JP2014052410A - マルチコア光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコア光ファイバのコアの識別を容易に行えるようにする。
【解決手段】
マルチコア光ファイバ１０は、ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設された複数のコア１１１と、複数のコア１１１の外側に配置され且つファイバ横断面における外郭形状が鏡映対称に形成された外側層１１２とを有する。ファイバ横断面において、複数のコア１１１の対称軸と外側層１１２の外郭形状の対称軸とが一致しておらず、且つ複数のコア１１１の外郭及び外側層１１２の外郭を含む形状が回転対称性を有さない。
【選択図】図２

Description

本発明はマルチコア光ファイバに関する。

複数のコアを有するマルチコア光ファイバでは、コアの識別が必要な場合がある。

その識別手段として、例えば、特許文献１には、位置検出用コアを含む複数のコアからなるコア群の配置が、ファイバ軸に対する２π回転に関してのみ対称であるマルチコア光ファイバが開示されている。

特許文献２には、ファイバ横断面において、複数のコアが対称性を有するように配置され、視認用マーカがその対称性を破る位置に配置されたマルチコア光ファイバが開示されている。

また、マルチコア光ファイバ同士を接続する際の軸ずれ抑制手段として、特許文献３には、ファイバ横断面の形状に凸部又は凹部を有するマルチコア光ファイバが開示されている。

特開２０１２−３２５２４号公報 特開２０１１−１７００９９号公報 特開２０１０−２８６５４８号公報

コアの識別手段として、特許文献１及び２に開示された方法では、位置検出用コアや視認用マーカをドーパントのドープにより形成するが、周囲との屈折率差が僅かであるために反射光による識別は困難である。また、視認性に優れるエアホールを形成する識別方法も考えられるが、エアホールへの水の浸入や光コネクタへの取付時の研磨液の浸入や研磨屑の堆積といった問題が想定され、その一方、それを防止するためにエアホールを封止したのではコアの識別ができなくなってしまう。

本発明の課題は、マルチコア光ファイバのコアの識別を容易に行えるようにすることである。

本発明は、ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設された複数のコアと、前記複数のコアの外側に配置され且つファイバ横断面における外郭形状が鏡映対称に形成された外側層とを有するマルチコア光ファイバであって、ファイバ横断面において、前記複数のコアの対称軸と前記外側層の外郭形状の対称軸とが一致しておらず、且つ前記複数のコアの外郭及び前記外側層の外郭を含む形状が回転対称性を有さない。

本発明によれば、ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設された複数のコアの対称軸とそれらの複数のコアの外側の外側層のファイバ横断面における鏡映対称に形成された外郭形状の対称軸とが一致しておらず、また、ファイバ横断面において、複数のコアの外郭及び外側層の外郭を含む形状が回転対称性を有さないので、外側層のファイバ横断面における外郭形状に基づいて各コアの位置が決まり、その結果、ファイバ端面観察によりコアの識別を容易に行うことができる。

実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線の斜視図である。 マルチコア光ファイバの第１の変形例の横断面図である。 マルチコア光ファイバの第２の変形例の横断面図である。 マルチコア光ファイバの第３の変形例の横断面図である。 マルチコア光ファイバの第４の変形例の横断面図である。 マルチコア光ファイバの第５の変形例の横断面図である。 実施形態２に係るマルチコア光ファイバ心線の斜視図である。 実施形態２に係るマルチコア光ファイバ心線の変形例の斜視図である。 実施形態３に係るマルチコア光ファイバ心線の斜視図である。

以下、実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線１０を示す。

実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線１０は、マルチコア光ファイバ１１とそれを被覆する被覆層１２とを備える。実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線１０の外径は例えば２００〜４００μｍである。

マルチコア光ファイバ１１は、複数のコア１１１とそれらの複数のコア１１１を被覆するクラッド１１２（外側層）との二層構造を有する。マルチコア光ファイバ１１は例えば石英ガラスで形成されている。

複数のコア１１１のそれぞれは、希土類元素（Ｅｒ、Ｙｂ、Ｎｄ）やゲルマニウム等のドーパントがドープされて相対的に高屈折率化されている。コア１１１の数は、図１に示す構成では７個であるが、それ以外の１９個、３７個であってもよく、例えば２〜５０個である。コア１１１のファイバ横断面における外郭形状は、典型的には図１に示す円形であるが、特にこれに限定されるものではない。複数のコア１１１のファイバ横断面における外郭形状は、図１に示す構成では全てが同一であるが、異なるものが混在していてもよい。コア１１１の直径は例えば８〜１２μｍである。複数のコア１１１の直径は、図１に示す構成では全てが同一であるが、異なるものが混在していてもよい。相互に隣接するコア１１１間の間隔は例えば２０〜５０μｍである。

複数のコア１１１は、全てがシングルモード伝送するコア１１１で構成されていてもよく、また、全てがマルチモード伝送するコア１１１で構成されていてもよく、さらに、それらが混在して構成されていてもよい。

複数のコア１１１は、ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設されている。具体的には、複数のコア１１１は、図１に示す構成では、ファイバ中心の１個のコア１１１の周りに６個のコア１１１が三角格子を形成して正六角形を構成するように配設されている。この場合、図２に破線で示すように、７個のコア１１１は６本の対称軸を有する。複数のコア１１１は、このように１個のコア１１１の周りに６個のコア１１１が三角格子を形成して正六角形を構成するように配設された７個のコア１１１を含む構成であることが好ましい。また、複数のコア１１１は、図３に示すように、９個のコア１１１が正方格子を形成して正方形を構成するように配設されていてもよい。この場合、図３に破線で示すように、９個のコア１１１は４本の対称軸を有する。複数のコア１１１の対称軸の数は一般的には１〜１０本である。なお、複数のコア１１１に外径の異なるものが混在する場合、複数のコア１１１の直径が全て同一である場合の全ての対称軸について対応するコア１１１同士が同一外径を有している必要はなく、図４に破線で示すように、対応するコア１１１同士が同一の外径を有することとなる対称軸が少なくとも１本存在すればよい。複数のコア１１１に外郭形状の異なるものが混在する場合も同様である。

複数のコア１１１は、ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設されていることから、ファイバ横断面において回転対称性を有する。具体的には、図１に示す７個のコア１１１では６回回転対称性（６０°回転対称性）を有し、図３に示す９個のコア１１１では４回回転対称性（９０°回転対称性）を有する。なお、本出願において「（ｎ回）回転対称性」とは、ｎを２以上の整数とし、所定の中心の周りを（３６０／ｎ） °回転させると自らと重なる性質をいう。これらのコア１１１の数は一般的には２〜３７である。

クラッド１１２は、ドーパントがドープされていない或いは屈折率を低くするフッ素等のドーパントがドープされて相対的に低屈折率化されている。クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状、つまり、マルチコア光ファイバ１１のファイバ横断面の外郭形状は非円形であり、その最大外径は例えば１２５〜２００μｍである。

クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状、つまり、マルチコア光ファイバ１１のファイバ横断面における外郭形状は鏡映対称に形成されている。具体的には、クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、図１に示す構成では、直線部分１１２ａを有するいわゆるＤ形に形成されている。この場合、図２に一点鎖線で示すように、外郭形状は１本の対称軸を有する。また、クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、図５に示すように、円形の外周に１個の凹部１１２ｂを有する形状に形成されていてもよい。この場合も、図５に一点鎖線で示すように、外郭形状は１本の対称軸を有する。さらに、クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、図６に示すように、正五角形（正ｎ角形）に形成されていてもよい。この場合、図６に一点鎖線で示すように、外郭形状は５本（正ｎ角形の場合にはｎ本）の対称軸を有する。この外郭形状の対称軸の数は一般的には１〜１０本である。但し、後述のコア１１１の識別性の観点からは、この対称軸は１本であることが好ましい。また、複数のコア１１１の対称軸の数とクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状の対称軸の数とは、同一であっても、また、前者が後者よりも少なくても、さらに、前者が後者よりも多くても、いずれでもよい。

クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、回転対称性を有していなくても、また、回転対称性を有していても、どちらでもよい。前者の場合、例えば、図１及び図５に示すクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、３６０°の１回回転対称性を有するのみであり、従って、本出願における回転対称性を有さない。後者の場合、例えば、図６に示すクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、多角形の角数が５の５回回転対称性を有する。このクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状の角数は一般的には２〜１０である。また、この場合、複数のコア１１１の回転対称性とクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状の回転対称性は相異するが、前者の回転対称回数が後者の回転対称回数よりも小さくても、また、前者の回転対称回数が後者の回転対称回数よりも大きくても、どちらでもよい。

そして、このマルチコア光ファイバ１１では、図２、３、５、及び６に示すように、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の対称軸とクラッド１１２の外郭形状の対称軸とがファイバ中心に角度θだけずれて一致していない。複数のコア１１１の対称軸及びクラッド１１２の外郭形状の対称軸のうち少なくとも一方が複数の場合には、いずれの組合せの対称軸もずれて一致していない。直近の対称軸間のずれ角度θは、コア１１１の識別性を高める観点から、好ましくは３〜２７°である。

また、このマルチコア光ファイバ１１では、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の外郭及びクラッド１１２の外郭を含む形状が全体として回転対称性を有さない。つまり、複数のコア１１１の外郭及びクラッド１１２の外郭を含む形状が３６０°の１回回転対称性を有するのみであり、従って、本出願における回転対称性を有さない。この条件は、クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状が回転対称性を有さなければ満たされるが、クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状が回転対称性を有する場合であっても、複数のコア１１１の対称軸とクラッド１１２の外郭形状の対称軸とがずれて一致していないこととの組合せによって満たされ得ることとなる。

被覆層１２は、例えば合成樹脂で形成されている。被覆層１２は、例えば、紫外線硬化型のウレタンアクリル系樹脂で形成された単一層で構成されていてもよく、また、下層側のシリコーン樹脂層と上層側のナイロン樹脂層との積層体で構成されていてもよい。被覆層１２の厚さは例えば２５〜３９０μｍである。

以上の構成の実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線１０によれば、ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設された複数のコア１１１の対称軸とそれらの複数のコア１１１を被覆するクラッド１１２のファイバ横断面における鏡映対称に形成された外郭形状の対称軸とがいずれの組合せにおいても一致しておらず、また、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の外郭及びクラッド１１２の外郭を含む形状が回転対称性を有さないので、ファイバ横断面におけるクラッド１１２の外郭形状、つまり、最も視認性に優れるファイバ横断面におけるマルチコア光ファイバ１１の外郭形状に基づいて各コア１１１の位置が決まり、その結果、ファイバ端面観察によりコア１１１の識別を容易に行うことができる。従って、ドーパントのドープにより位置検出用コアや視認用マーカを形成した場合のような識別の困難性はなく、また、視認性に優れるエアホールを用いた場合のような水の浸入や光コネクタへの取付時の研磨液の浸入や研磨屑の堆積といった問題も生じない。

具体的には、図２に示すように、７個のコア１１１が、ファイバ中心の１個のコア１１１の周りに６個のコア１１１が三角格子を形成して正六角形を構成するように配設され、且つクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状がいわゆるＤ形に形成された構成では、ファイバ中心の１個のコア１１１を第１コア１１１とし、次にクラッド１１２の外郭の直線部分１１２ａに最も近い外側のコア１１１を第２コア１１１とし、残りの外側のコア１１１を反時計回りに順に第３〜第７コア１１１と識別することができる。

同様に、図３に示すように、９個のコア１１１が正方格子を形成して正方形を構成するように配設され、且つクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状がいわゆるＤ形に形成された構成では、ファイバ中心の１個のコア１１１を第１コア１１１とし、次にクラッド１１２の外郭の直線部分１１２ａに最も近い外側のコア１１１を第２コア１１１とし、残りの外側のコア１１１を反時計回りに順に第３〜第９コア１１１として識別することができる。

図５に示すように、７個のコア１１１が、ファイバ中心の１個のコア１１１の周りに６個のコア１１１が三角格子を形成して正六角形を構成するように配設され、且つクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状が円形の外周に１個の凹部１１２ｂを有する形状に形成された構成では、ファイバ中心の１個のコア１１１を第１コア１１１とし、次にクラッド１１２の外郭の凹部１１２ｂに最も近い外側のコア１１１を第２コア１１１とし、残りの外側のコア１１１を反時計回りに順に第３〜第７コア１１１として識別することができる。

図６に示すように、７個のコア１１１が、ファイバ中心の１個のコア１１１の周りに６個のコア１１１が三角格子を形成して正六角形を構成するように配設され、且つクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状が正五角形に形成された構成では、ファイバ中心の１個のコア１１１を第１コア１１１とし、次に７個のコア１１１の６本の対称軸及びクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状の５本の対称軸の組合せのうちずれ角度θが最も小さい外側のコア１１１を第２コア１１１とし、残りの外側のコア１１１を反時計回りに順に第３〜第７コア１１１として識別することができる。

実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線１０は、公知のマルチコア光ファイバ心線１０の製造方法において、プリフォームにおけるクラッド形成部を所定形状に形成加工することにより製造することができる。

実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線１０は、光導波路であるコア１１１を複数有し、そして、それらの複数のコア１１１のそれぞれに入力される信号光を伝送するように構成され、例えば情報通信等の分野において大容量のデータを同時伝送するような場合に用いられる。

（実施形態２）
図７は、実施形態２に係るマルチコア光ファイバ心線１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、実施形態１と同一符号を用いて示す。

実施形態２に係るマルチコア光ファイバ心線１０では、マルチコア光ファイバ１１は、複数のコア１１１とそれらの複数のコア１１１を被覆するクラッド１１２とさらにそれを被覆するサポート層１１３（外側層）との三層構造を有する。

クラッド１１２は、ドーパントがドープされていない或いは屈折率を低くするフッ素等のドーパントがドープされて相対的に低屈折率化されている。クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、典型的には図７に示す円形であるが、特にこれに限定されるものではない。クラッド１１２の外径は例えば１００〜１８０μｍである。

サポート層１１３は、屈折率を低くするフッ素等のドーパントがドープされてクラッド１１２よりもさらに相対的に低屈折率化されている。サポート層１１３のファイバ横断面における外郭形状、つまり、マルチコア光ファイバ１１のファイバ横断面の外郭形状は非円形であり、その最大外径は例えば１２５〜２００μｍである。サポート層１１３の厚さは例えば５〜２０μｍである。

サポート層１１３のファイバ横断面における外郭形状は、実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線１０におけるクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状と同様の構成を有する。つまり、サポート層１１３のファイバ横断面における外郭形状は非円形の鏡映対称に形成されている。具体的には、サポート層１１３のファイバ横断面における外郭形状は、直線部分１１３ａを有するいわゆるＤ形に形成されている。

そして、このマルチコア光ファイバ１１では、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の対称軸とサポート層１１３の外郭形状の対称軸とがファイバ中心に角度θだけずれて一致しておらず、また、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の外郭及びサポート層１１３の外郭を含む形状が全体として回転対称性を有さない。

従って、実施形態２に係るマルチコア光ファイバ心線１０によれば、ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設された複数のコア１１１の対称軸とそれらの複数のコア１１１の外側に配置されたサポート層１１３のファイバ横断面における鏡映対称に形成された外郭形状の対称軸とがいずれの組合せにおいても一致しておらず、また、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の外郭及びサポート層１１３の外郭を含む形状が回転対称性を有さないので、サポート層１１３のファイバ横断面における外郭形状、つまり、最も視認性に優れるファイバ横断面におけるマルチコア光ファイバ１１の外郭形状に基づいて各コア１１１の位置が決まり、その結果、ファイバ端面観察によりコア１１１の識別を容易に行うことができる。

その他の構成、及び作用効果は実施形態１と同一である。

なお、実施形態２では、マルチコア光ファイバ１１を、複数のコア１１１とそれらの複数のコア１１１を被覆するクラッド１１２とさらにそれを被覆するサポート層１１３との三層構造を有し、サポート層１１３のファイバ横断面における外郭形状が非円形の鏡映対称に形成された構成としたが、サポート層１１３のファイバ横断面における外郭形状が円形に形成され、図８に示すように、実施形態１と同様に外側層としてクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状が非円形の鏡映対称（直線部分１１２ａを有するいわゆるＤ形）に形成された構成であってもよい。この場合、クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状に基づいて各コア１１１の位置が決まり、その結果、端面観察によりコア１１１の識別を容易に行うことができる。

（実施形態３）
図９は、実施形態３に係るマルチコア光ファイバ心線１０を示す。実施形態３に係るマルチコア光ファイバ心線１０は、いわゆるダブルクラッド光ファイバ心線である。なお、実施形態１と同一名称の部分は、実施形態１と同一符号を用いて示す。

実施形態３に係るマルチコア光ファイバ心線１０では、マルチコア光ファイバ１１は、複数のコア１１１とそれらの複数のコア１１１を被覆する第１クラッド１１２（外側層）とさらにそれを被覆する第２クラッド１１４との三層構造を有する。

複数のコア１１１のそれぞれは、希土類元素（Ｅｒ、Ｙｂ、Ｎｄ）やゲルマニウム等のドーパントがドープされて相対的に高屈折率化されている。

第１クラッド１１２は、屈折率を低くするフッ素等のドーパントがドープされて相対的に低屈折率化されている。第１クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状、つまり、マルチコア光ファイバ１１のファイバ横断面の外郭形状は非円形であり、その最大外径は例えば１００〜１８０μｍである。

第１クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、実施形態１に係るマルチコア光ファイバ心線１０におけるクラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状と同様の構成を有する。つまり、第１クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は非円形の鏡映対称に形成されている。具体的には、第１クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状は、直線部分１１２ａを有するいわゆるＤ形に形成されている。

そして、このマルチコア光ファイバ１１では、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の対称軸と第１クラッド１１２の外郭形状の対称軸とがファイバ中心に角度θだけずれて一致しておらず、また、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の外郭及び第１クラッド１１２の外郭を含む形状が全体として回転対称性を有さない。

第２クラッド１１４は、例えばアクリル樹脂等で形成されて第１クラッド１１２よりもさらに相対的に低屈折率化されている。第２クラッド１１４のファイバ横断面における外郭形状、つまり、マルチコア光ファイバ１１のファイバ横断面における外郭形状は典型的には円形であり、その最大外径は例えば１２５〜２００μｍである。第２クラッド１１４の厚さは例えば５〜２０μｍである。

従って、実施形態３に係るマルチコア光ファイバ心線１０によれば、ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設された複数のコア１１１の対称軸とそれらの複数のコア１１１を被覆する第１クラッド１１２のファイバ横断面における鏡映対称に形成された外郭形状の対称軸とがいずれの組合せにおいても一致しておらず、また、ファイバ横断面において、複数のコア１１１の外郭及び第１クラッド１１２の外郭を含む形状が回転対称性を有さないので、第１クラッド１１２のファイバ横断面における外郭形状に基づいて各コア１１１の位置が決まり、その結果、ファイバ端面観察によりコア１１１の識別を容易に行うことができる。

実施形態３に係るマルチコア光ファイバ心線１０は、信号光の光導波路であるコア１１１を複数有すると共に励起光の光導波路である第１クラッド１１２を有し、そして、それらの複数のコア１１１のそれぞれに入力される信号光を伝送し、また、第１クラッド１１２に入力される励起光による誘導放出によってコア１１１を伝搬する信号光を増幅するように構成され、例えば情報通信等の分野において大容量のデータを増幅して同時伝送するような場合に用いられる。

その他の構成、及び作用効果は実施形態１と同一である。

本発明はマルチコア光ファイバについて有用である。

１０ マルチコア光ファイバ心線
１１ マルチコア光ファイバ
１１１ コア
１１２ （第１）クラッド（外側層）
１１２ａ 直線部分
１１２ｂ 凹部
１１３ サポート層（外側層）
１１３ａ 直線部分
１１４ 第２クラッド
１２ 被覆層

Claims (5)

1. ファイバ横断面において鏡映対称を構成するように配設された複数のコアと、
   前記複数のコアの外側に配置され且つファイバ横断面における外郭形状が鏡映対称に形成された外側層と、
   を有するマルチコア光ファイバであって、
   ファイバ横断面において、前記複数のコアの対称軸と前記外側層の外郭形状の対称軸とが一致しておらず、且つ前記複数のコアの外郭及び前記外側層の外郭を含む形状が回転対称性を有さないマルチコア光ファイバ。
2. 請求項１に記載されたマルチコア光ファイバにおいて、
   前記外側層が前記複数のコアを被覆するクラッドであるマルチコア光ファイバ。
3. 請求項１又は２に記載されたマルチコア光ファイバにおいて、
   前記外側層のファイバ横断面における外郭形状が前記マルチコア光ファイバのファイバ横断面の外郭形状であるマルチコア光ファイバ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたマルチコア光ファイバにおいて、
   前記複数のコアは、１個のコアの周りに６個のコアが三角格子を形成して正六角形を構成するように配設された７個のコアを含むマルチコア光ファイバ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載されたマルチコア光ファイバにおいて、
   前記外側層のファイバ横断面における外郭形状の対称軸が１本であるマルチコア光ファイバ。

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