JP2017009629A - Multicore optical fiber, method for manufacturing optical fiber, and method for manufacturing optical fiber cable - Google Patents

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multicore optical fiber in which two or more cores are arranged, and the impulse response width of a fiber is reduced by appropriately designing a core-to-core distance in accordance with the torsion cycle of a fiber and actively causing inter-mode coupling.SOLUTION: Provided is a multicore optical fiber 11 in which a plurality of cores having a single propagation mode are arranged at minimum core intervals inside a clad having a smaller refractive index than the refractive index of a core 12, the multicore optical fiber 11 causing a crosstalk to occur in an even mode and an odd mode of propagation by being twisted in the lengthwise direction. A minimum core interval D (μm) satisfies D (μm) = -3log (γ/π) + D0 - 0.3, where D0 (μm) represents a core interval in which a group delay difference between coupling modes is 30 ps/km to 500 ps/km inclusive, and γ (rad/m) represents the torsion angle of the multicore optical fiber 11.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、マルチコア光ファイバ、光ファイバの製造方法、光ファイバケーブルの製造方法に関する。   The present invention relates to a multi-core optical fiber, an optical fiber manufacturing method, and an optical fiber cable manufacturing method.

光ファイバ通信システムでは、光ファイバ中で発生する非線形効果やファイバヒューズにより伝送容量が制限される。これらの制限を緩和するために1本の光ファイバ中に複数のコアを有するマルチコア光ファイバを用いた並列伝送や、コア内に複数の伝搬モードが存在するマルチモードファイバを用いたモード多重伝送といった空間多重技術が検討されている(例えば非特許文献、1〜3参照)。   In an optical fiber communication system, transmission capacity is limited by nonlinear effects and fiber fuses that occur in an optical fiber. In order to alleviate these restrictions, parallel transmission using a multi-core optical fiber having a plurality of cores in one optical fiber, mode multiplex transmission using a multi-mode fiber having a plurality of propagation modes in the core, etc. Spatial multiplexing techniques have been studied (see, for example, non-patent documents 1 to 3).

H. Takara et al., “1.01−Pb/s (12 SDM/222 WDM/456 Gb/s) Crosstalk−managed Transmission with 91.4−b/s/Hz Aggregate Spectral Efficiency,” in ECOC2012, paper Th.3.C.1 (2012)H. Takara et al. , "1.01-Pb / s (12 SDM / 222 WDM / 456 Gb / s) Cross-managed Transmission with 91.4-b / s / Hz Aggregate Spectral Efficiency," in ECOC2012, T. Paper. 3. C. 1 (2012) T. Sakamoto et al., “Differential Mode Delay Managed Transmission Line for WDM−MIMO System Using Multi−Step Index Fiber,” J. Lightwave Technol. vol. 30, pp. 2783−2787 (2012).T.A. Sakamoto et al. , “Differential Mode Delay Managed Transmission Line for WDM-MIMO System Using Multi-Step Index Fiber,” J. et al. Lightwave Technol. vol. 30, pp. 2783-2787 (2012). Y. Sasaki et al., “Large−effective−area uncoupled few−mode multi−core fiber,” ECOC2012, paper Tu.1.F.3 (2012).Y. Sasaki et al. , “Large-effective-area uncoupled two-mode multi-core fiber,” ECOC2012, paper Tu. 1. F. 3 (2012). T. Ohara et al., “Over−1000−Channel Ultradense WDM Transmission With Supercontinuum Multicarrier Source,” IEEE J. Lightw. Technol., vol. 24, pp. 2311−2317 (2006)T.A. Ohara et al. "Over-1000-Channel Ultradense WDM Transmission With Supercontinuum Multicarrier Source," IEEE J. Lighttw. Technol. , Vol. 24, pp. 2311-2317 (2006) T. Sakamoto, T. Mori, M. Wada, T. Yamamoto and F. Yamamoto, “Coupled Multicore Fiber Design With Low Intercore Differential Mode Delay for High−Density Space Division Multiplexing,” J. Lightw. Technol., vol. 33, no. 6, pp. 1175−1181 (2015)T.A. Sakamoto, T .; Mori, M.M. Wada, T .; Yamamoto and F.M. Yamamoto, “Coupled Multicore Fiber Design With Low Low Differential Mode Delay for High-Density Space Division Multiplexing,” J. Yamamoto, “Coupled Multicore Fiber Design With Low Low Differential Mode Delay for High-Density Space Division Multiplexing.” Lighttw. Technol. , Vol. 33, no. 6, pp. 1175-1181 (2015) T. Hayashi, T. Taru, O. Shimakawa, T. Sasaki and E. Sasaoka, “Design and fabrication of ultra−low crosstalk and low−loss multi−core fiber,” Opt. Express, vol. 19, pp. 16576−16592 (2011).T.A. Hayashi, T .; Taru, O .; Shimakawa, T .; Sasaki and E.I. Sasaoka, “Design and fabrication of ultra-low cross and low-loss multi-core fiber,” Opt. Express, vol. 19, pp. 16576-16592 (2011). W. K. Burns and A. F. Milton, “An analytic solution for mode coupling in optical waveguide branches,” J. Quantum Electronics. Vol. 16, no. 4, p. 446 (1980).W. K. Burns and A.M. F. Milton, “Analytical solution for mode coupling in optical wave guide branches,” J. Am. Quantum Electronics. Vol. 16, no. 4, p. 446 (1980). T. Sakamoto, T. Mori, M. Wada, T. Yamamoto, T. Matsui, K. Nakajima and F. Yamamoto, “Experimental and numerical evaluation of inter−core differential mode delay characteristic of weakly−coupled multi−core fiber,” Opt. Express 22, 31966−31976 (2014).T.A. Sakamoto, T .; Mori, M.M. Wada, T .; Yamamoto, T .; Matsui, K .; Nakajima and F.M. Yamamoto, “Experimental and numerical evaluation of inter-differential differential delay of weakly-coupled multi-core fibre,” Op. Express 22, 31966-31976 (2014). L. Cherbi and B. Abderrahmane, “Spun Fibres for Compensation of PMD: Theory and Characterization,” INTECH Open Access Publisher, 2012.L. Cherbi and B. Abderrahmane, “Spun Fibers for Compensation of PMD: Theory and Characterization,” INTEC Open Access Publisher, 2012. 佐藤他、「単心分岐型テープ心線を用いたSZケーブルの低PM特性」信学技報、OFT2006−45(2006)Sato et al., “Low PM Characteristics of SZ Cable Using Single-Core Branched Tape Core”, IEICE Technical Report, OFT 2006-45 (2006)

マルチコア光ファイバを用いた伝送においては、コア間のクロストークが生じると信号品質が劣化するため、クロストークを抑圧するためにコア間を一定以上離さなければならない。一般には、光通信システムで十分な伝送品質を担保するためには、パワーペナルティを1dB以下にすることが望ましく、そのため、関連技術において、クロストークは−26dB以下としなければならない(例えば非特許文献1または4、参照。)。   In transmission using a multi-core optical fiber, signal quality deteriorates when crosstalk occurs between cores. Therefore, in order to suppress crosstalk, the cores must be separated by a certain distance or more. In general, in order to ensure sufficient transmission quality in an optical communication system, it is desirable that the power penalty be 1 dB or less. Therefore, in the related art, the crosstalk must be −26 dB or less (for example, non-patent literature). 1 or 4).

一方で、MIMO技術を用いると受信端においてクロストークを補償することが可能であり、コア間距離を小さくし、クロストークが−26dB以上であっても信号処理によりパワーペナルティを1dB未満とすることができ、空間利用効率を向上させることができる。   On the other hand, if MIMO technology is used, it is possible to compensate for crosstalk at the receiving end, reduce the inter-core distance, and reduce the power penalty to less than 1 dB by signal processing even if the crosstalk is -26 dB or more. It is possible to improve the space use efficiency.

しかしながら、MIMO技術を適用する場合、伝送路中で発生する複数の信号光間の群遅延差(DMD)が大きいと、伝送路のインパルス応答幅が大きくなり、信号処理の増大を招く。一般に、関連技術では、同一コアを伝搬する複数のモード間のDMDは光ファイバの屈折率分布を制御することで低減することが可能である(例えば非特許文献2、参照。)。   However, when applying the MIMO technology, if the group delay difference (DMD) between a plurality of signal lights generated in the transmission path is large, the impulse response width of the transmission path is increased, resulting in an increase in signal processing. In general, in the related art, DMD between a plurality of modes propagating through the same core can be reduced by controlling the refractive index distribution of the optical fiber (for example, see Non-Patent Document 2).

一方で、コア間のクロストーク量とDMDの関係については、関連技術では、コア間距離の減少によりDMDが増加することがわかっている。つまり、コア間クロストークを許容したとしても、DMDを増加させないようにするためにはコア間距離の下限が存在し、空間利用効率の向上には限界があることがわかっている(例えば非特許文献5、参照。)。   On the other hand, regarding the relationship between the crosstalk amount between the cores and the DMD, it is known that the DMD increases as the inter-core distance decreases in the related art. In other words, even if crosstalk between cores is allowed, there is a lower limit of the distance between cores in order not to increase DMD, and it has been found that there is a limit in improving space utilization efficiency (for example, non-patent) Reference 5).

前記課題を解決するために、本発明は、2個以上のコアが配置された光ファイバであって、コア間距離をファイバの捻じれ周期に応じて適切に設計し、モード間の結合を積極的に引き起こすことで、ファイバのインパルス応答幅を低減することを目的とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an optical fiber in which two or more cores are arranged, and the distance between the cores is appropriately designed according to the twisting period of the fiber, and the coupling between the modes is positively performed. The purpose of this is to reduce the impulse response width of the fiber.

上記目的を達成するため、本発明では、複数のコアが捻れた構造のマルチコア光ファイバにおいて、ファイバの単位長さ当りの捻じれの回転角度(捻じれの角度)をγ[rad/m]として、コア中心間の距離D[μm]を予め定めた算出を満たすように設定する。   In order to achieve the above object, in the present invention, in a multi-core optical fiber having a structure in which a plurality of cores are twisted, the rotation angle (twist angle) of the twist per unit length of the fiber is γ [rad / m]. The distance D [μm] between the core centers is set so as to satisfy a predetermined calculation.

具体的には、本発明に係るマルチコア光ファイバは、
コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッド内に、最小コア間隔Dで配置された複数のコアを有するマルチコア光ファイバであって、
前記コアが単一の伝搬モードを有する構造であり、
伝搬するn次及びn±1次の結合モード間の群遅延差が30ps/km以上500ps/km以下となるD0(μm)を有し、
当該マルチコア光ファイバの捻じれ角度γ(rad/m)に対して、前記最小コア間隔Dは、式(C1)を満たす。
(数C1)
D(μm)=−3log(γ/π)+D0−0.3 (C1)
Specifically, the multi-core optical fiber according to the present invention is:
A multi-core optical fiber having a plurality of cores arranged with a minimum core spacing D in a clad having a refractive index smaller than that of the core;
The core is a structure having a single propagation mode;
Having a group delay difference between propagating n-order and n ± 1st-order coupling modes of 30 ps / km or more and 500 ps / km or less, D0 (μm);
The minimum core distance D satisfies the formula (C1) with respect to the twist angle γ (rad / m) of the multi-core optical fiber.
(Number C1)
D (μm) = − 3 log (γ / π) + D0−0.3 (C1)

具体的には、本発明に係るマルチコア光ファイバは、
コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッド内に、最小コア間隔Dで配置された複数のコアを有するマルチコア光ファイバであって、
前記コアが複数の伝搬モードを有する構造であり、
同一のLPモードからなる結合モードのn次及びn±1次の結合モード間の群遅延差が30ps/km以上500ps/km以下となるD0(μm)を有し、
当該マルチコア光ファイバの捻じれ角度γ(rad/m)に対して、前記最小コア間隔Dは、式(C2)を満たす。
(数C2)
D(μm)=−3log(γ/π)+D0−0.3 (C2)
Specifically, the multi-core optical fiber according to the present invention is:
A multi-core optical fiber having a plurality of cores arranged with a minimum core spacing D in a clad having a refractive index smaller than that of the core;
The core has a structure having a plurality of propagation modes;
A group delay difference between the n-order and n ± 1st coupled modes of coupled modes composed of the same LP mode has D0 (μm) that is 30 ps / km or more and 500 ps / km or less,
With respect to the twist angle γ (rad / m) of the multi-core optical fiber, the minimum core interval D satisfies the formula (C2).
(Number C2)
D (μm) = − 3 log (γ / π) + D0−0.3 (C2)

本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記コアは、
コア単独で計算されるLP間の群遅延差が600ps/km以下となるグレーデッド型の屈折率分布を有してもよい。
In the multi-core optical fiber according to the present invention,
The core is
It may have a graded type refractive index distribution in which the group delay difference between LPs calculated by the core alone is 600 ps / km or less.

本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記コアは、
2LPモードを導波し、
コア数が6又は7であり、隣接コア間距離が20以上26μm以下であってもよい。
In the multi-core optical fiber according to the present invention,
The core is
Waveguide 2LP mode,
The number of cores may be 6 or 7, and the distance between adjacent cores may be 20 or more and 26 μm or less.

具体的には、本発明に係る光ファイバの製造方法は、
マルチコア光ファイバ用プリフォームを加熱溶融して線引きする際に、予め定められた捻じれ角度γ(rad/m)に応じた捻じり回転を当該マルチコア光ファイバ用プリフォームに付与しながら線引きし、上述に記載のマルチコア光ファイバを製造する。
Specifically, the manufacturing method of the optical fiber according to the present invention is:
When the multi-core optical fiber preform is heated and melted for drawing, the multi-core optical fiber preform is drawn while applying torsional rotation according to a predetermined twist angle γ (rad / m), The multi-core optical fiber described above is manufactured.

具体的には、本発明に係る光ファイバの製造方法は、
マルチコア光ファイバ用プリフォームを加熱溶融して線引きする際に、予め定められた捻じれ角度γ(rad/m)に応じた捻じり回転を当該マルチコア光ファイバ用プリフォーム及び線引後のマルチコア光ファイバに対し同時に付与しながら線引きし、上述に記載のマルチコア光ファイバを製造する。
Specifically, the manufacturing method of the optical fiber according to the present invention is:
When drawing the multi-core optical fiber preform by heating and melting, the multi-core optical fiber preform and the multi-core light after drawing are twisted according to a predetermined twist angle γ (rad / m). The multi-core optical fiber described above is manufactured by drawing while simultaneously applying to the fiber.

具体的には、本発明に係る光ファイバケーブルの製造方法は、
予め定められた捻じれ角度γ(rad/m)に応じた捻じり回転を複数の光ファイバ心線に対しそれぞれ付与し、捻じり回転を付与した複数の光ファイバ心線をケーブル化する。
Specifically, the manufacturing method of the optical fiber cable according to the present invention is:
Twist rotation according to a predetermined twist angle γ (rad / m) is applied to each of the plurality of optical fiber cores, and the plurality of optical fiber cores to which the twist rotation is applied is cabled.

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。   The above inventions can be combined as much as possible.

本発明によれば、2個以上のコアが配置された光ファイバであって、コア間距離をファイバの捻じれ周期に応じて適切に設計し、モード間の結合を積極的に引き起こすことで、ファイバのインパルス応答幅を低減することができる。   According to the present invention, an optical fiber in which two or more cores are arranged, the inter-core distance is appropriately designed according to the twisting period of the fiber, and the coupling between modes is positively induced. The impulse response width of the fiber can be reduced.

本発明の光ファイバの断面構造の概略図の一例を示す。An example of the schematic of the cross-section of the optical fiber of this invention is shown. 捻じれ及び曲りが付与されたファイバの概略図の一例を示す。An example of the schematic of the fiber to which twist and bending were provided is shown. 捻じれ及び曲りが付与された2コアファイバにおける伝搬定数の変化の一例を示す。An example of a change in propagation constant in a two-core fiber to which twisting and bending are given will be shown. 捻じれ角度と結合係数の一例を示す。An example of a twist angle and a coupling coefficient is shown. θが0°から180°に変化した時の偶・奇モードの電界振幅のコア間距離依存性の一例を示す。An example of the dependence of the even / odd mode electric field amplitude on the distance between the cores when θ changes from 0 ° to 180 ° is shown. 異なるコア構造における偶モードのパワー変化の一例を示す。An example of the power change of the even mode in a different core structure is shown. 異なるコア構造におけるコア間距離とDMDの関係の一例を示す。An example of the relationship between the distance between cores in different core structures and DMD is shown. a=4.5μm、Δ=0.35%における捻じれ角度と偶モードと奇モードが結合するコア間距離の上限下限の一例を示す。An example of the upper and lower limits of the twist angle, the inter-core distance where the even mode and the odd mode are combined at a = 0.45 μm and Δ = 0.35% is shown. 試作した2コアファイバのインパルス応答幅の距離依存性の測定結果の一例を示す。An example of the measurement result of the distance dependence of the impulse response width of the prototype 2-core fiber is shown. 同一コア内のLPモード間のDMDを低減する屈折率分布の一例を示す。An example of a refractive index distribution that reduces DMD between LP modes in the same core is shown. 同一コア内のLPモード間のDMDを低減する屈折率分布の一例を示す。An example of a refractive index distribution that reduces DMD between LP modes in the same core is shown. a=9μm、Δ=0.4%のグレーデッド型ファイバにおけるDMDのα依存性の一例を示す。An example of the α dependence of DMD in a graded fiber with a = 9 μm and Δ = 0.4% is shown. 電界分布の計算結果の一例を示す。An example of the calculation result of electric field distribution is shown. Δ=0.35%のステップ型ファイバにおけるモードフィールド半径のコア半径依存性の一例を示す。An example of the core radius dependence of the mode field radius in a step type fiber with Δ = 0.35% is shown. Δ=0.4%、α=3.12のグレーデッド型ファイバにおけるDMDとコア半径の一例を示す。An example of DMD and core radius in a graded fiber with Δ = 0.4% and α = 3.12 is shown. コア半径8μm、屈折率差0.5%、α=3.15のグレーデッド型コア構造が7つ配置されたファイバにおける、各同一LPモードを基にした結合モード間の結合係数の計算の一例を示す。An example of calculation of coupling coefficient between coupling modes based on the same LP mode in a fiber in which seven graded core structures having a core radius of 8 μm, a refractive index difference of 0.5%, and α = 3.15 are arranged. Indicates. コア半径8μm、屈折率差0.5%、α=3.15のコアが7つ六方細密構造で配置されたマルチコアの一例を示す。An example of a multi-core in which seven cores having a core radius of 8 μm, a refractive index difference of 0.5%, and α = 3.15 are arranged in a hexagonal close-packed structure is shown. 図6におけるコア構造の組み合わせの一例を示す。An example of the combination of the core structure in FIG. 6 is shown. 本実施形態に係るマルチコア光ファイバの作製工程の一例を示す。An example of the manufacturing process of the multi-core optical fiber which concerns on this embodiment is shown. 本実施形態に係るマルチコア光ファイバの作製工程の一例を示す。An example of the manufacturing process of the multi-core optical fiber which concerns on this embodiment is shown.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below. These embodiments are merely examples, and the present invention can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

(実施形態1)
以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。図1はクラッド13と、コア12が2コアであるマルチコア光ファイバ11の断面図である。屈折率がn1であるコア領域と、n2のクラッド領域が存在しn1>n2である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a clad 13 and a multi-core optical fiber 11 having two cores 12. A core region having a refractive index of n1 and a clad region of n2 exist and n1> n2.

図1の構造においてn1>n2の条件は、各領域の材料を純石英ガラス、またはゲルマニウム(Ge)やアルミニウム(Al)、リン(P)などの屈折率を増加させる不純物や、フッ素(F)、ボロン(B)などの屈折率を低減させる不純物を添加した石英ガラスを用いることで実現できる。また、コア間距離をDとする。   In the structure of FIG. 1, the condition of n1> n2 is that the material of each region is pure quartz glass, germanium (Ge), aluminum (Al), phosphorus (P) or other impurities that increase the refractive index, fluorine (F) It can be realized by using quartz glass to which impurities such as boron (B) are added to reduce the refractive index. The distance between the cores is D.

マルチコア光ファイバ11においては、各コア12に異なる信号光を伝搬させ、並列伝送が可能であるが、コア12間距離が近いと、異なるコア12を伝搬する信号光がクロストークし、信号劣化の要因となってしまう。関連技術では、コア12間で信号劣化の要因となるクロストークを抑えるために例えばコア12間距離を37μm程度としている(例えば、非特許文献1、参照。)。   In the multi-core optical fiber 11, different signal lights can be propagated to each core 12 and transmitted in parallel. However, when the distance between the cores 12 is short, the signal lights propagating through the different cores 12 crosstalk and cause signal degradation. It becomes a factor. In the related art, in order to suppress crosstalk that causes signal deterioration between the cores 12, for example, the distance between the cores 12 is set to about 37 μm (for example, see Non-Patent Document 1).

一方で、コア12間におけるクロストークは、受信機にMIMO等化器を設置することで補償することができる(例えば非特許文献2、参照。)。つまり、コア12間距離をより小さくすることが可能となる。しかしながら、関連技術では、コア間距離を小さくすることで、結合モード間のDMDが大きくなり、MIMO等化器での信号処理負荷が増大する(例えば、非特許文献5、参照。)。   On the other hand, crosstalk between the cores 12 can be compensated by installing a MIMO equalizer in the receiver (for example, see Non-Patent Document 2). That is, the distance between the cores 12 can be further reduced. However, in the related art, by reducing the distance between the cores, the DMD between the coupled modes increases, and the signal processing load in the MIMO equalizer increases (for example, see Non-Patent Document 5).

図2に、光ファイバが捻じれながら曲がった状態を示す。図では2コアファイバの例を示しており、曲げ半径はRであり、光ファイバの伝搬方向をz、光ファイバの回転角度をθとしている。結合モードの伝搬定数は、以下における式(1)により求められる。

Figure 2017009629
FIG. 2 shows a state where the optical fiber is bent while being twisted. In the figure, an example of a two-core fiber is shown, the bending radius is R, the propagation direction of the optical fiber is z, and the rotation angle of the optical fiber is θ. The propagation constant of the coupled mode is obtained by the following equation (1).
Figure 2017009629

ここで、βa、βbは、ファイバが曲がっている状態において、それぞれのコア12が単独で存在しているときの伝搬定数であり、δβは以下における式(2)で求められる。

Figure 2017009629
Here, βa and βb are propagation constants when the respective cores 12 exist alone in a state where the fiber is bent, and δβ is obtained by the following equation (2).
Figure 2017009629

ここで、κはβaとβbを有するモード間のモード結合係数である。モード結合係数は、関連技術に係る非結合マルチコア光ファイバの設計において計算されているものと同じであり、電界分布と屈折率分布により容易に計算可能である(例えば、非特許文献6、参照。)。さて、βa及びβbは、以下における式(3)から求めることができる。

Figure 2017009629
Here, κ is a mode coupling coefficient between modes having βa and βb. The mode coupling coefficient is the same as that calculated in the design of the uncoupled multi-core optical fiber according to the related art, and can be easily calculated by the electric field distribution and the refractive index distribution (see Non-Patent Document 6, for example). ). Now, βa and βb can be obtained from Equation (3) below.
Figure 2017009629

ここで、本マルチコア光ファイバ11においては、各コア12が同じ屈折率分布を有していると仮定し、曲げが無い場合は同じ伝搬定数β0を有しているものとする。以上の式を用いて、ファイバ中を伝搬する結合モード(偶モードと奇モード)の伝搬定数を計算した結果を図3に示す。   Here, in this multi-core optical fiber 11, it is assumed that the cores 12 have the same refractive index distribution, and have the same propagation constant β0 when there is no bending. FIG. 3 shows the result of calculating the propagation constant of the coupled mode (even mode and odd mode) propagating in the fiber using the above formula.

偶モードと奇モードの伝搬定数は、何れの角度においても交差することが無いが、同種コア12においてはθ=90°において、伝搬定数差Δβが小さくなり、モード間の結合が生じやすくなる。   Even-mode and odd-mode propagation constants do not intersect at any angle, but in the same type of core 12, the propagation constant difference Δβ becomes small at θ = 90 °, and coupling between the modes is likely to occur.

モード間の結合については、関連技術に係る導波路内のモード間結合と同様に扱うことができ、以下における式(4)より求めることができる(例えば、非特許文献7、参照。)。ここで、AeまたはAoは偶モードまたは奇モードの電界振幅であり、γは捻じれの角度(単位長さ当りの捻じれの回転角度。単位はrad/m)である。

Figure 2017009629
The coupling between modes can be handled in the same manner as the coupling between modes in the waveguide according to the related art, and can be obtained from the following formula (4) (for example, see Non-Patent Document 7). Here, Ae or Ao is an even-mode or odd-mode electric field amplitude, and γ is a twist angle (rotation angle of twist per unit length, unit is rad / m).
Figure 2017009629

ここで、以下における式(5)が示すηは、本マルチコア光ファイバ11の微小伝搬距離Δzに対する捻じれの回転角度を微小回転角度Δθとしたとき、ηΔθが微小回転角度Δθ間におけるモードの電界分布の重なり積分で表されるものである。

Figure 2017009629
Here, η shown in the following equation (5) is the electric field of the mode between the minute rotation angles Δθ when the rotation angle of twist with respect to the minute propagation distance Δz of the multi-core optical fiber 11 is the minute rotation angle Δθ. It is expressed by the overlap integral of the distribution.
Figure 2017009629

式(5)を微小伝搬距離Δzに基づいて数値的に計算を行うことで、ファイバの捻じれ角度に対してモード間の結合を積極的に発生させるコア12間距離を求めることができる。具体的には、Δθ=γ×Δzの関係を用い、式(5)の計算結果をΔθで割ることでηを求め、式(4)に代入する。ここで、式(5)のxとyは、ファイバ断面における直交座標を表している。   By numerically calculating Equation (5) based on the minute propagation distance Δz, the distance between the cores 12 that actively generates coupling between modes with respect to the twist angle of the fiber can be obtained. Specifically, using the relationship of Δθ = γ × Δz, η is obtained by dividing the calculation result of equation (5) by Δθ and substituted into equation (4). Here, x and y in Expression (5) represent orthogonal coordinates in the fiber cross section.

図4に、回転角度に対する電力結合係数|ηΔθ|を計算したものを示す。コア12間距離Dは15,20,25,40μmであるが、θ=90°の時に、電力結合係数が最大値を取ることがわかる。次に、入射時に偶モードのみを励振し、ファイバが180°回転した時の各モードの電界振幅を計算したものを図5に示す。 FIG. 4 shows the calculated power coupling coefficient | ηΔθ | 2 with respect to the rotation angle. Although the distance D between the cores 12 is 15, 20, 25, and 40 μm, it can be seen that the power coupling coefficient takes the maximum value when θ = 90 °. Next, FIG. 5 shows the calculation of the electric field amplitude of each mode when only the even mode is excited at the time of incidence and the fiber is rotated 180 °.

なお、曲げ半径は80mmとしている。コア12間距離が大きい場合は、入射した偶モードがθ=90°において奇モードに変換される。同様のモード変換はθ=270°においても生じ、変換された奇モードは、θ=270°において偶モードに再変換されることを計算において確認している。   The bending radius is 80 mm. When the distance between the cores 12 is large, the incident even mode is converted into an odd mode at θ = 90 °. Similar mode conversion occurs at θ = 270 °, and the calculation confirms that the converted odd mode is converted back to the even mode at θ = 270 °.

この場合、関連技術では、θ=0〜360°の回転において変化する各モードの群遅延の平均が、理想的な同種コア構造においては全ての伝搬パスで同じとなる(例えば、非特許文献8、参照。)。しかしながら、製造誤差によって生じるコア変動によって、受信端では数百ps/kmの遅延差が生じることがわかっている。   In this case, in the related art, the average group delay of each mode that changes in the rotation of θ = 0 to 360 ° is the same in all propagation paths in an ideal homogeneous core structure (for example, Non-Patent Document 8). ,reference.). However, it has been found that a delay difference of several hundreds ps / km is generated at the receiving end due to a core variation caused by a manufacturing error.

なお、本願では、θ=0°から360°まで回転した場合に、θ=90°及び270°においてモード間の変換が生じるものの、360度において元の偶モードに完全に戻る場合は、モード結合が生じていないものとして表現し、他のモードにパワーが一部又は完全に移行する場合はモード結合が生じているものとする。   In the present application, when the rotation is performed from θ = 0 ° to 360 °, conversion between modes occurs at θ = 90 ° and 270 °, but when the original mode is completely restored at 360 °, mode coupling is performed. If the power is partially or completely transferred to another mode, it is assumed that mode coupling has occurred.

一方で、コア12間距離が小さい場合は、偶モードで入射した光は、何れの角度においても奇モードに変換されない。つまり、入射した偶モードは360°回転した後においても偶モードのままであり、モード結合が生じていないこととなる。但し、関連技術では、結合モード間のDMDでインパルス応答幅が広がってしまう(例えば、非特許文献5、参照。)。   On the other hand, when the distance between the cores 12 is small, the light incident in the even mode is not converted to the odd mode at any angle. That is, the incident even mode remains even even after 360 ° rotation, and mode coupling does not occur. However, in the related art, the impulse response width is widened by DMD between coupled modes (for example, see Non-Patent Document 5).

まとめると、図5において、Aeが0または1のどちらかとなっている領域では、360°回転した時にモード結合が発生せず、0または1となっていない領域では、モード結合が生じることになる。   In summary, in FIG. 5, in the region where Ae is either 0 or 1, mode coupling does not occur when rotated 360 °, and in the region where Ae is not 0 or 1, mode coupling occurs. .

つまり、およそD=20〜25μmの設計とすることで、ファイバが0°から360°に回転した時に、偶モードと奇モードでクロストークが発生し、前記の製造誤差による群遅延差及び結合モード間のDMDによるインパルス応答広がりを抑圧する効果が得られる。   In other words, by designing with D = 20 to 25 μm, when the fiber is rotated from 0 ° to 360 °, crosstalk occurs between the even mode and the odd mode, and the group delay difference and the coupling mode due to the manufacturing error described above. The effect of suppressing the impulse response spread due to DMD in the meantime is obtained.

図6に、同じく入射側で偶モードを励振し、θ=180°における偶モードの振幅を異なるコア構造で計算したものを示す。コア構造については、図18に示す通りであり、γ=0.8π、R=140mmとしている。   FIG. 6 shows an example in which an even mode is excited on the incident side, and the amplitude of the even mode at θ = 180 ° is calculated with a different core structure. The core structure is as shown in FIG. 18, where γ = 0.8π and R = 140 mm.

何れのコア構造においても、偶モードの電界振幅が1より小さく0より大きい有意な結合を生じるコア12間距離D0が異なっているが、それぞれのコア構造において、結合モード間のDMDを計算すると、30〜500ps/kmの範囲となることがわかった。コア12間距離とDMDの関係は図7に示す通りである。   In any core structure, the distance D0 between the cores 12 that causes significant coupling of the even mode electric field amplitude smaller than 1 and larger than 0 is different. However, in each core structure, when DMD between coupling modes is calculated, It was found to be in the range of 30 to 500 ps / km. The relationship between the distance between the cores 12 and the DMD is as shown in FIG.

図8に、γに対して、上記の有意なモード間の結合が生じるコア12間距離Dの上限・下限を計算したものを示す。なお、コア構造はコア半径4.5μm、比屈折率差=0.35%である。γ(rad/m)に対して、以下における式(6)の近似曲線が図中の実線である。

Figure 2017009629
FIG. 8 shows the calculation of the upper and lower limits of the distance D between the cores 12 where the significant coupling between the modes occurs with respect to γ. The core structure has a core radius of 4.5 μm and a relative refractive index difference = 0.35%. For γ (rad / m), the approximate curve of equation (6) below is a solid line in the figure.
Figure 2017009629

γに対するDの変化とよく一致しており、この式を用いることで、モード間の結合を生じさせるコア12間距離を設計することができる。なお、D0の単位はμmであり、結合モード間のDMDが30〜500ps/kmとなるD0の算出は、以下に示す通りである(例えば非特許文献5、参照)。   It is in good agreement with the change of D with respect to γ, and by using this equation, the distance between the cores 12 that causes coupling between modes can be designed. The unit of D0 is μm, and the calculation of D0 with which the DMD between coupled modes is 30 to 500 ps / km is as follows (see Non-Patent Document 5, for example).

D0は、各コアの屈折率分布に依存して変化し、具体的な算出方法は、複数のコアを含んだ光ファイバの断面構造について数値計算(例えば有限要素法を用いた電磁界解析)を行い、計算される偶モードと奇モードの群速度の差であるDMDを求め、DMDが30〜500ps/kmとなるコア間距離をD0決定することができる。   D0 varies depending on the refractive index distribution of each core, and a specific calculation method is to perform numerical calculation (for example, electromagnetic field analysis using a finite element method) for a cross-sectional structure of an optical fiber including a plurality of cores. Then, DMD which is the difference between the calculated even mode and odd mode group velocity is obtained, and the inter-core distance at which DMD is 30 to 500 ps / km can be determined as D0.

また、例えば隣接した2つのコア構造の伝搬定数βi及び、モード結合理論から求まるモード結合係数κから、以下に示す式(7)の行列を構築し、この行列を対角化することによって得られる以下に示す式(8)の対角行列に基づく式(9)がDMDとなる。

Figure 2017009629
Further, for example, a matrix of Expression (7) shown below is constructed from the propagation constant βi of two adjacent core structures and the mode coupling coefficient κ obtained from the mode coupling theory, and obtained by diagonalizing this matrix. Equation (9) based on the diagonal matrix of Equation (8) shown below is DMD.
Figure 2017009629

同様にDMDが30〜500ps/kmとなるコア間距離をD0決定することができる。なお、ωは角周波数である(例えば、非特許文献5、参照。)。

Figure 2017009629
Figure 2017009629
Similarly, D0 can determine the inter-core distance at which DMD is 30 to 500 ps / km. Note that ω is an angular frequency (see Non-Patent Document 5, for example).
Figure 2017009629
Figure 2017009629

なお、コア数が2より大きい場合においては、例えばコア数がxであれば、x個の結合モードが生じることになるが、有意な結合は、図4のθ=90°の例で示したような位置関係となる2つのコア12間で生じるため、特定の2コアにおいてこれまで述べた計算を適用すればよく、容易にx個のコア12を有するマルチコア光ファイバ11の応用することができる。   In the case where the number of cores is larger than 2, for example, if the number of cores is x, x number of coupling modes will occur, but significant coupling is shown in the example of θ = 90 ° in FIG. Since it occurs between the two cores 12 having such a positional relationship, the calculation described so far may be applied to the specific two cores, and the multi-core optical fiber 11 having x cores 12 can be easily applied. .

図9に、コア半径4.5μm、比屈折率差0.35%のコア12を2つ有する2コアファイバであり、コア12間距離Dが20,25,40μmである場合のインパルス応答広がりを測定した結果を示す。ここでは、インパルス応答の10dBダウン幅を示している。   FIG. 9 shows the impulse response spread in the case of a two-core fiber having two cores 12 with a core radius of 4.5 μm and a relative refractive index difference of 0.35%, and the distance D between the cores 12 is 20, 25, and 40 μm. The measurement results are shown. Here, a 10 dB down width of the impulse response is shown.

D=40μmでは、インパルス応答広がりが距離に比例して増加し、D=20,25μmにおいて、距離の平方根に比例して増加していることがわかる。モード結合が生じていない場合は、DMDと伝送距離に比例してインパルス応答幅が広がることはよく知られており、D=40μmでモード結合が生じないことは計算と一致している。   It can be seen that the impulse response spread increases in proportion to the distance at D = 40 μm, and increases in proportion to the square root of the distance at D = 20, 25 μm. When mode coupling does not occur, it is well known that the impulse response width increases in proportion to the DMD and transmission distance, and that no mode coupling occurs at D = 40 μm is consistent with the calculation.

また、インパルス応答広がりが距離の平方根に比例するという特性は、偏波モード分散と同等であり、ファイバ内でモード間が結合していることとなる。計算においてもD=20〜25μmにおいてはモード結合が生じる結果となっているので、計算の妥当性が確認できた。   Further, the characteristic that the impulse response spread is proportional to the square root of the distance is equivalent to the polarization mode dispersion, and the modes are coupled in the fiber. Also in the calculation, since the mode coupling occurs at D = 20 to 25 μm, the validity of the calculation can be confirmed.

また、ファイバ中でモード結合を積極的に引き起こすことで、インパルス応答幅が長距離伝送(数十km以上)において特に低減することができ、受信端でのMIMO処理の負荷が低減できることがわかる。   In addition, it can be seen that by actively causing mode coupling in the fiber, the impulse response width can be particularly reduced in long-distance transmission (several tens of kilometers or more), and the load of MIMO processing at the receiving end can be reduced.

(実施形態2)
コア12毎に伝搬するモードが2以上である場合、コア12間の同一LPモード間のDMDが小さいことに加え、同一コア12を伝搬する基本モードと高次モードのDMDについても小さくなければならず、図10及び11に記載のようなグレーデッドインデックス(GI)型もしくは階段型屈折率分布とすることが必要である。
(Embodiment 2)
When the mode propagating for each core 12 is 2 or more, in addition to the small DMD between the same LP modes between the cores 12, the basic mode and higher-order mode DMD propagating through the same core 12 must also be small. First, it is necessary to use a graded index (GI) type or staircase type refractive index distribution as shown in FIGS.

たとえば、コア半径a=9μm、比屈折率差Δ=0.4%の場合のGIのα値に対する波長1550nmにおけるLP01−LP11モード間の群遅延差DMDの変化を計算したものを図12に示す。なお、α値と屈折率分布の関係については、n(r)を中心から半径方向の位置rにおける屈折率、nはコア中心の屈折率としたとき、コア径aより小さい領域の屈折率分布が式(10)を満たすことである。

Figure 2017009629
For example, FIG. 12 shows the calculated change in the group delay difference DMD between the LP01-LP11 modes at the wavelength of 1550 nm with respect to the α value of GI when the core radius a = 9 μm and the relative refractive index difference Δ = 0.4%. . Regarding the relationship between the α value and the refractive index distribution, n (r) is the refractive index at the position r in the radial direction from the center, and n 1 is the refractive index of the core center. The distribution satisfies the equation (10).
Figure 2017009629

また、計算には有限要素法を用いている。本構造ではLP01モードとLP11モードが伝搬し、αを変化させることでLP01とLP11モード間のDMDを正負に制御でき、αを適切に制御することで、DMDを小さくすることができる。コア12の構造が複数の伝搬モードを導波するマルチコア光ファイバ11の場合、モードはそれぞれ、コア12単独で計算されるLPモードを基にした結合モードが生じる。   Moreover, the finite element method is used for the calculation. In this structure, the LP01 mode and the LP11 mode propagate, and by changing α, the DMD between the LP01 and LP11 modes can be controlled positively and negatively, and by appropriately controlling α, the DMD can be reduced. In the case of the multi-core optical fiber 11 in which the structure of the core 12 guides a plurality of propagation modes, each mode has a coupled mode based on the LP mode calculated by the core 12 alone.

例えば、2つのLPモードが導波するコア12が7つ配置されたマルチコア光ファイバ11の場合、LP01モードを基底とする結合モードが7つ、LP11aモードを基底とする結合モードが7つ、LP11bモードを基底とする結合モードが7つ生じる。なお、それぞれのモードの電界分布は図13に記載の通りであり、各LPモードを基にした結合モードの電界分布についても同図に示している。   For example, in the case of the multi-core optical fiber 11 in which seven cores 12 for guiding two LP modes are arranged, seven coupling modes based on the LP01 mode, seven coupling modes based on the LP11a mode, and LP11b Seven coupling modes based on the mode are generated. The electric field distribution of each mode is as shown in FIG. 13, and the electric field distribution of the coupling mode based on each LP mode is also shown in FIG.

複数のモードが伝搬するコア構造を用いた場合においても、実施形態1と同様に各同LPモードを基底としたモード間の結合においては、結合モード間のDMDが30〜500ps/kmの範囲となるようにコア12間距離を調整すればよい。異なるLPモードを基底とするモード間は、伝搬定数差が大きいことから結合しないが、図12に示すように、各コア12をグレーデッド型の屈折率分布とすることで、LPモード間のDMDを低減することができる。   Even in the case of using a core structure in which a plurality of modes propagate, in the coupling between modes based on the same LP mode as in the first embodiment, the DMD between the coupling modes is in the range of 30 to 500 ps / km. What is necessary is just to adjust the distance between the cores 12 so that it may become. Modes based on different LP modes are not coupled because of a large propagation constant difference. However, as shown in FIG. 12, DMD between LP modes is achieved by making each core 12 have a graded refractive index profile. Can be reduced.

図14に、比屈折率差Δ=0.35%としたときの、ステップインデックスファイバのコア半径に対する基本モードのモードフィールド直径(MFD)の変化を計算した結果を示す。現在、ITU−Tのファイバ勧告G.652では、MFDのトレランスが±0.4μmと規定されており、一般的な単一モード光ファイバの半径a=4.5μmを基準とすると、少なくともコア半径が±0.6μm以下の範囲で変化することがわかる。   FIG. 14 shows the result of calculating the change in mode field diameter (MFD) of the fundamental mode with respect to the core radius of the step index fiber when the relative refractive index difference Δ = 0.35%. Currently, ITU-T Fiber Recommendation G. 652, the tolerance of MFD is defined as ± 0.4 μm, and when the radius a = 4.5 μm of a general single mode optical fiber is used as a reference, the core radius changes at least within a range of ± 0.6 μm or less. I understand that

図15に、比屈折率差Δ=0.4%、α=3.12のGIコア構造において、コア半径が変化した時のDMD変化を計算したものを示す。先ほどのaの変動幅±0.6μmを想定すると、絶対値で最大600ps/kmのDMDが生じ得ることがわかる。   FIG. 15 shows the calculated DMD change when the core radius changes in the GI core structure with the relative refractive index difference Δ = 0.4% and α = 3.12. Assuming the fluctuation range of ± 0.6 μm of a as described above, it can be seen that a DMD of a maximum of 600 ps / km can occur in absolute value.

コア半径8μm、屈折率差0.5%、α=3.15のコア12が7つ六方細密構造で配置されたマルチコアで、コア12間距離に対するηΔθを計算したものを図16に示す。コア配置については、図17に示す通りである。また、本実施形態に係るマルチコア光ファイバ11は、コア12が6つ配置されたマルチコアであってもよい。   FIG. 16 shows a calculation result of ηΔθ with respect to the distance between the cores 12 in a multi-core in which seven cores 12 having a core radius of 8 μm, a refractive index difference of 0.5%, and α = 3.15 are arranged in a hexagonal close-packed structure. The core arrangement is as shown in FIG. The multi-core optical fiber 11 according to the present embodiment may be a multi-core in which six cores 12 are arranged.

数モードマルチコアの設計においては、各LPモードからなる結合モードのそれぞれが、同いつLPモードからなる結合モードとの間でクロストークが生じるコア12間距離を設定する必要があり、本設計においては、コア12間距離20〜26μmとすることで、インパルス応答幅を抑圧する設計が可能である。   In the multi-mode multi-core design, it is necessary to set the distance between the cores 12 at which crosstalk occurs between the coupled modes composed of the LP modes and the coupled modes composed of the LP modes. By setting the distance between the cores 12 to 20 to 26 μm, it is possible to design to suppress the impulse response width.

(実施形態3)
図5に示した通り、捻じれの周期が早くなることで、式(6)からもわかるとおり、コア12間距離を低減することができ、より空間多重密度を向上させることができる。一般的に、関連技術に係るシングルモードファイバにおいても、偏波モード分散の低減を目的として、図19に示すように、ファイバの作製時にファイバを捻じることが行われている。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 5, by increasing the twisting cycle, the distance between the cores 12 can be reduced and the spatial multiplexing density can be further improved, as can be seen from the equation (6). In general, even in a single mode fiber according to related art, for the purpose of reducing polarization mode dispersion, as shown in FIG. 19, the fiber is twisted when the fiber is manufactured.

図19が示すプリフォーム14は、本実施形態に係るマルチコア光ファイバ11を作製する際に使用する母材である。プリフォーム14は、上述した捻じれ角度γ(rad/m)の周期で回転している。回転しているプリフォーム14は、加熱器15で加熱溶融して線引きされる。本実施形態に係るマルチコア光ファイバ11は、捻じれを有した状態で作製され、光ファイバ巻取器17で巻き取られる。   A preform 14 shown in FIG. 19 is a base material used when producing the multi-core optical fiber 11 according to the present embodiment. The preform 14 rotates at a period of the twist angle γ (rad / m) described above. The rotating preform 14 is heated and melted by the heater 15 and drawn. The multi-core optical fiber 11 according to the present embodiment is manufactured in a twisted state and is wound by the optical fiber winder 17.

よって、本発明のコア12間距離が関連技術に係る非結合型マルチコア光ファイバと比較して小さい結合型マルチコア光ファイバの製造において、ファイバを捻じりながら製造を行うことで、よりコア12間距離が小さなファイバを実現することができる。ファイバ製造時にファイバを捻じる方法については、関連技術に係る方法を用いることができる(例えば、非特許文献9、参照。)。   Therefore, in the manufacture of a coupled multi-core optical fiber in which the distance between the cores 12 of the present invention is smaller than that of the uncoupled multi-core optical fiber according to the related art, the distance between the cores 12 can be further increased by manufacturing while twisting the fiber. Can realize a small fiber. As a method of twisting the fiber at the time of manufacturing the fiber, a method according to related art can be used (for example, refer to Non-Patent Document 9).

なお、図20に示すように、プリフォーム14を加熱溶融して線引きする際に、上述した捻じれ角度γ(rad/m)の周期による回転をプリフォーム14及び線引後のマルチコア光ファイバ11に対し同時に付与しながら線引きしてもよい。また、プリフォーム14を回転させずに線引きした線引き後のマルチコア光ファイバ11に対し、捻じれ角度γ(rad/m)の周期による回転を付与してもよい。線引きした本実施形態に係るマルチコア光ファイバ11は、捻じれを有した状態で作製され、光ファイバ巻取器17で巻き取る。なお、回転については一定方向に限らず、捻じれ角度が0〜360°となるように順回転・逆回転を繰り返す方式であってもよい。   As shown in FIG. 20, when the preform 14 is heated and melted for drawing, the rotation with the period of the twist angle γ (rad / m) described above is rotated in accordance with the preform 14 and the drawn multi-core optical fiber 11. The lines may be drawn while being simultaneously applied. In addition, the multi-core optical fiber 11 that has been drawn without rotating the preform 14 may be rotated according to the period of the twist angle γ (rad / m). The drawn multi-core optical fiber 11 according to the present embodiment is manufactured in a twisted state and is wound up by the optical fiber winder 17. Note that the rotation is not limited to a fixed direction, and a forward rotation / reverse rotation may be repeated so that the twist angle is 0 to 360 °.

(実施形態4)
実施形態3に記載の通り、ファイバの製造時に捻じれを与える手法の他に、光ファイバを収容するケーブルが、ファイバを捻じる構造を備えることで同様の効果を得ることができる。例えば、関連技術に係るテープ心線をSZケーブルに収容することで発生する捻じれは、同様に本発明のファイバに適用することで捻じれを生じさせることができる(例えば、非特許文献10、参照。)。
(Embodiment 4)
As described in the third embodiment, the same effect can be obtained by providing the cable for housing the optical fiber with a structure for twisting the fiber, in addition to the method for twisting the fiber during manufacture. For example, the twist generated by housing the tape core wire according to the related technology in the SZ cable can be similarly applied to the fiber of the present invention (for example, Non-Patent Document 10, reference.).

本発明の光ファイバによって、より小さな面積で多くのコア12を配置することができることから、コア12の多重度が向上し、伝送容量を拡大する効果を奏する。伝搬するモードの群遅延差が小さいことから、受信端でモード間クロストークを補償するMIMO処理における計算負荷が小さくなるという効果を奏する。   Since many cores 12 can be arranged in a smaller area by the optical fiber of the present invention, the multiplicity of the cores 12 is improved, and the transmission capacity is increased. Since the group delay difference between the propagating modes is small, there is an effect that the calculation load in the MIMO processing for compensating for the crosstalk between modes at the receiving end is reduced.

コア12間距離を、関連技術に係るマルチコア光ファイバより小さくできるため、同じクラッド径のファイバで比較すると、コア12からクラッド13端までのクラッド厚を大きくすることができ、損失を低減できる効果を奏する。   Since the distance between the cores 12 can be made smaller than the multi-core optical fiber according to the related art, the clad thickness from the core 12 to the end of the clad 13 can be increased and the loss can be reduced when compared with fibers having the same clad diameter. Play.

本発明は、光伝送システムにおける伝送媒体に適用することができる。   The present invention can be applied to a transmission medium in an optical transmission system.

11:マルチコア光ファイバ
12:コア
13:クラッド
14:プリフォーム
15:加熱器
16:コーティング器
17:光ファイバ巻取器
11: Multi-core optical fiber 12: Core 13: Clad 14: Preform 15: Heater 16: Coating device 17: Optical fiber winder

Claims (7)

コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッド内に、最小コア間隔Dで配置された複数のコアを有するマルチコア光ファイバであって、
前記コアが単一の伝搬モードを有する構造であり、
伝搬するn次及びn±1次の結合モード間の群遅延差が30ps/km以上500ps/km以下となるD0(μm)を有し、
当該マルチコア光ファイバの捻じれ角度γ(rad/m)に対して、前記最小コア間隔Dは、式(C1)を満たす
ことを特徴とするマルチコア光ファイバ。
(数C1)
D(μm)=−3log(γ/π)+D0−0.3 (C1)
A multi-core optical fiber having a plurality of cores arranged with a minimum core spacing D in a clad having a refractive index smaller than that of the core;
The core is a structure having a single propagation mode;
Having a group delay difference between propagating n-order and n ± 1st-order coupling modes of 30 ps / km or more and 500 ps / km or less, D0 (μm);
The multicore optical fiber, wherein the minimum core interval D satisfies the formula (C1) with respect to the twist angle γ (rad / m) of the multicore optical fiber.
(Number C1)
D (μm) = − 3 log (γ / π) + D0−0.3 (C1)
コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッド内に、最小コア間隔Dで配置された複数のコアを有するマルチコア光ファイバであって、
前記コアが複数の伝搬モードを有する構造であり、
同一のLPモードからなる結合モードのn次及びn±1次の結合モード間の群遅延差が30ps/km以上500ps/km以下となるD0(μm)を有し、
当該マルチコア光ファイバの捻じれ角度γ(rad/m)に対して、前記最小コア間隔Dは、式(C2)を満たす
ことを特徴とするマルチコア光ファイバ。
(数C2)
D(μm)=−3log(γ/π)+D0−0.3 (C2)
A multi-core optical fiber having a plurality of cores arranged with a minimum core spacing D in a clad having a refractive index smaller than that of the core;
The core has a structure having a plurality of propagation modes;
A group delay difference between the n-order and n ± 1st coupled modes of coupled modes composed of the same LP mode has D0 (μm) that is 30 ps / km or more and 500 ps / km or less,
The multi-core optical fiber, wherein the minimum core interval D satisfies the formula (C2) with respect to the twist angle γ (rad / m) of the multi-core optical fiber.
(Number C2)
D (μm) = − 3 log (γ / π) + D0−0.3 (C2)
前記コアは、
コア単独で計算されるLP間の群遅延差が600ps/km以下となるグレーデッド型の屈折率分布を有する
ことを特徴とする請求項2に記載のマルチコア光ファイバ。
The core is
3. The multi-core optical fiber according to claim 2, wherein the multi-core optical fiber has a graded refractive index distribution in which a group delay difference between LPs calculated by a single core is 600 ps / km or less.
前記コアは、
2LPモードを導波し、
コア数が6又は7であり、隣接コア間距離が20以上26μm以下であることを特徴とする請求項3に記載のマルチコア光ファイバ。
The core is
Waveguide 2LP mode,
The multi-core optical fiber according to claim 3, wherein the number of cores is 6 or 7, and the distance between adjacent cores is 20 to 26 μm.
マルチコア光ファイバ用プリフォームを加熱溶融して線引きする際に、予め定められた捻じれ角度γ(rad/ m)に応じた捻じり回転を当該マルチコア光ファイバ用プリフォームに付与しながら線引きし、請求項1から4のいずれかに記載のマルチコア光ファイバを製造する
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
When drawing by heating and melting the preform for multi-core optical fiber, drawing while applying torsion rotation according to a predetermined twist angle γ (rad / m) to the preform for multi-core optical fiber, An optical fiber manufacturing method for manufacturing the multi-core optical fiber according to claim 1.
マルチコア光ファイバ用プリフォームを加熱溶融して線引きする際に、予め定められた捻じれ角度γ(rad/m)に応じた捻じり回転を当該マルチコア光ファイバ用プリフォーム及び線引後のマルチコア光ファイバに対し同時に付与しながら線引きし、請求項1から4のいずれかに記載のマルチコア光ファイバを製造する
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
When drawing the multi-core optical fiber preform by heating and melting, the multi-core optical fiber preform and the multi-core light after drawing are twisted according to a predetermined twist angle γ (rad / m). A method for producing an optical fiber, wherein the multi-core optical fiber according to any one of claims 1 to 4 is produced by drawing the fiber while simultaneously applying it to the fiber.
予め定められた捻じれ角度γ(rad/m)に応じた捻じり回転を複数の光ファイバ心線に対しそれぞれ付与し、捻じり回転を付与した複数の光ファイバ心線をケーブル化する
ことを特徴とする光ファイバケーブルの製造方法。
Applying twisting rotation corresponding to a predetermined twist angle γ (rad / m) to each of a plurality of optical fiber cores, and cable forming the plurality of optical fiber core wires to which twisting rotation is applied. An optical fiber cable manufacturing method.
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