JP2013195800A - マルチコアファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】コアを一種類としてもコアの高密度化が可能であり、ファンアウトが容易なマルチコアファイバを提供する。
【解決手段】共通のクラッド２に複数のコア３を形成したマルチコアファイバにおいて、コア３を断面視で格子状に整列して形成し、任意のコア３と、当該コア３と隣接する各コア３との間の屈折率分布を、それぞれ異ならせたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、共通のクラッドに複数のコアを形成したマルチコアファイバに関するものである。

近年の伝送容量の増大に伴い、空間分割多重方式（Space Division Multiplexing；ＳＤＭ）やモード分割多重方式（Mode Division Multiplexing；ＭＤＭ）を用いた光通信の研究開発が進められており、従来用いられている波長分割多重方式（Wavelength Division Multiplexing；ＷＤＭ）等と組み合わせることにより、光通信の伝送容量を飛躍的に向上させる試みがなされてきている。

空間分割多重方式では、光の伝送経路を複数用意する必要がある。この空間分割多重方式に用いる光ケーブルとしては、例えば、多数の光ファイバを束ねて一本の光ケーブルとしたものが考えられる。しかし、このような光ケーブルはコストが高く、また光ケーブル全体の外径が大きいために、静圧の高い海底に敷設される海底光ケーブルとしては利用できないという問題がある。

そこで、共通のクラッドに複数のコアを形成したマルチコアファイバ（Multi-Core Fiber；ＭＣＦ）が提案されている。

マルチコアファイバでは、共通のクラッドに複数のコアを形成するため、複数の光ファイバを束ねて１本の光ケーブルとする場合と比較して低コストであり、また、コアの高密度化を図ることによって光ケーブル全体の外径を小さくできるため、静圧の高い海底においても利用可能となる。

このようなマルチコアファイバを用いて空間分割多重方式を実現し、さらに、各コアを伝搬する光信号に波長分割多重方式等を適用することで、伝送容量のさらなる向上を図ることが可能となる。

ところで、海底光ケーブルにマルチコアファイバを用いる場合、海底における高い静圧に耐えるため、マルチコアファイバの径をなるべく小さくすることが要求される。マルチコアファイバの径は、径を小さくするほど曲げによる破断を抑制できることからも、なるべく小さくすることが望ましい。

他方で、マルチコアファイバでは、空間分割多重方式により伝送容量を向上させるため、コアの数がなるべく多いことが要求され、コア間のクロストークが低いことも要求される。

よって、マルチコアファイバでは、コア間のクロストークを低く維持したまま、隣接するコア同士の間隔をなるべく狭くし、コアの高密度化を図ることが望まれている。

従来、マルチコアファイバでコアの高密度化を図る方法として、コアの種類を増やす（クラッドに対する比屈折率差が異なったり、コア径の異なるコアを用いる）ことでコア間結合を抑制する方法が知られている。

また、図６に示すように、共通のクラッド６２に複数のコア６３を形成したマルチコアファイバ６１において、コア６３の位置を対称な格子点位置（図示破線で示す）からずらした歪み格子の構造とすることで、コア間結合を抑制する方法も提案されている（非特許文献１，２参照）。

特開２０１１−１８０２４３号公報

國分泰雄、友澤航平著、「歪み格子による低Δ異種非結合ＭＣＦの高密度化設計」、２０１１年総合大会講演論文集、電子情報通信学会、２０１１年３月、ｐ．３１０ 國分泰雄、友澤航平著、「歪み格子による異種非結合マルチコアファイバの高密度化」、２０１０年ソサエティ大会講演論文集、電子情報通信学会、２０１０年９月、ｐ．Ｓ−３３〜Ｓ−３４

しかしながら、上述のコアの種類を増やす方法では、各コアで特性（分散やモードフィールド径など）が異なってしまい、各コアで均一な特性を実現できないという問題がある。その結果、通信システムに用いた場合に各伝送路で分散特性等が異なることとなり、システム特性を満足できなくなってしまう。通信システムに用いることを考慮すると、均一な特性の伝送路を実現すべく、コアを一種類とすることが望まれる。

非特許文献１，２では、コアの位置を異ならせることでコア間結合を抑制するため、コアを一種類としてもコアの高密度化が可能である。

しかしながら、非特許文献１，２の方法では、コアの位置を対称としないが故に、光デバイスからマルチコアファイバの各コアへ光信号を入出射するインターフェイス（マルチコアインターフェイス）の実現が困難となり、ファンアウトの対応が困難となる。なお、コアが対称位置に形成されていれば、本出願人が既に提案しているように、細径の光ファイバを複数本束ねてマルチコアインターフェイスを実現することが可能である。

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、コアを一種類としてもコアの高密度化が可能であり、ファンアウトが容易なマルチコアファイバを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、共通のクラッドに複数のコアを形成したマルチコアファイバにおいて、前記コアを断面視で格子状に整列して形成し、任意のコアと、当該コアと隣接する各コアとの間の屈折率分布を、それぞれ異ならせたマルチコアファイバである。

前記複数のコアは、前記クラッドに対する比屈折率差が等しく、コア径も等しく形成されるとよい。

隣接する前記コアの間に１つの空孔をそれぞれ形成し、任意のコアと、当該コアと隣接する各コアの間に形成される前記空孔の大きさをそれぞれ異ならせてもよい。

前記空孔は、隣接する前記コアの中央にそれぞれ形成されてもよい。

隣接する前記コアの間に１つの空孔をそれぞれ形成し、任意のコアと、当該コアと隣接する各コアの間に形成される前記空孔の位置をそれぞれ異ならせてもよい。

隣接する前記コアの間に１個以上の空孔を形成し、各空孔の位置または大きさを異ならせることにより、任意のコアと、当該コアと隣接する各コアとの間の屈折率分布を、それぞれ異ならせるようにしてもよい。

本発明によれば、コアを一種類としてもコアの高密度化が可能であり、ファンアウトが容易なマルチコアファイバを提供できる。

本発明の一実施の形態に係るマルチコアファイバの横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るマルチコアファイバの横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るマルチコアファイバの横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るマルチコアファイバの横断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るマルチコアファイバの横断面図である。 従来のマルチコアファイバの横断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係るマルチコアファイバの横断面図である。

図１に示すように、マルチコアファイバ１は、共通のクラッド２に複数のコア３を形成したものである。

コア３は、断面視で格子状に整列して形成される。本実施の形態では、断面視で三角格子状に７個のコア３を形成した場合を説明する。なお、コア３の数はこれに限定されるものではない。隣接するコア３の間隔Λは一定であり、例えば２０〜５０μｍである。

７個のコア３は、クラッド２に対する比屈折率差が等しく、コア径も等しく形成される。つまり、マルチコアファイバ１は、１種類のコア３のみで構成されている。コア３のクラッド２に対する比屈折率差Δｃは、例えば０．２５〜０．４％であり、コア径ａは、例えば８〜１６μｍである。

さて、本実施の形態に係るマルチコアファイバ１では、任意のコア３と、当該コア３と隣接する各コア３との間の屈折率分布を、それぞれ異ならせる。

マルチコアファイバ１では、隣接するコア３の間に１つの空孔４をそれぞれ形成し、任意のコア３と、当該コア３と隣接する各コア３の間に形成される空孔４の大きさ（つまり空孔径）をそれぞれ異ならせることで、屈折率分布を異ならせるように構成している。空孔４は、隣接するコア３の中央にそれぞれ形成される（隣接するコア３の中心同士を結ぶ線分の中心に空孔４の中心がくるように形成される）。空孔４の空孔径ｄは、０〜１５μｍ程度である（ｄ＝０、すなわち空孔がない部分があってもよい）。

例えば、図１におけるクラッド２の中央に形成されたコア３について考えると、当該コア３には、周辺の６つのコア３が隣接することになる。よって、その６つのコア３との間に形成される６つの空孔４が、それぞれ大きさ（空孔径）が異なるように形成される。同様に、周辺の６つのコア３については、隣接する３つのコア３との間に形成される３つの空孔４が、それぞれ大きさ（空孔径）が異なるように形成される。

隣接するコア３間に形成する空孔４の大きさ（空孔径）を変化させることで、隣接するコア３間の屈折率分布が変化し、隣接するコア３間の光学的な距離（実効距離Ｄ_eff）を変化させることができる。その結果、コア３の位置を格子点位置からずらす歪み格子と同様の効果が得られることとなり、コア３の高密度化が可能となる。さらに、空孔４が隣接するコア３間の電界分布の重なりを遮断する役割を果たすので、隣接するコア３間のクロストークを抑制することが可能になる。

以上説明したように、本実施の形態に係るマルチコアファイバ１では、コア３を断面視で格子状に整列して形成し、任意のコア３と、当該コア３と隣接する各コア３との間の屈折率分布を、それぞれ異ならせている。

このように構成することで、コア３の位置を格子点位置からずらす歪み格子と同様の効果が得られ、コア３を一種類としてもコア３の高密度化が可能なマルチコアファイバ１を実現できる。その結果、各コア３で均一な特性を実現でき、通信システムの設計も容易になる。

さらに、マルチコアファイバ１では、コア３を断面視で格子状に整列して形成しているため、例えば、細径の光ファイバを複数本束ねたマルチコアインターフェイスを用いることが可能であり、ファンアウトが容易なマルチコアファイバ１を実現できる。

また、本実施の形態では、隣接するコア３の間に１つの空孔４をそれぞれ形成し、任意のコア３と、当該コア３と隣接する各コア３の間に形成される空孔４の大きさ（空孔径）をそれぞれ異ならせている。

隣接するコア３の間に空孔４を形成することにより、隣接するコア３間のクロストークを抑制することが可能となり、さらなるコア３の高密度化が可能になる。

次に、本発明の他の実施の形態を説明する。

図２に示すマルチコアファイバ２１は、隣接するコア３の間に１つの空孔４をそれぞれ形成し、任意のコア３と、当該コア３と隣接する各コア３の間に形成される空孔４の位置（隣接するコア３に対する空孔４の相対的な位置）をそれぞれ異ならせることで、屈折率分布を異ならせるように構成したものである。マルチコアファイバ２１では、空孔４の空孔径は一定としている。

空孔４は、少なくとも、隣接するコア３に挟まれた帯状の領域（図２にハッチングで示した領域）Ｒに空孔４の一部がかかるように形成される必要がある。これはこの領域Ｒよりも外に空孔４を形成しても、隣接するコア３間の屈折率分布に影響を与えないためである。また、空孔４を形成する位置をコア３に近づけ過ぎると、コア３を伝播する光に影響を及ぼしてしまうため、コア３を伝播する光に影響を及ぼさない程度に、コア３から離れた位置に空孔４を形成する必要がある。

マルチコアファイバ２１のように、隣接するコア３間に形成する空孔４の位置を変化させることでも、隣接するコア３間の屈折率分布を変化させることが可能であり、上述のマルチコアファイバ１と同様の効果を得ることができる。

図３に示すマルチコアファイバ３１は、隣接するコア３の間に１個以上の空孔４を形成し、各空孔４の位置を異ならせることにより、任意のコア３と、コア３と隣接する各コア３との間の屈折率分布を、それぞれ異ならせるようにしたものである。マルチコアファイバ３１のように、隣接するコア３の間に複数の空孔４を形成しても同様の効果を得ることができ、隣接するコア３の間に形成する空孔４の数を変化させることでも、屈折率分布を変化させることが可能である。

なお、マルチコアファイバ３１においても、図２のマルチコアファイバ２１と同様に、空孔４は、少なくとも、隣接するコア３に挟まれた帯状の領域Ｒに空孔４の一部がかかるように形成される必要があり、コア３を伝播する光に影響を及ぼさない程度にコア３から離れた位置に空孔４を形成する必要がある。

マルチコアファイバ３１では、空孔４の大きさ（空孔径）を一定として各空孔４の位置を異ならせたが、これに限らず、各空孔４の大きさを異ならせたり、各空孔４の位置および大きさの両方を異ならせることにより、任意のコア３と、当該コア３と隣接する各コア３との間の屈折率分布を、それぞれ異ならせるようにしてもよい。

図４に示すマルチコアファイバ４１は、図１のマルチコアファイバ１において、さらに、空孔４の位置を異ならせたものである。マルチコアファイバ４１のように、隣接するコア３間に形成する空孔４の大きさと位置の両方を変化させても、同様の効果を得ることができる。

図５に示すマルチコアファイバ５１は、図１のマルチコアファイバ１において、コア３を断面視で四角格子状に形成したものである。マルチコアファイバ５１のように、本発明は、コア３を三角格子状以外の格子状に形成した場合でも、適用可能である。例えば、コア３を断面視で六角格子状に形成した場合にも、同様に適用可能である。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態では、隣接するコア３間に空孔４を形成することにより屈折率分布を変化させる場合を説明したが、これに限らず、例えば、隣接するコア間にホウ素やフッ素をドープした低屈折率の領域を作成し、この低屈折の領域の大きさや位置、屈折率等を変化させることにより、屈折率分布を変化させることも可能である。なお、コア３間に屈折率が高い部分を形成するとクロストークが増えてしまうので、クラッド２よりも屈折率が低い領域を形成することにより、屈折率分布を変化させる必要がある。

また、上記実施の形態では、空孔４の断面形状を円形状としたが、空孔４の断面形状はこれに限定されるものではなく、例えば断面形状を三角形状や四角形状、あるいは不定形状としてもよい。

さらに、上記実施の形態では、各コア３のクラッド２に対する比屈折率差、およびコア径を等しく形成したが、これに限らず、各コア３の特性の違いが適用する通信システムの特性上許容される範囲内であれば、各コア３のクラッド２に対する比屈折率差やコア径を異ならせ、コア３のさらなる高密度化を図ってもよい。

１ マルチコアファイバ
２ クラッド
３ コア
４ 空孔

Claims (6)

1. 共通のクラッドに複数のコアを形成したマルチコアファイバにおいて、
   前記コアを断面視で格子状に整列して形成し、
   任意のコアと、当該コアと隣接する各コアとの間の屈折率分布を、それぞれ異ならせた ことを特徴とするマルチコアファイバ。
2. 前記複数のコアは、前記クラッドに対する比屈折率差が等しく、コア径も等しく形成される
   請求項１記載のマルチコアファイバ。
3. 隣接する前記コアの間に１つの空孔をそれぞれ形成し、
   任意のコアと、当該コアと隣接する各コアの間に形成される前記空孔の大きさをそれぞれ異ならせた
   請求項１または２記載のマルチコアファイバ。
4. 前記空孔は、隣接する前記コアの中央にそれぞれ形成される
   請求項３記載のマルチコアファイバ。
5. 隣接する前記コアの間に１つの空孔をそれぞれ形成し、
   任意のコアと、当該コアと隣接する各コアの間に形成される前記空孔の位置をそれぞれ異ならせた
   請求項１〜３いずれかに記載のマルチコアファイバ。
6. 隣接する前記コアの間に１個以上の空孔を形成し、各空孔の位置または大きさを異ならせることにより、任意のコアと、当該コアと隣接する各コアとの間の屈折率分布を、それぞれ異ならせるようにした
   請求項１または２記載のマルチコアファイバ。