JP2014106253A - バンドル型マルチコアファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】 細径化される場合であってもクロストークを抑制することができるバンドル型マルチコアファイバを提供する。
【解決手段】 バンドル型マルチコアファイバ１は、コア１１とコア１１の外周面を囲むクラッド１２とクラッド１２の外周面を被覆する被覆層１３とを有する複数の光ファイバ１０を備え、複数の光ファイバ１０は互いに結束され、被覆層１３の屈折率ｎ_３はクラッド１２の屈折率ｎ_２以下とされることを特徴とする。この様な構成により、互いに隣り合う光ファイバ１０のクラッド１２間に位置する被覆層１３が仮想のコアとして働くことを抑制することができ、互いに隣り合う光ファイバ１０における被覆層１３を介したクロストークの発生を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、細径化される場合であってもクロストークを抑制することができるバンドル型マルチコアファイバに関する。

近年、光ファイバ通信システムの普及に伴い、伝送される情報量が飛躍的に増大している。このような伝送される情報量の増大に伴い、複数のコアの外周面が１つのクラッドにより囲まれたマルチコアファイバの研究がなされている（下記非特許文献１参照）。

また、マルチコアファイバの他の形態として、既存の単芯の光ファイバを束ねて成るバンドル型のマルチコアファイバが提案されている（下記非特許文献２参照）。このような単芯の光ファイバが多数バンドルされたバンドル型のマルチコアファイバによれば、一つのクラッド内に複数のコアを配置する必要が無く、広く普及している単芯の光ファイバを用いることができるため、製造が容易であるというメリットを有している。

Ｋ． Ｍｕｋａｓａ ｅｔ ａｌ．， "Ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ ｆｏｒ ｓｐａｃｅ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，" Ｋｏｒｅａ−Ｊａｐａｎ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｂｅｙｏｎｄ １００Ｇ， ＴｈＢ４， Ｊｅｊｕ Ｇｒａｎｄ Ｈｏｔｅｌ， Ｋｏｒｅａ， ２０１１ Ｋ． Ｈｏｇａｒｉ ｅｔ ａｌ．， "Ｎｏｂｅｌ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃａｂｌｅ ｗｉｔｈ Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ，" Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．２６， Ｎｏ． １７ （２００８）

ところで、通常光ファイバは、コアと、コアの外周面を囲むクラッドと、クラッドの外周面を被覆する被覆層を有している。この被覆層は、通常、クラッドよりも高い屈折率とされ、クラッドの保護層としての機能の他、クラッドを伝播する不要な光を吸収する機能を有している。

しかし、特許文献２に記載のバンドル型のマルチコアファイバを細径化するために、結束されるそれぞれの光ファイバのクラッドの外径や被覆層の厚さを小さくすると、被覆層が仮想のコアとして働く場合があり、この場合、互いに隣り合う単芯の光ファイバにおいて、被覆層を介したクロストークが生じる場合があるということが、本発明者等により見出された。

そこで、本発明は、細径化される場合であってもクロストークを抑制することができるバンドル型マルチコアファイバを提供することを目的とする。

本発明のバンドル型マルチコアファイバは、コアと前記コアの外周面を囲むクラッドと前記クラッドの外周面を被覆する被覆層とを有する複数の光ファイバを備え、前記複数の光ファイバは互いに結束され、前記被覆層の屈折率は前記クラッドの屈折率以下とされることを特徴とするものである。

このようなバンドル型マルチコアファイバによれば、互いに隣り合う光ファイバのクラッド間に位置する被覆層が仮想のコアとして働くことを抑制することができる。従って、バンドル型マルチコアファイバの細径化のために、それぞれの光ファイバのクラッドの外径が小さくされたり、被覆層が薄くされる場合であっても、互いに隣り合う光ファイバにおける被覆層を介したクロストークの発生を抑制することができる。こうして本発明のバンドル型マルチコアファイバは、細径化される場合であっても全体としてクロストークを抑制することができるのである。

また、前記被覆層の屈折率は、前記クラッドの屈折率より低くされることが好ましい。

被覆層の屈折率がクラッドの屈折率よりも低くされることにより、被覆層が、仮想のコアとされないばかりか、互いに隣り合う光ファイバのクラッド間におけるクロストークのバリア層として機能することができる。従って、よりクロストークを抑制することができる。

また、前記クラッドに対する前記被覆層の比屈折率差が−１０％以上−１．５％以下であることが好ましい。

比屈折率差が−１．５％以下であれば、クラッドと被覆層の屈折率の波長依存性および温度依存性の違いによらず常に被覆の屈折率をクラッドの屈折率より低くすることが可能になる。また、クラッドに対する被覆層の屈折率差が−１０％以上であれば、クラッド厚を適切に設定することにより高次モードの過度の閉じこめを防ぐことが可能になり、コアの光学特性を変えない設計を行うことが可能になる。また、一般的には、被覆の屈折率が１．３以上１．４４以下であれば、上記比屈折率差を満足することが可能である。

また、前記クラッドの外径が３０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。

クラッドの外径が３０μｍ以上であれば、クラッド径が細くなることによる損失増加を抑制することが可能になる。また、必要な機械的強度を確保することが可能になる。また、クラッドの外径が５０μｍ以下とされることで、通常の１２５μｍ外径のものに比べて収容径を小さくすることが可能になる。

また、前記被覆層の厚みが５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。

被覆層の厚みが５μｍ以上であれば、十分に被覆層の厚みを確保でき、被覆層の厚みが５０μｍ以下であれば、クラッドと被覆層とにおける光の閉じ込め力が大きくなり過ぎずに、高次モードの光を逃げやすくすることができる。

また、互いに隣り合う前記光ファイバにおけるそれぞれの前記コアと前記クラッドとの屈折率差が互いに異なることが好ましい。

このように屈折率差が異なることにより、互いに隣り合う光ファイバにおける光の伝搬条件を異ならすことができ、よりクロストークを小さくすることができる。

また、前記複数の光ファイバは、前記クラッドの屈折率以下の屈折率を有する樹脂により囲まれて結束されることが好ましい。

このような樹脂により結束されれば、たとえ結束用の樹脂の一部が光ファイバ間に入り込むことがあっても、当該樹脂を仮想のコアとして、互いに隣り合う光ファイバでクロストークが生じることを防止することができる。

この場合さらに、前記複数の前記光ファイバを囲む前記樹脂の屈折率は、前記被覆層の屈折率よりも低くされることが好ましい。

このような樹脂により結束されれば、たとえ結束用の樹脂の一部が光ファイバ間に入り込むことがあっても、クロストークが生じることをより防止することができる。

また、前記コアには活性元素が非添加とされることとしても良く、この場合、バンドル型マルチコアファイバを通信における光信号の長距離伝送用途に用いることができる。そしてこの場合、波長が１５５０ｎｍの光が前記コアを伝播する場合に、クロストークが１０００ｍあたり−３０ｄＢ以下とされることが好ましい。

また、前記コアには活性元素が添加されていることとしても良く、この場合、バンドル型マルチコアファイバをバンドル型増幅用マルチコアファイバとすることができる。そしてこの場合、波長が１５５０ｎｍの光が前記コアを伝播する場合に、クロストークが１０ｍあたり−３０ｄＢ以下とされることが好ましい。

以上のように、本発明によれば、細径化される場合であってもクロストークを抑制することができるバンドル型マルチコアファイバが提供される。

本発明の実施形態に係るバンドル型マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面図である。 図１に示す光ファイバの様子を示す図である。 コア間距離と結合定数との関係を被覆層の屈折率毎に示す図である。 図１に示すバンドル型マルチコアファイバを用いた光ファイバ増幅器を示す図である。 バンドル型マルチコアファイバの変形例を図１と同様に示す図である。 実施例１、比較例１におけるクロストークの様子を示す図である。 実施例２、比較例２におけるクロストークの様子を示す図である。

以下、本発明に係るバンドル型マルチコアファイバ（以下、マルチコアファイバと呼ぶ場合がある）の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、ぞれぞれの図に記載のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。

図１は、本実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面図である。図１に示すようにマルチコアファイバ１は、互いに結束された複数の光ファイバ１０と、それぞれの光ファイバ１０を結束するシース１５とを備えている。なお、本実施形態では、光ファイバ１０が６本とされている。

図２は、図１に示す光ファイバ１０の様子を示す図である。具体的には、図２（Ａ）は、図１に示す光ファイバ１０の長手方向に垂直な断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す光ファイバ１０の径方向での屈折率分布を示す図である。

図２（Ａ）に示すように、光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１の外周面を隙間なく囲むクラッド１２と、クラッド１２の外周面を被覆する被覆層１３とを備える。本実施形態では、コア１１のモードフィールド直径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）は例えば波長１５５０ｎｍにおいて５μｍ以上１０μｍ以下とされ、クラッド１２の外径は例えば３０μｍ以上５０μｍ以下とされる。クラッド１２の外径が３０μｍ以上とされることで、伝送損失の増加を抑制することができると共に、必要な機械的強度を確保することができる。また、クラッド１２の外径が５０μｍ以下とされることで、クラッド径１２５μｍの従来構造ファイバでは実現不可能な小径での収納を実現することができる。

また、被覆層１３の厚みは例えば５μｍ以上５０μｍ以下とされる。被覆層１３は、通常、塗布した紫外線硬化性樹脂等といった未硬化状態の樹脂を硬化させることで形成する。このため被覆層１３の厚みには、部位によるばらつきが生じやすい。しかし、被覆層１３の厚みが５μｍ以上であれば、どの部位においても十分に被覆層１３の厚みを確保できる。また、被覆層１３の厚みが５０μｍ以下であれば、クラッド１２と被覆層１３とにおける光の閉じ込め力が大きくなり過ぎずに、伝播する光のうち高次モードの光を逃げやすくすることができ、それぞれの光ファイバ１０を高次モードの光が伝播することを抑制することができる。

上記のようにクラッド１２の外径が３０μｍ以上５０μｍ以下とされ、被覆層１３の厚みが被覆層１３の厚みは例えば５μｍ以上５０μｍ以下とされると、互いに隣り合う光ファイバ１０のコア１１の中心間距離（コア間距離）は、４０μｍ以上１５０μｍ以下とされる。

また、図２（Ｂ）に示すように、クラッド１２の屈折率ｎ_２はコア１１の屈折率ｎ_１よりも低くされている。さらに、被覆層１３の屈折率ｎ_３はクラッド１２の屈折率ｎ_２以下とされ、本実施形態ではクラッド１２の屈折率ｎ_２よりも低くされている。コア１１とクラッド１２の比屈折率差は、光ファイバの用途に応じて大きく異なる。一般的は、伝送用シングルモードファイバの場合は、０．３５％前後、増幅用光ファイバの場合は０．９％前後であることが多い。クラッド１２には、シリカガラス（ＳｉＯ_２）が広く用いられる。必要に応じて塩素やフッ素といったドーパントが添加される。ドーパントを添加された場合のクラッドのシリカガラスに対する比屈折率差は−０．３％以上０．１％以下であることが一般的である。また、被覆層１３の屈折率ｎ_３は、例えばクラッド１２の屈折率ｎ_２が１．４５６である場合に、例えば１．３以上１．４５以下とされる。つまり、クラッド１２と被覆層１３との比屈折率差（ｎ_３ ^２−ｎ_２ ^２）／ｎ_３ ^２は、例えば−１０%以上−１．５％以下とされる。クラッド１２に対する被覆層１３の比屈折率差が−１．５％以下であれば、クラッドと被覆層の屈折率の波長依存性および温度依存性の違いによらず常に被覆の屈折率をクラッドの屈折率より低くすることが可能になる。また、クラッドに対する被覆層の屈折率差が−１０％以上であれば、クラッド厚を適切に設定することにより高次モードの過度の閉じこめを防ぐことが可能になり、コアの光学特性を変えない設計を行うことが可能になる。

なお、コア１１には、活性元素が添加されていても良い。この場合、それぞれの光ファイバ１０は増幅用光ファイバとされ、マルチコアファイバ１はバンドル型増幅用マルチコアファイバとされる。この活性元素は励起光を吸収することで励起状態とされる元素であり、イッテルビウム（Ｙｂ）、ネオジウム（Ｎｄ）、エルビウム(Ｅｒ)、プラセオジウム（Ｐｒ）、ツリウム（Ｔｍ）等の希土類元素を挙げることができる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、Ｂｉ（ビスマス）を挙げることができる。さらに、活性元素として、Ｔｉ(チタン)、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の遷移金属を挙げることができる。

また、シース１５は、複数の光ファイバ１０を結束する限りにおいて特に限定されないが、例えば紫外線硬化樹脂から成る。またシース１５の屈折率は、例えばその屈折率がクラッド１２の屈折率ｎ_２以下であることが好ましく、被覆層１３の屈折率ｎ_３の屈折率より小さいことが好ましい。シース１５の屈折率がこのように低くされる場合、仮にシース１５を構成する樹脂が光ファイバ１０の間に入り込む場合があっても、シース１５が仮想のコアとされることが無く、この仮想のコアを介したクロストークを防止することができる。このように複数の光ファイバ１０を結束するシース１５を形成するには、例えば、押し出し成型によりシース１５を形成すればよい。

ここで、コア間距離と被覆層１３の関係について説明する。まず、コアとクラッドとから成り、クラッドの外径が４０μｍで屈折率が１．４５６であって、コアのクラッドに対する比屈折率差が１％であり、カットオフ波長が０．９１μｍである光ファイバ素線を想定した。そして、この光ファイバ素線が、屈折率が１．３０，１．４０，１．４５４，１．４５６，１．４５８である被覆層で被覆されるそれぞれの場合について、被覆層の屈折率ごとにコア間距離と結合定数との関係を調べた。

図３は、コア間距離と結合定数との関係を被覆層の屈折率毎に示す図である。図３に示すように、被覆層の屈折率が低くなるほど結合定数が低くなり、同じ結合定数であれば被覆層の屈折率が低くなるほどコア間距離を小さくすることができることが分かる。また、被覆層の屈折率が１．４５６から１．４５８へ変化する場合の結合定数の変化は、被覆層の屈折率が１．４５４から１．４５６へ変化する場合の結合定数の変化よりも大きいことが分かる。つまり、被覆層の屈折率がクラッドの屈折率（１．４５６）よりも高くなると、結合定数が急激に大きくなることが分かる。また、結合定数がある値に定められる場合、被覆層の屈折率がクラッドの屈折率（１．４５６）よりも高くなると、コア間距離を急激に大きくしなければならないことが分かる。上記のように本実施形態のマルチコアファイバ１では、被覆層の屈折率がクラッドの屈折率以下とされるため、被覆層の屈折率がクラッドの屈折率より高い場合と比べて、結合定数が抑えられており、細線化してもクロストークが抑えられることが分かる。

このようなマルチコアファイバ１のそれぞれの光ファイバ１０のコア１１に信号光が入射すると、信号光はそれぞれのコア１１を伝播する。このとき上記のように被覆層１３の屈折率ｎ_３が、クラッド１２の屈折率ｎ_２以下とされるため、互いに隣り合う光ファイバ１０のクラッド１２間に位置する被覆層１３が仮想のコアとして働くことを抑制できる。また、本実施形態におけるそれぞれの光ファイバ１０の被覆層１３の屈折率ｎ_３は、クラッド１２の屈折率より低くされている。このため被覆層１３が、上記のように仮想のコアとして働かないばかりか、互いに隣り合う光ファイバ１０のクラッド１２間におけるクロストークのバリア層として機能することができる。従って、マルチコアファイバ１の細径化のために、それぞれの光ファイバ１０のクラッド１２の外径が小さくされたり、被覆層１３が薄くされたりする場合であっても、互いに隣り合う光ファイバ１０における被覆層１３を介したクロストークを抑制することができる。こうして、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、細径化される場合であってもクロストークを抑制することができる。

なお、マルチコアファイバ１は、通信における伝送用途に用いられることができる。この場合、数百ｍから１万ｍ程度の長さで使用され、１０００ｍあたり−３０ｄＢ以下のクロストークであれば十分に実用可能である。

また、上記のようにコア１１に活性元素が添加され、マルチコアファイバ１がバンドル型増幅用マルチコアファイバとされる場合においては、１０ｍ程度の長さで使用され、１０ｍあたり−３０ｄＢ以下のクロストークであれば十分に実用可能である。この場合コア１１に信号光および励起光が入射すると、活性元素は励起光を吸収して励起状態とされる。そして、励起状態の活性元素が信号光により誘導放出を起こすことで、信号光は増幅される。この場合であっても、上記と同様にして互いに隣り合う光ファイバ１０における被覆層１３を介したクロストークを防止することができる。従って、細径化される場合であってもクロストークを抑制することができる。

なお、マルチコアファイバ１において、コア１１とクラッド１２との屈折率差が、互いに隣り合う光ファイバ１０において互いに異なるようにしても良い。このように屈折率差が異なることにより、互いに隣り合う光ファイバ１０における光の伝搬条件を異ならすことができ、よりクロストークを小さくすることができる。また、それぞれの被覆層１３の屈折率が、互いに隣り合う光ファイバ１０において互いに異なるようにしても良い。

次に、図１に示すマルチコアファイバ１を用いた光ファイバ増幅器について説明する。

図４は、図１に示すマルチコアファイバ１を用いた光ファイバ増幅器を示す図である。図４に示すように光ファイバ増幅器５は、マルチコアファイバ１と、マルチコアファイバ１のそれぞれの光ファイバ１０に対応する複数の入力部２０と、マルチコアファイバ１のそれぞれの光ファイバ１０に対応する複数の出力部３０と、制御部４０とを主な構成として備える。なお、理解の容易のため、図４において電気信号が伝導する信号線は破線で示されている。

光ファイバ増幅器５に用いられるマルチコアファイバ１のそれぞれの光ファイバ１０のコア１１には活性元素が添加されており、マルチコアファイバ１は上記のバンドル型増幅用マルチコアファイバとされている。この活性元素としては、例えばエルビウムとされる。

それぞれの入力部２０は、アイソレータ２１と、励起光を出射する励起光源２３と、アイソレータ２１から出射する信号光および励起光源２３から出射する励起光をマルチコアファイバ１のそれぞれの光ファイバ１０に接続される光ファイバ２５に入射するＷＤＭカプラ（Wavelength Division Multiplexing Coupler）２２とを備える。

アイソレータ２１は、入射する信号光をマルチコアファイバ１側に出射して、これとは逆側に伝播する光を損失させる。

励起光源２３は、マルチコアファイバ１におけるそれぞれの光ファイバ１０のコア１１に添加される活性元素に吸収される波長の励起光を出射する。この励起光の波長は、上記のように活性元素がエルビウムである場合、例えば１４８０ｎｍとされる。

ＷＤＭカプラ２２は、アイソレータ２１から出射する信号光および励起光源２３から出射する励起光をマルチコアファイバ１のそれぞれの光ファイバ１０に接続される光ファイバ２５に入射する。

また、それぞれの出力部３０は、ＷＤＭカプラ３２と、アイソレータ３１と、光検出部３３とを備える。

ＷＤＭカプラ３２は、マルチコアファイバ１の光ファイバ１０に接続される光ファイバ３５に接続されており、光ファイバ３５を介してマルチコアファイバ１の光ファイバ１０から出射する信号光の一部を分離する。

アイソレータ３１は、ＷＤＭカプラ３２から出射する信号光が入射して、入射する信号光を出力側の光ファイバ３４に出射する。

光検出部３３は、ＷＤＭカプラ３２により分離された信号光を電気信号に変換する光電変換素子から構成される。この光電変換素子としては、例えばフォトダイオードを挙げることができる。そして、光検出部３３は、ＷＤＭカプラ３２で分離された信号光の強度に基づいた電気的信号を制御部４０に出力する。

制御部４０は、比較器や、論理ゲート、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成されており、光検出部３３から受ける信号に基づいた制御信号を生成し、この制御信号を励起光源２３に出力する。

次に、光ファイバ増幅器５の動作について説明する。

まず、図４に示すそれぞれの光ファイバ２４から出射する信号光が、それぞれの入力部２０において、のアイソレータ２１、ＷＤＭカプラ２２、光ファイバ２５を介してマルチコアファイバ１におけるそれぞれの光ファイバ１０のコア１１に入射する。また、それぞれの入力部２０において、励起光源２３から出射する励起光が、ＷＤＭカプラ、光ファイバ２５を介してマルチコアファイバ１におけるそれぞれの光ファイバ１０のコア１１に入射する。

光ファイバ１０のコア１１に入射した励起光は、コア１１に添加されている活性元素に吸収され、活性元素は励起状態とされる。そして、励起された活性元素は、信号光により誘導放出を起こし、この誘導放出により信号光が増幅されて、光ファイバ１０から出射する。このとき上記のようにマルチコアファイバ１において、クロストークが抑制されるので、光ファイバ１０からはクロストークが抑制された光が出射する。

光ファイバ１０から出射した増幅された信号光は、それぞれの出力部３０において、光ファイバ３５、ＷＤＭカプラ３２、アイソレータ３１を介して、それぞれの光ファイバ３４から出射する。このとき、それぞれのＷＤＭカプラ３２を信号光が通過するとき、その一部が分離されて光検出部３３に入射する。光検出部３３では、入射した光の強度に基づいた電気信号が生成され、この電気信号が制御部に入力する。つまり、出射する信号光の強度に応じた電気信号が制御部に入力する。制御部は、光検出部３３から入力する電気信号の強度に応じて、励起光源２３を制御する。具体的には、光検出部３３から入力する電気信号が、光検出部３３に入射する光の強度が大きいことを示す信号であれば、制御部４０は対応する励起光源２３を制御してこの励起光源２３から出射する励起光の強度を小さくする。一方、光検出部３３から入力する電気信号が、光検出部３３に入射する光の強度が小さいことを示す信号であれば、制御部４０は対応する励起光源２３を制御してこの励起光源２３から出射する励起光の強度を大きくする。こうして、信号光の増幅率が一定とされる。

このように本実施形態の光ファイバ増幅器５によれば、クロストークが抑制された状態で、信号光を増幅することができる。

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、マルチコアファイバ１における光ファイバ１０の数を６つとしたが、光ファイバ１０の数は複数であれば６つ以外であっても良い。図５は、光ファイバ１０が１４本結束されて例を示す図である。図１のマルチコアファイバ１や図５のマルチコアファイバ２のように、結束される光ファイバ１０は、互いに隣り合う３本の光ファイバ１０の中心を結ぶ線が正三角形となるように細密充填されて結束されることが好ましい。

また、上記実施形態では、複数の光ファイバ１０がシース１５で囲まれる構成としたが、それぞれの光ファイバ１０の隙間がシース１５を同様の樹脂で埋められてもよい。また、シース１５の屈折率は、光ファイバ１０のクラッド１２の屈折率以下とされることが好ましく、被覆層１３の屈折率より低いことが更に好ましいが、被覆層１３やクラッド１２の屈折率より高くても良い。更に複数の光ファイバ１０は、シース１５を用いた結束以外の方法により結束されても良い。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。

（実施例１）
エルビウムが添加され直径が３．３２μｍで屈折率が１．４７１であるコアと、外径が３５μｍで屈折率が１．４５６のクラッドと、厚みが５μｍで屈折率が１．４の紫外線硬化樹脂からなる被覆層とで構成される長さ７ｍの増幅用光ファイバを６本準備した。これらの増幅用光ファイバのエルビウムによる励起光（波長１４８０ｎｍ）の吸収は、１３ｄＢ／ｍであった。次に準備した６本の増幅用光ファイバを図１に示すように結束してバンドル型増幅用マルチコアファイバを作製した。そして、このバンドル型増幅用マルチコアファイバを用いて、図４に示す光ファイバ増幅器を作製した。

次に、励起光源から波長１４８０ｎｍ帯の励起光をそれぞれの増幅用光ファイバのコアに入射すると共に、波長がそれぞれ１５４７ｎｍ，１５４８ｎｍ，１５４９ｎｍ，１５５０ｎｍ，１５５１ｎｍ，１５５２ｎｍである信号光をそれぞれの別々の増幅用光ファイバに入射した。このとき制御部により励起光の強度を調整して、入射する信号光のパワー（−１６ｄＢｍ）に対して、それぞれの増幅用光ファイバの利得が１６ｄＢになるようにした。

次に波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した増幅用光ファイバから出射する信号光のスペクトルを測定した。この結果を図６に示す。図６において、実線が本実施例で測定された各波長の光の強度を示している。図６に示すように、波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した増幅用光ファイバからは、他の増幅用光ファイバに入射した信号光の波長の光が−４０ｄＢｍ以下で出射する結果となり、検出限界以下となった。従って、クロストークが−４０ｄＢ以下となった。

（比較例１）
被覆層の屈折率をクラッドの屈折率より高い１．４５８としたこと以外は、実施例１と同様にバンドル型増幅用マルチコアファイバを作製して、このバンドル型増幅用マルチコアファイバを用いて、実施例１と同様に図４に示す光ファイバ増幅器を作製した。

次に、実施例１と同様にして、それぞれの増幅用光ファイバに信号光と励起光を入射して、実施例１と同様に波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した増幅用光ファイバから出射する信号光のスペクトルを測定した。この結果を図６に示す。図６において、破線が本比較例で測定された各波長の光の強度を示している。なお、図６において、本例で示す破線の一部が実施例１で示す実線と重なっている。図６に示すように波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した増幅用光ファイバからは、他の増幅用光ファイバに入射した信号光の波長の光が検出され、最大で−３１ｄＢｍの大きさとなった。従って、クロストークが−３１ｄＢとなった。

実施例１、比較例１から明らかなように、バンドル型増幅用マルチコアファイバにおいて、それぞれの増幅用光ファイバの被覆層の屈折率がクラッドの屈折率以下とされることで、クロストークが−３１ｄＢから−４０ｄＢ以下となり、本発明の構成により、クロストークが抑制されることが確認された。なお、この結果から１０ｍ当たりのクロストークは−３０ｄＢ以下になり、上記のように光の増幅に用いられる光ファイバは１０ｍ程度の長さで使用されることから、本実施例のバンドル型増幅用マルチコアファイバは光の増幅用途において十分に実用可能であることが分かった。

（実施例２）
希土類元素等の活性元素が添加されず直径が３．３２μｍで屈折率が１．４７１であるコアと、外径が３７μｍで屈折率が１．４５６のクラッドと、厚みが７μｍで屈折率が１．４の紫外線硬化樹脂からなる被覆層とで構成される長さ１．５６ｋｍの光ファイバを６本準備した。次に準備した６本の光ファイバを図１に示すように結束してバンドル型マルチコアファイバを作製した。

次に、波長がそれぞれ１５４７ｎｍ，１５４８ｎｍ，１５４９ｎｍ，１５５０ｎｍ，１５５１ｎｍ，１５５２ｎｍである信号光をそれぞれの別々の光ファイバに入射した。このとき入射する信号光の強度を−９．５ｄＢｍとした。

次に波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した光ファイバから出射する信号光のスペクトルを測定した。この結果を図７に示す。図７において、実線が本実施例で測定された各波長の光の強度を示している。図７に示すように、波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した光ファイバからは、他の光ファイバに入射した信号光の波長の光が−５１ｄＢｍ以下の大きさで出射する結果となった。従って、クロストークが−４１ｄＢ以下となった。

（比較例２）
被覆層の屈折率をクラッドの屈折率より高い１．４５８としたこと以外は、実施例２と同様にバンドル型マルチコアファイバを作製した。

次に、実施例２と同様にして、それぞれの光ファイバに信号光を入射して、実施例２と同様に波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した光ファイバから出射する信号光のスペクトルを測定した。この結果を図７に示す。図７において、破線が本比較例で測定された各波長の光の強度を示している。なお、図７において、本例で示す破線の一部が実施例１で示す実線と重なっている。図７に示すように波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した光ファイバからは、他の光ファイバに入射した信号光の波長の光が検出され、最大で−３８ｄＢｍの大きさとなった。従って、クロストークが−２８ｄＢとなった。

実施例２、比較例２から明らかなように、バンドル型マルチコアファイバにおいて、それぞれの光ファイバの被覆層の屈折率がクラッドの屈折率以下とされることで、クロストークが−２８ｄＢから−４１ｄＢとなり、本発明の構成により、コアに活性元素が添加されない場合であっても、クロストークが抑制されることが確認された。なお、この結果から１０００ｍ当たりのクロストークは−３０ｄＢ以下になり、本実施例の光ファイバは１０００ｍ程度の長さから使用されることから、本実施例のバンドル型マルチコアファイバは十分に伝送用途において実用可能であることが分かった。

（実施例３）
エルビウムが添加され直径が６μｍで屈折率が１．４９であるコアと、外径が３７μｍで屈折率が１．４５６のクラッドと、厚みが７μｍで屈折率が１．４の紫外線硬化樹脂からなる被覆層とで構成される長さ７ｍの増幅用光ファイバを６本準備した。これらの増幅用光ファイバが伝播する光のモードはＬＰ０１モード及びＬＰ１１モードであり、エルビウムによる励起光のＬＰ０１モードの吸収は、１３ｄＢ／ｍであった。次に、実施例１と同様にして、準備した６本の増幅用光ファイバを図１に示すように結束してバンドル型増幅用マルチコアファイバを作製した。そして、このバンドル型増幅用マルチコアファイバを用いて、実施例１と同様にして、図４に示す光ファイバ増幅器を作製した。ただし、入力部及び出力部にそれぞれモード合分波デバイスを装着し、入力部からＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光が信号光としてそれぞれの増幅用光ファイバに入射するようにし、出力部からＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光が分波して出力できるようにした。本実施例におけるそれぞれのモード合分波デバイスによる信号光の損失は１．５ｄＢである。

次に、励起光源から波長１４８０ｎｍ帯の励起光をそれぞれの増幅用光ファイバのコアに入射すると共に、波長がそれぞれ１５４７ｎｍ，１５４８ｎｍ，１５４９ｎｍ，１５５０ｎｍ，１５５１ｎｍ，１５５２ｎｍでありＬＰ０１モードの光およびＬＰ１１モードの光を含む信号光をそれぞれの別々の増幅用光ファイバに入射した。このとき制御部により励起光の強度を調整して、入射する信号光のパワー（−１６ｄＢｍ）に対して、それぞれの増幅用光ファイバにおけるＬＰ０１モードの光の利得が１６ｄＢになるようにした。

次に、実施例１と同様にして、波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した増幅用光ファイバから出射する信号光のスペクトルを測定した。この結果、波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した増幅用光ファイバからは、他の増幅用光ファイバに入射した信号光の波長の光が、ＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光について共に−４０ｄＢｍ以下の大きさで出射する結果となり、検出限界以下となった。

（比較例３）
被覆層の屈折率をクラッドの屈折率より高い１．４５８としたこと以外は、実施例３と同様にバンドル型増幅用マルチコアファイバを作製して、このバンドル型増幅用マルチコアファイバを用いて、実施例３と同様に図４に示す光ファイバ増幅器を作製した。

次に、実施例３と同様にして、それぞれの増幅用光ファイバにＬＰ０１モードの光およびＬＰ１１モードの光を含む信号光と励起光を入射して、実施例３と同様に波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した増幅用光ファイバから出射する信号光のスペクトルを測定した。この結果、波長が１５４７ｎｍの信号光を入射した増幅用光ファイバから他の増幅用光ファイバに入射した信号光の波長の光が検出され、ＬＰ０１モードの光の大きさが−３２ｄＢｍとなり、ＬＰ１１モードの光の大きさが−２８ｄＢｍとなった。

実施例３、比較例３から明らかなように、ＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光を伝播するバンドル型増幅用マルチコアファイバにおいて、それぞれの増幅用光ファイバの被覆層の屈折率がクラッドの屈折率以下とされることで、クロストークは、ＬＰ０１モードの光について−３２ｄＢから−４０ｄＢ以下となり、ＬＰ１１モードの光について−２８ｄＢから−４０ｄＢ以下となり、本発明の構成により、クロストークが抑制されることが確認された。なお、この結果から１０ｍ当たりのクロストークは、ＬＰ０１モードの光及びＬＰ０２モードの光のそれぞれにおいて−３０ｄＢ以下になり、上記のように光の増幅に用いられる光ファイバは１０ｍ程度の長さで使用されることから、本実施例のバンドル型増幅用マルチコアファイバは光の増幅用途において十分に実用可能であることが分かった。

以上の実施例及び比較例から本発明により、クロストークが抑制されることが確認された。

以上説明したように、本発明によれば、細径化される場合であってもクロストークを抑制することができるバンドル型マルチコアファイバが提供され、光通信用ケーブルや光の増幅を行う機器等に良好に利用することができる。

１，２・・・バンドル型マルチコアファイバ（バンドル型増幅用マルチコアファイバ）
５・・・光ファイバ増幅器
１０・・・光ファイバ（増幅用光ファイバ）
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１３・・・被覆層
１５・・・シース
２０・・・入力部
２１・・・アイソレータ
２２・・・ＷＤＭカプラ
２３・・・励起光源
３０・・・出力部
３１・・・アイソレータ
３２・・・ＷＤＭカプラ
３３・・・光検出部
４０・・・制御部

Claims (12)

1. コアと前記コアの外周面を囲むクラッドと前記クラッドの外周面を被覆する被覆層とを有する複数の光ファイバを備え、
   前記複数の光ファイバは互いに結束され、
   前記被覆層の屈折率は前記クラッドの屈折率以下とされる
   ことを特徴とするバンドル型マルチコアファイバ。
2. 前記被覆層の屈折率は、前記クラッドの屈折率より低くされる
   ことを特徴とする請求項１に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
3. 前記クラッドに対する前記被覆層の比屈折率差が−１０％以上−１．５％以下である
   ことを特徴とする請求項２に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
4. 前記クラッドの外径が３０μｍ以上５０μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
5. 前記被覆層の厚みが５μｍ以上５０μｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
6. 互いに隣り合う前記光ファイバにおけるそれぞれの前記コアと前記クラッドとの屈折率差が互いに異なる
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
7. 前記複数の光ファイバは、前記クラッドよりも屈折率の低い樹脂により囲まれて結束される
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
8. 前記複数の前記光ファイバを囲む前記樹脂の屈折率は、前記被覆層の屈折率よりも低くされる
   ことを特徴とする請求項７に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
9. 前記コアには活性元素が非添加とされる
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
10. 波長が１５５０ｎｍの光が前記コアを伝播する場合に、クロストークが１０００ｍあたり−３０ｄＢ以下とされる
    ことを特徴とする請求項９に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
11. 前記コアには活性元素が添加されている
    ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のバンドル型マルチコアファイバ。
12. 波長が１５５０ｎｍの光が前記コアを伝播する場合に、クロストークが１０ｍあたり−３０ｄＢ以下とされる
    ことを特徴とする請求項１１に記載のバンドル型マルチコアファイバ。

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