JP2016148761A - マルチコアファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】クロストーク及びカットオフ波長の長波長化を抑制しつつも、配置されるコアの数を多くできるマルチコアファイバを提供する。【解決手段】コア要素１０ａ〜１０ｃの実効屈折率は互いに異なり、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃの実効屈折率と第２コア２１の実効屈折率とは互いに異なる。三角格子の第１層ＬＹ１の格子点上にはコアが非配置とされ、第２層ＬＹ２の各格子点上にはコア要素１０ａ，１０ｂの第１コア１１ａ，１１ｂが配置され、第３層ＬＹ３の各格子点上にはコア要素１０ｃの第１コア１１ｃと第２コア２１とが交互に配置され、第４層ＬＹ４では６個の格子点上にはコアが非配置とされ他の格子点上にはコア要素１０ａ，１０ｂの第１コア１１ａ，１１ｂが配置される。それぞれの第２コア２１は第４層ＬＹ４のコアが非配置とされる格子点と隣り合い、互いに隣り合うコア要素の実効屈折率は互いに異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、マルチコアファイバに関し、クロストークを抑制しつつ、カットオフ波長が長波長化することを抑制する場合に好適なものである。

現在、一般に普及している光ファイバ通信システムに用いられる光ファイバは、１本のコアの外周がクラッドにより囲まれた構造をしており、このコア内を光信号が伝搬することで情報が伝送される。そして、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、光ファイバ通信システムにおいては、数十本から数百本といった多数の光ファイバが用いられることで、大容量の長距離光通信が行われている。

こうした光ファイバ通信システムにおいて、複数のコアの外周が１個のクラッドにより囲まれたマルチコアファイバを用いて、それぞれのコアを伝搬する光により、複数の信号を伝送させることが知られている。

下記特許文献１にはマルチコアファイバの一例が記載されている。このマルチコアファイバでは、クラッドの中心に１個のコアが配置され、この中心に配置されたコアの周りに６個のコアが配置されている。このような配置は、コアを細密充填できる構造であるため、特定のクラッドの外径に対して、多くのコアを配置することができる。また、この特許文献１に記載のマルチコアファイバでは、それぞれのコアを伝播する光のクロストークを抑制するために互いに隣り合うコアの実効屈折率が互いに異なるものとされている。

しかし、特許文献１に記載のマルチコアファイバのように互いに隣り合うコアの実効屈折率を変化させる場合よりもクロストークを更に抑制したいという要請がある。そこで、それぞれのコアの外周面を囲むようにクラッドよりも屈折率の低い低屈折率層が配置され、クロストークがより防止されたマルチコアファイバが知られている。このマルチコアファイバを屈折率の観点から見ると上記低屈折率層がトレンチ状となるため、当該マルチコアファイバはトレンチ型と称され、コアから低屈折率層までの構成をコア要素と称する。

しかし、このマルチコアファイバでは、コア要素が特定のコアやコア要素を囲むように配置されると、当該特定のコアやコア要素を伝搬する光における高次モードの光が逃げづらく、カットオフ波長が長波長化する傾向がある。そこで、下記特許文献２に記載のマルチコアファイバのように、特定のコアやコア要素を囲む複数のコア要素のうち、一部のコア要素についてはトレンチ層を除去して単にコアとする構成とすることが知られている。このようなマルチコアファイバによれば、クロストークを抑制しつつ、カットオフ波長が長波長化することを抑制することができる。

特開２０１１−１７０３３６号 国際公開第ＷＯ１２／１１８１３２号

しかし、上記特許文献１及び上記特許文献２に記載のマルチコアファイバにおいて、３０個以上のコアを配置しようとすると、クロストークが増加したり、カットオフ波長が長波長化する傾向がある。

そこで、本発明は、クロストーク及びカットオフ波長の長波長化を抑制しつつも、配置されるコアの数を多くできるマルチコアファイバを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のマルチコアファイバは、第１コアと、前記第１コアの外周面を囲む内側クラッドと、前記内側クラッドよりも低い屈折率とされると共に前記内側クラッドを囲む低屈折率層とを有する複数のコア要素と、複数の第２コアと、前記第１コア及び前記第２コアよりも低い屈折率とされると共に前記低屈折率層よりも高い屈折率とされ、それぞれの前記コア要素及びぞれぞれの第２コアとを囲む外側クラッドと、を備えるもので、以下の特徴を有する。

すなわち、前記コア要素の実効屈折率と前記第２コアの実効屈折率とは互いに異なり、前記複数のコア要素は、前記コア要素の実効屈折率が互いに異なる少なくとも３種類のコア要素に分類できる。

さらに、前記外側クラッドの中心を囲む正六角形の各頂点を基準とした三角格子において、前記各頂点で囲まれる格子点を第１層とし、前記各頂点上に位置する格子点から成る層を第２層とし、前記第２層の各格子点と外側に隣り合う各格子点から成る層を第３層とし、前記第３層の各格子点と外側に隣り合う各格子点から成る層を第４層とする場合に、前記第１層の格子点上にはコアが非配置とされ、前記第２層の各格子点上には前記コア要素の前記第１コアが配置され、前記第３層の各格子点上には前記コア要素の前記第１コアと前記第２コアとが交互に配置され、前記第４層では６個の格子点上にはコアが非配置とされ他の格子点上には前記コア要素の前記第１コアが配置される。そして、それぞれの前記第２コアは前記第４層のコアが非配置とされる格子点と隣り合い、互いに隣り合う前記コア要素同士の実効屈折率は互いに異なる。

上記を特徴とする本発明のマルチコアファイバによれば、第２層から第４層において、コアが３０個配置される。従って、本発明のマルチコアファイバでは３０個以上のコアを配置することができる。

また、第２層に配置されるそれぞれのコア要素は、第１層のコアが非配置の格子点と隣り合うと共に、第３層に配置される第２コアの１個または２個と隣り合う。従って、第２層に配置される何れのコア要素からも高次モードの光を逃げ易くすることができる。また、第３層に配置されるそれぞれの第２コアは、第４層のコアが非配置とされる格子点と隣り合うため、これら第２コアから高次モードの光を逃げ易くすることができる。また、第３層に配置されるそれぞれのコア要素は、第３層に配置される第２コアのうち２個と隣り合うため、第３層に配置されるそれぞれのコア要素から高次モードの光を逃げ易くすることができる。また、第４層に配置されるそれぞれのコア要素は、第４層のコアが非配置とされる格子点と隣り合う。従って、第４層に配置されるそれぞれのコア要素から高次モードの光を逃げ易くすることができる。こうして、それぞれのコアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができる。

また、全ての第１コア及び第２コアにおいて、互いに隣合うコア間には低屈折率層が配置される。さらに、互いに隣り合うコア要素同士の実効屈折率或いは互いに隣り合うコア要素と第２コアとの実効屈折率が異なる。従って、互いに隣り合うコアとコア要素とのクロストークや互いに隣り合うコア要素同士のクロストークを抑制することができる。

以上のようなコア要素や第２コアの配置とすることで、クロストーク及びカットオフ波長の長波長化を抑制しつつ配置されるコアの数を多くできる。

また、前記第２コアは、前記第３層の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各頂点上に配置されることが好ましい。

このように第２コアが第３層の六角形の頂点上に位置する場合、それぞれの第２コア間に必ずコア要素が位置する。従って、低屈折率層を有さない第２コア間のクロストークをより適切に低減することができる。

また、全てのコア要素は、コアが非配置とされる少なくとも１個の格子点及び少なくとも１個の第２コアと隣り合う。つまり、全てのコア要素は、高次モードが逃げ易い少なくとも２カ所の格子点と隣り合う。一方、全ての第２コアは、コアが非配置とされる１個の格子点と隣り合うと共に５つのコア要素により囲まれる。つまり、全ての第２コアは、高次モードが逃げ易い格子点の１つのみと隣り合う。ところで、隣接するコア要素やコアの影響を無視すると、低屈折率層で囲まれない第２コアの方が、低屈折率層を有するコア要素よりも高次モードが逃げ易い。従って、本構成によれば、コア要素と第２コアとの間で、高次モードの逃げ易さのバランスをとることができる。

上記のように前記第２コアが第３層の六角形の各頂点上に配置される場合、前記第４層のコアが非配置とされる格子点は、前記第４層の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各頂点上に位置することとしても良い。

第４層の六角形の頂点にコアが非配置とされることで、この頂点にコアが配置される場合よりも、クラッドの中心から第４層のコアまでの距離を小さくすることができる。従って、第４層までのコアの配置を考慮する場合にクラッドの外径を小さくすることができる。

また、上記のように前記第２コアが第３層の六角形の各頂点上に配置される場合、前記第４層のコアが非配置とされる格子点は、前記第４層の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各辺上に位置することとしても良い。

このようなコアの配置とすることで、第４層のコアが非配置とされる格子点の位置やコア要素の配置位置が、マルチコアファイバの両端で異なる。従って、コアを識別するマーカが無い場合であっても、コアの種類を特定することができる。

また或いは、前記第２コアは、前記第３層の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各辺上に配置されることが好ましい。

このようなコアの配置とすることで、第４層のコアが非配置とされる格子点の位置やコア要素の配置位置が、マルチコアファイバの両端で異なる。従って、コアを識別するマーカが無い場合であっても、コアの種類を特定することができる。

前記外側クラッドの外径が２３０μｍ以下とされ、前記格子の間隔が３０μｍ以下とされることが好ましい。

当該格子の間隔は互いに隣り合うコア間距離に他ならない。このようなコア間距離とされ、上記クラッドの外径とされることで、マルチコアファイバの機械的強度を維持しつつ、クラッドの外周面が樹脂層で被覆される場合であっても当該被覆による過剰な損失が生じることを抑えることができる。

また、互いに隣り合う前記コア要素間及び互いに隣り合う前記コア要素と前記第２コア間のクロストークの大きさが、半径１００ｍｍより小さい曲げ半径でピークとなることが好ましい。

一般的に光ファイバは、曲げ半径が１００ｍｍ以上で使用される。そのため、上記の構成とされることで、通常の仕様においてはクロストークがピークとなることが無い。このため、クロストークを抑制することができる。

また、波長が１５５０ｎｍの光が前記コア要素及び第２コアを伝搬する場合に、互いに隣り合う前記コア要素及び互いに隣り合う前記コア要素と前記第２コア間のクロストークが１００ｋｍ当たり−３７ｄＢ以下とされることが好ましい。

クロストークがこのような値とされることで、通信用の光ファイバとして十分に使用することができる。

また、前記コア要素及び前記第２コアは波長が１５３０ｎｍ以上の光をシングルモードで伝搬することとしても良い。

また、互いに隣り合う前記コア要素間及び互いに隣り合う前記コア要素と前記第２コア間の実効屈折率の差が０．０００５以上であることが好ましい。

互いに隣り合うコア要素間や互いに隣り合うコア要素と第２コア間が上記のような実効屈折率の差を有することで、クロストークをより適切に抑制することができる。

また、それぞれの前記コア要素及びそれぞれの第２コアの実効断面積が等しいことが好ましい。

それぞれのコア要素や第２コアの実効断面積が等しいことにより、各コア間の光信号対雑音比や接続損失のばらつきを小さくすることができる。

以上のように、本発明によれば、クロストーク及びカットオフ波長の長波長化を抑制しつつも、配置されるコアの数を多くできるマルチコアファイバが提供される。

本発明の第１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に示すマルチコアファイバのそれぞれのコアの屈折率、実効屈折率を示す図である。 本発明の第２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。 本発明の第３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。 実施例におけるクロストークの測定結果を示す図である。

以下、本発明に係るマルチコアファイバ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。

（第１実施形態）
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における構造を示す図である。図１に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数のコア要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃ及び複数の第２コア２１と、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃを囲む外側クラッド３０を備える。

コア要素１０ａは、第１コア１１ａと、第１コア１１ａの外周面を隙間なく囲む内側クラッド１２ａと、内側クラッド１２ａの外周面を隙間なく囲み、外側クラッド３０に外周面が隙間なく囲まれる低屈折率層１３ａとを有している。また、コア要素１０ｂは、第１コア１１ｂと、第１コア１１ｂの外周面を隙間なく囲む内側クラッド１２ｂと、内側クラッド１２ｂの外周面を隙間なく囲み、外側クラッド３０に外周面が隙間なく囲まれる低屈折率層１３ｂとを有している。また、コア要素１０ｃは、第１コア１１ｃと、第１コア１１ｃの外周面を隙間なく囲む内側クラッド１２ｃと、内側クラッド１２ｃの外周面を隙間なく囲み、外側クラッド３０に外周面が隙間なく囲まれる低屈折率層１３ｃとを有している。また、それぞれの第２コア２１は外側クラッド３０で隙間なく囲まれている。なお、以下の説明で単にコアという場合、第１コア１１ａ〜１１ｃ及び第２コア２１の両方を意味する場合がある。

図１に示すように、外側クラッド３０の中心軸を囲むように３つのコア要素１０ａと３つのコア要素１０ｂとが配置されている。具体的には、それぞれのコア要素１０ａとそれぞれのコア要素１０ｂとが互い違い配置され、３つのコア要素１０ａの第１コア１１ａ及び３つのコア要素１０ｂの第１コア１１ｂがそれぞれ正六角形の頂点に位置するように配置されている。

ここで、この正六角形を基準として三角格子を描く、すなわち当該正六角形のそれぞれの頂点を格子点とする三角格子を描く。この場合、三角格子を形成する三角形はそれぞれ正三角形となり、上記正六角形の辺が三角形の辺となる。なお、図１では、各三角格子の格子点が点で示されている。このように三角格子を描くと、図１に示すように、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃの第１コア１１ａ〜１１ｃ及び第２コア２１は、格子点上に配置されることとなる。

また、この正六角形で囲まれる格子点を第１層ＬＹ１とすると、第１層ＬＹ１上に位置する格子点は１個となる。本実施形態では、この格子点が外側クラッド３０の中心軸上に位置しているが、格子点が外側クラッド３０の中心軸から多少ずれても良い。図１に示すように第１層ＬＹ１上に位置する格子点上には外側クラッド３０が位置しておりコアが非配置とされる。

上記のように第１層ＬＹ１を定義すると、上記の正六角形の各頂点から成る層が第２層ＬＹ２となり、第２層ＬＹ２のそれぞれの格子点上には、コア要素１０ａの第１コア１１ａ及びコア要素１０ｂの第１コア１１ｂが交互に配置されることとなる。

また、第２層ＬＹ２の各格子点と外側に隣り合う各格子点から成る層を第３層ＬＹ３とすると、第３層ＬＹ３の各格子点上にはコア要素１０ｃの第１コア１１ｃと第２コア２１とが交互に配置される。本実施形態では、第２コア２１が第３層ＬＹ３の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各頂点上に配置されており、第１コア１１ｃが第３層ＬＹ３における六角形の辺上の格子点上に配置されている。

また、第３層ＬＹ３の各格子点と外側に隣り合う各格子点から成る層を第４層ＬＹ４とすると、第４層ＬＹ４の６個の格子点上にコアが非配置とされ、第４層ＬＹ４の他の１２個の格子点上に６個のコア要素１０ａの第１コア１１ａ及び６個のコア要素１０ｂの第１コア１１ｂがそれぞれ配置され、かつ、第３層ＬＹ３上に配置されているそれぞれの第２コア２１が第４層ＬＹ４のコアが非配置とされる格子点と隣り合っている。本実施形態では、第４層ＬＹ４のコアが非配置とされる格子点は、第４層ＬＹ４の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各頂点上に位置する格子点とされる。また、第４層ＬＹ４のそれぞれの辺上には格子点が２個ずつ位置し、それぞれの辺上に位置する格子点上には、コア要素１０ａの第１コア１１ａとコア要素１０ｂの第１コア１１ｂとが１個ずつ配置される。

また、本実施形態のマルチコアファイバ１では、第４層ＬＹ４の各格子点と外側で隣り合う格子点上にはコアが配置されていない。こうして、コア要素１０ａ同士、及び、コア要素１０ｂ同士、及び、コア要素１０ｃ同士、及び、第２コア２１同士は、互いに隣り合わず、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃ及び第２コア２１は配置される。また、上記のようにコア要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、第２コア２１が配置されることで、本実施形態のマルチコアファイバ１では３０個のコアが配置されている。

図２は、図１に示すマルチコアファイバ１のそれぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃ及び第２コアの屈折率、実効屈折率を示す図である。図２では、コア要素１０ａ、コア要素１０ｂ、コア要素１０ｃ、第２コア２１を並べて、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃ及び第２コア２１の間を外側クラッド３０で埋めた場合について、屈折率を実線で示している。また図２では、コア要素１０ａ〜１０ｃ及び第２コア２１の実効屈折率を破線で示している。

本実施形態では、各コア要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各第１コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び第２コア２１の直径が異なるようにされている。例えば、第１コア１１ａの半径が４．７６μｍとされ、第１コア１１ｂの半径が４．６２μｍとされ、第１コア１１ｃの半径が４．４７μｍとされ、第２コア２１の半径が４．６８μｍとされる。また、本実施形態では、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃの内側クラッド１２ａ〜１２ｃの外径が異なっている。例えば、内側クラッド１２ａの半径（外周面の半径）が８．０９μｍとされ、内側クラッド１２ｂの半径が７．８５μｍとされ、内側クラッド１２ｃの半径７．６０μｍとされる。内側クラッド１２ａ〜１２ｃの半径がそれぞれ上記例示の大きさであり、第１コア１１ａ〜１１ｃの半径が上記例示の大きさである場合、第１コア１１ａの半径と内側クラッド１２ａの半径との比と、第１コア１１ｂの半径と内側クラッド１２ｂの半径との比と、第１コア１１ｃの半径と内側クラッド１２ｃの半径の比は、互いに概ね同じ値とされる。また、本実施形態では、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃの低屈折率層１３ａ〜１３ｃの厚みは互いに異なっている。例えば、低屈折率層１３ａの厚みが４．７６μｍとされ、低屈折率層１３ｂの厚みが４．６２μｍとされ、低屈折率層１３ｃの厚みが５．３６μｍとされる。この場合、第１コア１１ａ〜１１ｃの半径が上記例示の大きさであれば、低屈折率層１３ａと第１コア１１ａの半径との比は１．０となり、低屈折率層１３ｂと第１コア１１ｂの半径との比は１．０となり、低屈折率層１３ｃと第１コア１１ｃの半径との比は１．２となる。

また、外側クラッド３０の外径Ｒは、例えば１５６μｍ以上２３０μｍ以下とされ、それぞれの格子点の間隔、すなわち、互いに隣り合うコアの中心間距離Λは、例えば２０μｍ以上３４μｍ以下とされ、第４層ＬＹ４上に配置される第１コア１１ａ，１１ｂから外側クラッド３０の外周面までの距離は、例えば２５μｍ以上４５μｍ以下とされる。

また、コア要素１０ａの第１コア１１ａの屈折率ｎ_１１ａは、内側クラッド１２ａの屈折率ｎ_１２ａよりも高く、低屈折率層１３ａの屈折率ｎ_１３ａは、内側クラッド１２ａの屈折率ｎ_１２ａ及び外側クラッド３０の屈折率ｎ_３０よりも低くされている。同様に、コア要素１０ｂの第１コア１１ｂの屈折率ｎ_１１ｂは、内側クラッド１２ｂの屈折率ｎ_１２ｂよりも高く、低屈折率層１３ｂの屈折率ｎ_１３ｂは、内側クラッド１２ｂの屈折率ｎ_１２ｂ及び外側クラッド３０の屈折率ｎ_３０よりも低くされており、コア要素１０ｃの第１コア１１ｃの屈折率ｎ_１１ｃは、内側クラッド１２ｃの屈折率ｎ_１２ｃよりも高く、低屈折率層１３ｃの屈折率ｎ_１３ｃは、内側クラッド１２ｃの屈折率ｎ_１２ｃ及び外側クラッド３０の屈折率ｎ_３０よりも低くされている。なお、本実施形態では、内側クラッド１２ａ，１２ｂ，１２ｃの屈折率ｎ_１２ａ〜ｎ_１２ｃは互いに等しく、外側クラッド３０の屈折率ｎ_３０と同じ屈折率とされている。また、第２コア２１の屈折率ｎ_２１は外側クラッド３０の屈折率ｎ_３０より高くされている。

このようにそれぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃを屈折率の観点から見る場合に、低屈折率層１３ａ〜１３ｃはそれぞれ溝状となり、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃはトレンチ構造を有している。このような、トレンチ構造にすることにより、マルチコアファイバ１のそれぞれの第１コア１１ａ〜１１ｃを伝搬する光の損失を抑制することができる。

マルチコアファイバ１は、このような屈折率を有するため、例えば、外側クラッド３０及びそれぞれの内側クラッド１２ａ〜１２ｃはドーパントが何ら添加されていない石英から成り、それぞれの第１コア１１ａ〜１１ｃ及び第２コア２１は、ゲルマニウム等の屈折率を上げるドーパントが添加された石英から成り、低屈折率層１３ａ〜１３ｃは、フッ素等の屈折率を下げるドーパントが添加された石英等から成る。また、上記のように第１コア１１ａ〜１１ｃ、第２コア２１の屈折率が異なる場合には、第１コア１１ａ〜１１ｃ、第２コア２１に添加されるドーパントの量が適宜変えられる。

なお、上記と異なり、内側クラッド１２ａ〜１２ｃの屈折率が外側クラッド３０の屈折率と異なるようにされても良く、この場合、コア要素１０ａ〜１０ｃの実効屈折率が互いに異なる限りにおいて、内側クラッド１２ａ〜１２ｃの屈折率が互いに同じでも良く互いに異なっていても良い。内側クラッド１２ａ〜１２ｃの屈折率が外側クラッド３０と異なる場合、内側クラッド１２ａ〜１２ｃ必要なドーパントが添加される。或いは、外側クラッド３０にドーパントが適宜添加されても良い。

また、本実施形態では、それぞれの第１コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び第２コア２１の屈折率ｎ_１１ａ，ｎ_１１ｂ，ｎ_１１ｃ，ｎ_２１は互いに異なっており、例えば、外側クラッド３０に対する第１コア１１ａの比屈折率差Δ_１１ａは０．３３８％とされ、外側クラッド３０に対する第１コア１１ｂの比屈折率差Δ_１１ｂは０．３０５％とされ、外側クラッド３０に対する第１コア１１ｃの比屈折率差Δ_１１ｃは０．２７３％とされ、外側クラッド３０に対する第２コア２１の比屈折率差Δ_２１は０．３８８％とされる。

また、本実施形態では、それぞれの低屈折率層１３ａ，１３ｂ，１３ｃの屈折率が互いに等しくされ、例えば、外側クラッド３０に対するそれぞれの低屈折率層１３ａ，１３ｂ，１３ｃの比屈折率差は、−０．７％とされる。

上記のようにマルチコアファイバ１を構成するそれぞれの部材の径や屈折率が定められることで、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃ及び第２コア２１の実効屈折率は互いに異なっている。例えば、マルチコアファイバ１を構成するそれぞれの部材の径や屈折率が上記の例示のように定められる場合、波長１５５０ｎｍの基本モードの光において、コア要素１０ａの実効屈折率は１．４５２４１４５０とされ、コア要素１０ｂの実効屈折率は１．４５１９０７５１とされ、コア要素１０ｃの実効屈折率は１．４５１４１２５３とされる。なお、図２では、それぞれの第１コア要素１０ａ〜１０ｃ及び第２コア２１の実効屈折率が上記例示の状態について破線で示している。このようにコア要素１０ａ〜１０ｃの実効屈折率の観点からそれぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃは３種類に分類できる。また、第２コア２１の実効屈折率は１．４５３０４２４４とされる。上記のように、コア要素１０ａ同士、及び、コア要素１０ｂ同士、及び、コア要素１０ｃ同士、及び、第２コア２１同士は、互いに隣り合わないため、マルチコアファイバ１において、互いに隣り合うコア要素同士、及び、互いに隣り合うコア要素と第２コアの実効屈折率は互いに異なる。

また、マルチコアファイバ１を構成するそれぞれの部材の径や屈折率が上記の例示のように定められる場合、波長１５５０ｎｍの基本モードの光において、コア要素１０ａの実効断面積は８０．２μｍ^２となり、コア要素１０ｂの実効断面積は８０．３μｍ^２となり、コア要素１０ｃの実効断面積は８０．２μｍ^２となり、第２コア２１の実効断面積は８０．０μｍ^２となり、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃ及び第２コア２１の実効断面積は概ね等しくなる。

また、マルチコアファイバ１を構成するそれぞれの部材の径や屈折率が上記の例示のように定められる場合、ＬＰ１１モードの光に対して、コア要素１０ａのカットオフ波長は１．５３μｍとなり、コア要素１０ｂのカットオフ波長は１．３５μｍとなり、コア要素１０ｃのカットオフ波長は１．３９μｍとなり、第２コア２１のカットオフ波長は１．５３μｍとなる。

ここで、上記の第１コア１１ａ〜１１ｃ及び第２コア２１の半径ｒ_１及び外側クラッド３０に対する比屈折率差Δ_１、及び、低屈折率層１３ａ〜１３ｃの外側クラッド３０に対する比屈折率差Δ_ｔ、及び、第１コア１１ａ〜１１ｃの半径ｒ_１と内側クラッド１２ａ〜１２ｃの半径ｒ_２の比ｒ_２／ｒ_１、及び、第１コア１１ａ〜１１ｃの半径ｒ_１と低屈折率層１３ａ〜１３ｃの厚みＷとの比Ｗ／ｒ_１、コア要素１０ａ〜１０ｃ及び第２コア２１の波長１５５０ｎｍの基本モードの光における実効コア断面積Ａ_ｅｆｆ及びＬＰ１１モードの光に対するカットオフ波長λ_ｃｃをコア要素１０ａ〜１０ｃ、第２コアで分類して下記表１に示す。

このようにマルチコアファイバ１の各パラメータが定められる場合、外側クラッド３０の外径は、例えば２２８μｍとされる。また、例えば、このようなパラメータとされることで、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃ及び第２コア２１は、波長が１５３０ｎｍ以上の波長帯域の光をシングルモードで伝搬することができる。

次に互いに隣り合うコア、すなわち互いに隣り合うコア要素同士或いは互いに隣り合うコア要素と第２コア２１の実効屈折率差と、互いに隣り合うコア要素同士或いは互いに隣り合うコア要素と第２コア２１のクロストークがピークとなるマルチコアファイバ１の曲げ半径との関係について説明する。

一般的にマルチコアファイバにおいて、互いに隣り合うコア間のクロストークがピークとなる曲げ半径Ｒ_ｐｋは、次の式（１）で与えられる。ただし、下記式（１）において、ｎ_ｅｆｆ１は互いに隣り合うコアおける一方のコアの実効屈折率であり、ｎ_ｅｆｆ２は互いに隣り合うコアにおける他方のコアの実効屈折率であり、Δｎ_ｅｆｆは互いに隣り合うコアの実効屈折率差とされる。また、Λは互いに隣り合うコアの中心間距離（コア間距離）であり、本実施形態のマルチコアファイバ１であれば三角格子の格子間距離に一致する。

ところで、通常光ファイバはケーブル化して使用されるが，ケーブル内で光ファイバに加わる最小の曲げ半径は数百ｍｍであることが知られている。従って、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径Ｒ_ｐｋが、この最小の曲げ半径より小さければ、光ファイバの通常の使用環境下において、クロストークを十分に抑制できると考えられる。従って、コア間距離Λが２０μｍ〜３４μｍの範囲において、本実施形態のマルチコアファイバ１のクロストークが最大となる曲げ半径Ｒ_ｐｋが１００ｍｍより小さくなるように、互いに隣り合うコアの実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが設定されれば良い。さらに、曲げ半径Ｒ_ｐｋが、光ファイバの最小の曲げ半径１００ｍｍよりもさらに３０％以上の余裕をもった７０ｍｍ以下であれば、光ファイバの通常の使用環境下において、クロストークをさらに抑制できると考えられる。

例えば、マルチコアファイバ１において、上記表１のようにそれぞれのパラメータが定められ、コア間距離Λが３０μｍとされる場合、互いに隣り合うコア要素間やコア要素と第２コア２１との実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆ、及び、クロストークが最大となる曲げ半径Ｒ_ｐｋは、以下の表２の通りとなる。

表２に示す通り、上記パラメータとされることで、互いに隣り合うコア要素間やコア要素と第２コア２１の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、０．０００５以上とされ、クロストークが最大となる曲げ半径Ｒ_ｐｋは１００ｍｍより小さくなる。

以上説明したように本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、少なくとも３０個のコアを配置することができる。

また、第２層ＬＹ２に配置されるそれぞれのコア要素１０ａ，１０ｂは、第１層ＬＹ１のコアが非配置の格子点と隣り合うと共に、第３層ＬＹ３に配置される第２コア２１の１個と隣り合う。従って、第２層ＬＹ２に配置される何れのコア要素１０ａ，１０ｂからも高次モードの光を逃げ易くすることができる。また、第３層ＬＹ３に配置されるそれぞれの第２コア２１は、第４層ＬＹ４のコアが非配置とされる格子点と隣り合うため、これら第２コア２１からも高次モードの光を逃げ易くすることができる。また、第３層に配置されるそれぞれのコア要素１０ｃは、第３層ＬＹ３に配置される第２コア２１の２つと隣り合うため、第３層ＬＹ３に配置されるそれぞれのコア要素１０ｃから高次モードの光を逃げ易くすることができる。また、第４層ＬＹ４に配置されるそれぞれのコア要素１０ａ，１０ｂは、第４層ＬＹ４のコアが非配置とされる格子点と隣り合う。従って、第４層ＬＹ４に配置されるそれぞれのコア要素１０ａ，１０ｂから高次モードの光を逃げ易くすることができる。こうして、それぞれのコアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができる。

また、全ての第１コア１１ａ〜１１ｃ及び第２コア２１において、互いに隣合うコア間には低屈折率層が配置される。さらに、互いに隣り合うコア要素同士や互いに隣り合うコア要素と第２コア２１の実効屈折率差が異なる。従って、互いに隣り合うコア要素同士や互いに隣り合うコア要素と第２コア２１のクロストークを抑制することができる。

以上のように本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、クロストーク及びカットオフ波長の長波長化を抑制しつつ配置されるコアの数を多くできる。

また、本実施形態のマルチコアファイバ１では、第２コア２１が第３層ＬＹ３の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各頂点上に配置される。このため、それぞれの第２コア２１間に必ずコア要素１０ａ〜１０ｃのいずれかが位置し、低屈折率層を有しない第２コア２１間のクロストークをより適切に低減することができる。また、全てのコア要素１０ａ〜１０ｃは、コアが非配置とされる少なくとも１個の格子点及び少なくとも１個の第２コア２１と隣り合う。つまり、全てのコア要素１０ａ〜１０ｃは、高次モードが逃げ易い少なくとも２カ所の格子点と隣り合う。一方、全ての第２コア２１は、コアが非配置とされる１個の格子点と隣り合うと共に５つのコア要素により囲まれる。つまり、全ての第２コア２１は、高次モードが逃げ易い格子点の１つのみと隣り合う。ところで、隣接するコア要素やコアの影響を無視すると、低屈折率層で囲まれない第２コア２１の方が、低屈折率層１３ａ〜１３ｃを有するコア要素１０ａ〜１０ｃよりも高次モードが逃げ易い。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、コア要素１０ａ〜１０ｃと第２コア２１との間で、高次モードの逃げ易さのバランスをとることができる。

また、本実施形態のマルチコアファイバ１では、第４層ＬＹ４のコアが非配置とされる格子点は、第４層ＬＹ４の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各頂点上に位置する。このように第４層ＬＹ４の六角形の頂点にコアが非配置とされることで、この頂点にコアが配置される場合よりも外側クラッド３０の外径を小さくすることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。

図３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３に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ２は、第４層ＬＹ４のコアが非配置とされる格子点が第４層ＬＹ４の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各辺上に位置する点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。具体的には、本実施形態では、第４層ＬＹ４の六角形の各頂点上にコア要素１０ａの第１コア１１ａが位置する。

このようなマルチコアファイバ２の構成によれば、第３層ＬＹ３における六角形の辺上の格子点上に配置されるコア要素１０ｃが第４層ＬＹ４におけるコアが非配置とされる格子点と隣り合う。従って、コア要素１０ｃからより高次モードの光を逃げ易くすることができる。

また、本実施形態のように第４層ＬＹ４にコア要素１０ａ，１０ｂの配置とすることで、第４層ＬＹ４のコアが非配置とされる格子点の位置やコア要素１０ａ，１０ｂの配置位置が、マルチコアファイバ２の両端で異なる。従って、コアを識別するマーカが無い場合でも、コアの種類を特定することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。

図４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４に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ３は、第２コア２１が第３層ＬＹ３の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各辺上に配置される点において、第２実施形態のマルチコアファイバ２と異なる。

このように第２コア２１が配置されることで、第３層ＬＹ３上に配置されるコア要素１０ｃは、第３層ＬＹ３の六角形の各頂点上に配置される。

また、本実施形態のマルチコアファイバ３であっても、第２実施形態のマルチコアファイバ２と同様にして、コアを識別するマーカが無い場合でも、コアの種類を特定することができる。

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、上記実施形態において、コア要素１０ａ〜１０ｃは屈折率の観点から３種類としたが、４種類以上のコア要素を用いても良い。例えば、コア要素１０ａを実効屈折率が互いに異なる２種類のコア要素に更に分類しても良い。ただしこの場合においても２種類に分けられたそれぞれのコア要素１０ａは、他のコア要素１０ｂ，１０ｃや第２コア２１と異なる実効屈折率とされる。同様に第２コア２１が互いに異なる実効屈折率の２種類以上のコアとされても良い。この場合であっても、それぞれの第２コア２１は、それぞれのコア要素１０ａ〜１０ｃの実効屈折率と異なる実効屈折率とされる。

また、上記実施形態において、第５層目を想定し、第５層目にコアを配置しても良い。仮に第５層目の格子状の全てにコア要素が配置されたとしても、第４層目のコア要素１０ａ，１０ｂは、コアが非配置とされる格子点と隣り合うため高次モードの光を逃げ易くすることができる。

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。

表１に記載のパラメータを用いて第１実施形態のマルチコアファイバ１を作製した。なお、外側クラッド３０の外径を２２８μｍとし、コア間距離を３０μｍとした。従って、作製したマルチコアファイバ１は、上記表２より、クロストークがピークとなる曲げ半径Ｒ_ｐｋが１００ｍｍ以下となる。

次に作製したマルチコアファイバ１のクロストークを波長１５５０ｎｍの光、波長１５９０ｎｍの光、波長１６２５ｎｍの光について測定した。条長が９．６ｋｍにおけるクロストークを２４回測定し、それぞれの測定値を電力結合理論により１００ｋｍにおけるクロストークに換算した値とした。なお、この測定においてマルチコアファイバ１の曲げ半径を１５５ｍｍとした。

この結果を表３及び図５に示す。なお、実線は、それぞれの波長のクロストークの平均値を最小二乗法を用いて計算した近似直線である

表３及び図６より、条長が１００ｋｍにおいて、波長１５３０ｎｍから１６２５ｎｍの光（Ｃバンド帯からＬバンド帯）において、クロストークが−３７ｄＢより小さい結果となった。実用上支障のない小さなクロストークとなった。

以上の実施例の結果より、本発明のマルチコアファイバによれば、クロストークが抑制できることが示された。

以上説明したように、本発明によれば、クロストーク及びカットオフ波長の長波長化を抑制しつつも、配置されるコアの数を多くできるマルチコアファイバが提供される。

１，２，３・・・マルチコアファイバ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ・・・コア要素
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ・・・第１コア
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ・・・内側クラッド
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ・・・低屈折率層
２１・・・第２コア
３０・・・外側クラッド
ＬＹ１・・・第１層
ＬＹ２・・・第２層
ＬＹ３・・・第３層
ＬＹ４・・・第４層

Claims (11)

1. 第１コアと、前記第１コアの外周面を囲む内側クラッドと、前記内側クラッドよりも低い屈折率とされると共に前記内側クラッドを囲む低屈折率層とを有する複数のコア要素と、
   複数の第２コアと、
   前記第１コア及び前記第２コアよりも低い屈折率とされると共に前記低屈折率層よりも高い屈折率とされ、それぞれの前記コア要素及びぞれぞれの第２コアとを囲む外側クラッドと、
   を備え、
   前記コア要素の実効屈折率と前記第２コアの実効屈折率とは互いに異なり、
   前記複数のコア要素は、実効屈折率が互いに異なる少なくとも３種類のコア要素に分類でき、
   前記外側クラッドの中心を囲む正六角形の各頂点を基準とした三角格子において、前記各頂点で囲まれる格子点を第１層とし、前記各頂点上に位置する格子点から成る層を第２層とし、前記第２層の各格子点と外側に隣り合う各格子点から成る層を第３層とし、前記第３層の各格子点と外側に隣り合う各格子点から成る層を第４層とする場合に、
   前記第１層の格子点上にはコアが非配置とされ、
   前記第２層の各格子点上には前記コア要素の前記第１コアが配置され、
   前記第３層の各格子点上には前記コア要素の前記第１コアと前記第２コアとが交互に配置され、
   前記第４層では６個の格子点上にはコアが非配置とされ他の格子点上には前記コア要素の前記第１コアが配置され、
   それぞれの前記第２コアは前記第４層のコアが非配置とされる格子点と隣り合い
   互いに隣り合う前記コア要素同士の実効屈折率は互いに異なる
   ことを特徴とするマルチコアファイバ。
2. 前記第２コアは、前記第３層の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各頂点上に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
3. 前記第４層のコアが非配置とされる格子点は、前記第４層の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各頂点上に位置する
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチコアファイバ。
4. 前記第４層のコアが非配置とされる格子点は、前記第４層の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各辺上に位置する
   ことを特徴とする請求項２に記載のマルチコアファイバ。
5. 前記第２コアは、前記第３層の互いに隣り合う格子点を結ぶことで形成される六角形の各辺上に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
6. 前記外側クラッドの外径が２３０μｍ以下とされ、
   前記格子の間隔が３０μｍ以下とされる
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
7. 互いに隣り合う前記コア要素間及び互いに隣り合う前記コア要素と前記第２コア間のクロストークの大きさが、半径１００ｍｍより小さい曲げ半径でピークとなる
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
8. 波長が１５５０ｎｍの光が前記コア要素及び第２コアを伝搬する場合に、互いに隣り合う前記コア要素間及び互いに隣り合う前記コア要素と前記第２コア間のクロストークが１００ｋｍ当たり−３７ｄＢ以下とされる
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
9. 前記コア要素及び前記第２コアは波長が１５３０ｎｍ以上の光をシングルモードで伝搬する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
10. 互いに隣り合う前記コア要素間及び互いに隣り合う前記コア要素と前記第２コア間の実効屈折率の差が０．０００５以上である
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
11. それぞれの前記コア要素及びそれぞれの第２コアの実効断面積が等しい
    ことを特徴とする
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。

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