高い複数のコア部とを有するマルチコア光ファイバにおいて、前記コア部が複数の同心異径円上に配置されると共に、前記複数の同心異径円のうち少なくとも一つの同心異径円上に配置されるコア部が、ファイバ中心軸に対して１回回転対称に配置され、各コア部間の距離が、ファイバ長を１ｋｍ以上としたときの光信号のクロストークが−３５ｄＢ以下となるような距離にされたことを特徴とする。

また本発明のマルチコア光ファイバの製造方法は、クラッドロッドの複数の同心異径円上に孔開けを施して複数の挿入孔を形成すると共に、前記複数の同心異径円のうち少なくとも一つの同心異径円上に配置される挿入孔をクラッドロッド中心軸に対して１回回転対称になるように形成し、前記複数の挿入孔に前記クラッドロッドより屈折率が高いコアロッドをそれぞれ挿入してコア挿入クラッドロッドを作製し、前記コア挿入クラッドロッドを加熱溶融してマルチコア光ファイバ母材を作製し、前記マルチコア光ファイバ母材を線引きすることを特徴とする。

また本発明のマルチコア光ファイバ同士の接続方法は、請求項１記載のマルチコア光ファイバ同士の接続方法であって、２本のマルチコア光ファイバの端面を突き合わせ、一方のマルチコア光ファイバに光を入射させ、どちらか一方のマルチコア光ファイバをファイバ中心軸に対して回転させ、他方のマルチコア光ファイバから出射される光の光パワーが最大のときに回転位置を確定させて接続を行うことを特徴とする。

本発明によれば、特定コアの識別及び接続が容易であり、光伝送システムのメンテナンス等に有効なマルチコア光ファイバを提供することができる。

本発明の実施の形態に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。本発明の変形例に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。本発明の他の変形例に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。本発明の実施の形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を示す概略図である。

以下、図１を参照して、本発明の実施の形態に係るマルチコア光ファイバを説明する。

図１に示すように、マルチコア光ファイバＭ１は、クラッド１と、クラッド１中に設けられクラッド１より屈折率が高い複数のコア部２〜９とを有する。

複数のコア部２〜９は、クラッド１中に互いに隔離されて形成されている。複数のコア部２〜９は、例えば所定量だけゲルマニウムを添加した石英系ガラスからなり、同じ屈折率となっている。これらコア部２〜９には、屈折率調整用のドーパントが含まれてもよい。

グラッド１は、例えば純石英ガラスからなり、複数のコア部２〜９よりも屈折率が低くなっている。クラッド１には、屈折率調整用のドーパントが含まれていてもよい。

マルチコア光ファイバＭ１は、均一な屈折率であるクラッド１中に、クラッド１より屈折率が高い複数のコア部２〜９を設けることで、屈折率差によって光をコア部２〜９の中に閉じ込めている。

図１に示すマルチコア光ファイバＭ１は、マルチコア光ファイバＭ１の中心軸Ｘ（以下、マルチコア光ファイバの中心軸を総称してファイバ中心軸Ｘという）を中心とする複数の同心異径円（図１に点線Ａで示す）上に、各コア部３〜９の中心がくるようにコア部３〜９が配置されている。コア部２は、その中心がファイバ中心軸Ｘ上に配置されている。

各コア部３〜９の中心が、複数の同心異径円Ａ上に配置されることによって、コア部３〜９の配置が、ファイバ中心軸Ｘに対して３６０°回転中に１回回転対称となっており、特定のコア部識別が容易となる。

また、放射方向に対して、コア部３〜９の配置が可能であるため、スペースの有効利用ができ、例えばクロストークの発生を低減できる。

なお、各コア部３〜９の中心が配置される同心異径円Ａの数、または同心異径円Ａの半径の距離は、図１に示すものに限定されることなく、任意に変更することができる。

図２は、本発明に係るマルチコア光ファイバの変形例を示すものである。

図２に示すマルチコア光ファイバＭ２は、コア部４〜７のように同じ同心異径円Ｂ上に複数（４つ）のコア部を周方向に等間隔で配置しており、同心異径円Ｂ上においては４回回転対称の配置となっているが、コア部３のように同じ同心異径円Ａ上には１つのコア部を配置しており、同心異径円Ａ上においては１回回転対称の配置となっている。

これによって、コア部３は、マルチコア光ファイバＭ２の周方向を特定するマーカとなる。

このように、同心異径円Ａのように１回回転対称のコア部配置（コア部３の配置）の同心異径円を少なくとも１つ有していれば、同心異径円Ｂに見られるようなｎ回回転対称のコア部配置（コア部４〜７の配置）にしたとしても、コア部３の配置がファイバ中心軸Ｘに対して３６０°回転中に１回回転対称となるので、特定のコア部識別が容易となる。

図３は、本発明に係るマルチコア光ファイバのさらに他の変形例を示すものである。

図３に示すマルチコア光ファイバＭ３は、図２に示すマルチコア光ファイバＭ２の同心異径円Ｂの内側に位置する同心異径円Ｃ上に、複数のコア部８〜１１が周方向に等間隔で配置され、同心異径円Ｃ上においては４回回転対称の配置となっている。

コア部３は、上記マルチコア光ファイバＭ２と同じように、同心異径円Ａ上に１つ配置されており、同心異径円Ａ上においては１回回転対称の配置となっている。

これによって、コア部３は、上記マルチコア光ファイバＭ２と同じように、マルチコア光ファイバＭ３の周方向を特定するマーカとなる。

マルチコア光ファイバＭ３も、同心異径円Ａのように１回回転対称のコア部配置の同心異径円を１つ有しているので、同心異径円Ｂ，Ｃに見られるような４回回転対称のコア部配置だとしても、コア部３の配置がファイバ中心軸Ｘに対して３６０°回転中に１回回転対称となるので、特定のコア部識別が容易となる。

また、図３に示すマルチコア光ファイバＭ３は、コア部８〜１１が追加して配置されることによって、更にマルチコア光ファイバの空間多重効果が得られる。

また、本発明に係るマルチコア光ファイバＭ１〜Ｍ３の特徴として、以下に限定されないが、コア径は、例えば５〜１０μｍ程度である。また、各コア部間距離をマルチコア光ファイバＭ１〜Ｍ３の長さ（ファイバ長）を１ｋｍとした場合に、屈折率が同じコア同士で３５〜４０μｍ程度、屈折率が異なるコア同士で２０μｍ程度とすると、光信号のクロストークが−３５ｄＢ以下に抑制される。

次に、図４に基づいて、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する。

ここでは、図１〜３に示したマルチコア光ファイバＭ１〜Ｍ３を製造する場合について説明する。

図４に示すように、クラッドロッド１２の複数の同心異径円（図示せず）上に、孔開けドリル１３で孔開けを施して複数の挿入孔１６を形成する。

形成された挿入孔１６に、クラッドロッド１２より屈折率が高いコアロッド１４をそれぞれ挿入してコア挿入クラッドロッド１７を作製する。

次に、コア挿入クラッドロッド１７を加熱炉１５で加熱溶融を行ってマルチコア光ファイバ母材１８を作製する。

さらにマルチコア光ファイバ母材１８を所望の太さに線引きすれば、図１〜３に示すようにグラッド１中に複数の互いに隔離されたコア部２〜１１が形成されたマルチコア光ファイバＭ１〜Ｍ３を得ることができる。

ここで、マルチコア光ファイバＭ２，Ｍ３を製造する場合は、複数の同心異径円のうち少なくとも一つの同心異径円上に配置される挿入孔１６をクラッドロッド１２の中心軸に対して１回回転対称になるように形成する。

本発明のマルチコア光ファイバの製造方法によれば、コア部が複数の同心異径円上に配置されると共に、前記複数の同心異径円のうち少なくとも一つの同心異径円上に配置されるコア部が、ファイバ中心軸に対して１回回転対称に配置されるので、特定のコア部識別が容易となるマルチコア光ファイバを製造することができる。

また、複数のコアロッド１４が、クラッドロッド１２に形成された複数の挿入孔１６に挿入されているので、コアロッド１４の位置が互いにずれることがなく、製造されたマルチコア光ファイバＭ１〜Ｍ３のコア部２〜１１の形状が安定し、変形することもない。

上記の製造方法において、コアロッド１４に所定量だけゲルマニウムを添加した石英系ガラス製のものを用い、クラッドロッド１２に純石英ガラス製のものを用いることによって、均一な屈折率のクラッド１中に、クラッド１より屈折率が高い複数のコア部２〜１１が設けられたマルチコア光ファイバＭ１〜Ｍ３を製造することができる。

次に、本発明のマルチコア光ファイバ同士の接続方法について、図１に示すマルチコア光ファイバＭ１同士を接続する場合を説明する。

先ず、２本のマルチコア光ファイバＭ１の端面を互いに突き合わせる。

次に、一方のマルチコア光ファイバＭ１に光を入射させ、どちらか一方のマルチコア光ファイバＭ１をファイバ中心軸Ｘに対して回転させる。

マルチコア光ファイバＭ１のコア部３〜９の配置は、上述したようにファイバ中心軸Ｘに対して３６０°回転中に１回回転対称となる配置となっているので、マルチコア光ファイバＭ１同士をファイバ中心軸Ｘに対して相対的に回転させることによって、２本のマルチコア光ファイバＭ１のコア部３〜９同士が軸方向において一致する回転角度が３６０°回転中に１回生じる。

すなわち、受光側のマルチコア光ファイバＭ１から出射される光の光パワーが最大となる回転角度が一意的に決定されることになる。

出射される光パワーが最大のときに、回転位置を確定させてマルチコア光ファイバＭ１同士を融着して接続を行う。

なお、ファイバ中心軸Ｘに対して１回回転対称となるコア部３〜９同士が予めなるべく対向するように２本のマルチコア光ファイバＭ１を互いに突き合わせを行ってから光の入射を行って回転位置を確定させることにより、接続作業時間を短縮することができる。

図２に示すマルチコア光ファイバＭ２同士を接続する場合も、同様にして２本のマルチコア光ファイバＭ２の端面を突き合わせ、一方のマルチコア光ファイバＭ２に光を入射させ、どちらか一方のマルチコア光ファイバＭ２をファイバ中心軸Ｘに対して回転させる。

マルチコア光ファイバＭ２のコア部３は、上述したようにファイバ中心軸Ｘに対して１回回転対称となっているので、上記マルチコア光ファイバＭ１と同様に、受光側のマルチコア光ファイバＭ２から出射される光の光パワーが最大となる回転角度が一意的に決定される。

出射される光パワーが最大のときに、回転位置を確定させてマルチコア光ファイバＭ２同士を融着して接続を行う。

図３に示すマルチコア光ファイバＭ３同士を接続する場合も、マルチコア光ファイバＭ２同士を接続する場合と同様の手法で接続を行う。

本発明のマルチコア光ファイバ同士の接続方法によれば、光パワーが最大となる回転角度が一意的に決定されるので、決定された回転角度で接続すればよく、接続が容易である。

このように本発明のマルチコア光ファイバは、コア部が複数の同心異径円上に配置されると共に、前記複数の同心異径円のうち少なくとも一つの同心異径円上に配置されるコア部が、ファイバ中心軸に対して１回回転対称に配置されているので、特定のコア部の識別及び接続を容易にすることができる。

また、本発明のマルチコア光ファイバによって、外観による特定コアの識別及び接続が容易にできるため、マルチコア光ファイバを用いた光伝送システムのメンテナンス等に有効である。

また、本発明のマルチコア光ファイバは、例えば光通信の用途に適しており、特に、大容量光伝送システムの光路分岐システム、接続システムに用いる際に有効である。

１クラッド
２〜１１コア部
１２クラッドロッド
１３孔開けドリル
１４コアロッド
１５加熱炉
１６挿入孔
１７コア挿入クラッドロッド
１８マルチコア光ファイバ母材
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３マルチコア光ファイバ
Ａ，Ｂ，Ｃ同心異径円
Ｘファイバ中心軸

Claims

クラッドと、前記クラッド中に設けられ前記クラッドより屈折率が高い複数のコア部とを有するマルチコア光ファイバにおいて、
前記コア部が複数の同心異径円上に配置されると共に、前記複数の同心異径円のうち少なくとも一つの同心異径円上に配置されるコア部が、ファイバ中心軸に対して１回回転対称に配置され、
各コア部間の距離が、ファイバ長を１ｋｍ以上としたときの光信号のクロストークが−３５ｄＢ以下となるような距離にされたことを特徴とするマルチコア光ファイバ。
クラッドロッドの複数の同心異径円上に孔開けを施して複数の挿入孔を形成すると共に、前記複数の同心異径円のうち少なくとも一つの同心異径円上に配置される挿入孔をクラッドロッド中心軸に対して１回回転対称になるように形成し、
前記複数の挿入孔に前記クラッドロッドより屈折率が高いコアロッドをそれぞれ挿入してコア挿入クラッドロッドを作製し、
前記コア挿入クラッドロッドを加熱溶融してマルチコア光ファイバ母材を作製し、
前記マルチコア光ファイバ母材を線引きすることを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
請求項１記載のマルチコア光ファイバ同士の接続方法であって、
２本のマルチコア光ファイバの端面を突き合わせ、
一方のマルチコア光ファイバに光を入射させ、
どちらか一方のマルチコア光ファイバをファイバ中心軸に対して回転させ、
他方のマルチコア光ファイバから出射される光の光パワーが最大のときに回転位置を確定させて接続を行うことを特徴とするマルチコア光ファイバ同士の接続方法。