JP2019101363A - マルチコアファイバ - Google Patents

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Shota Saito
翔太 斉藤
竹永　勝宏
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Abstract

【課題】 良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得るマルチコアファイバを提供する。【解決手段】 マルチコアファイバ１は、信号光を伝搬する複数の信号光用コア１１と、励起光を伝搬する少なくとも１つの励起光用コア１２と、複数の信号光用コア１１、及び、少なくとも１つの励起光用コアを囲うクラッド２０と、を備え、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、信号光の伝搬距離をＬとする場合に、１つの信号光用コア１１につき式（１）を満たす。ＸＴ１ｋｍ≦−０．００９２Ｌ−２３．３９９ ・・・（１）【選択図】 図１

Description

本発明は、信号光及び励起光を伝搬し得るマルチコアファイバに関する。
光通信システムに用いられる光増幅器では、増幅用光ファイバの活性元素を励起光により励起して、励起された活性元素の誘導放出により、信号光が増幅される。長距離光通信では、光増幅器が遠隔地に配置される場合があり、この場合には当該増幅器まで励起光を伝搬しなければならない場合がある。この場合、信号光が伝搬するコアと励起光が伝搬されるコアとが１本の光ファイバに設けられていれば、光ファイバの数を減らすことができるため好ましい。下記特許文献１には、このような光ファイバが記載されている。この光ファイバは、１つの信号光伝搬用のコアと、２つのエネルギー(励起光)伝搬用のコアとを有し、これらがクラッド内に配置されている。
また、現在、一般に普及している光通信システムに用いられる光ファイバは、下記特許文献１に記載のように、信号光伝搬用のコアを１つ有しており、このコアを光信号が伝搬することで情報が伝送される。ところで、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、信号光伝搬用の複数のコアを有するマルチコアファイバが開発されている。
特開２０１４−１３３１１号公報
上記特許文献１記載の光ファイバの信号光が伝搬するコアを複数とすることで、励起光と複数の信号光とが伝搬するマルチコアファイバが考えられる。しかし、特許文献１には、信号光伝搬用のコアを伝搬する信号光が励起光伝搬用のコアに結合して漏洩することの記載はなく、このようなマルチコアファイバにおいて良好な通信を実現し得るか否かが不明である。
そこで、本発明は、良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得るマルチコアファイバを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明のマルチコアファイバは、信号光を伝搬する複数の信号光用コアと、励起光を伝搬する少なくとも１つの励起光用コアと、前記複数の信号光用コア及び前記少なくとも１つの励起光用コアを囲うクラッドと、を備え、それぞれの前記信号光用コアを伝搬する前記信号光の全ての前記励起光用コアに対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、前記信号光の伝搬距離をＬ［ｋｍ］とする場合に、１つの前記信号光用コアにつき下記式（１）を満たすことを特徴とするものである。
ＸＴ１ｋｍ≦−０．００９２Ｌ−２３．３９９ ・・・（１）
信号光用コアは、信号光を伝搬させるため、直径やクラッドとの屈折率差等に制約が多く、一般的にＶ値が小さくなるよう設計される。Ｖ値はコア径に比例する値であるため、信号光用コアで励起光を伝搬させると励起光のエネルギー密度が高くなり非線形光学現象が生じ易くなる。しかし、本発明のマルチコアファイバによれば、信号光用コアとは別に励起光用コアが配置されることで、励起光用コアの設計の自由度が高くなり、励起光用コアのＶ値が信号光用コアのＶ値よりも大きくなるように励起光用コアを設計することができる。従って、強度の大きな励起光を伝搬させることができる。また、それぞれの信号光用コアを伝搬する信号光の励起光用コアへのクロストーク量が、上記式（１）を満たす。この場合、信号光を２００ｋｍ伝搬する場合であっても、クロストーク量は−２５．２３９［ｄＢ］以下とすることができる。従って、本発明のマルチコアファイバが敷設される場合のスパン長が２００ｋｍとされても、信号光の励起光用コアへの漏洩による減衰を抑えて、良好な通信を実現し得る。従って、このようなマルチコアファイバを用いることにより、良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得る。
また、前記信号光用コアを伝搬するそれぞれの信号光のうち少なくとも２つがモード結合してスーパーモードを発現することが好ましい。
このように、信号光用コアを伝搬する光同士がモード結合することで、非結合型の構成にするよりも、信号光用コアのコア間距離を狭くすることができ、空間多重度が増大され得る。
また、前記励起光用コアは、前記クラッドの中心に１つ配置され、前記複数の信号光用コアは、前記励起光用コアを囲うように配置されることが好ましい。
このように励起光用コアおよび信号光用コアが配置されることで、励起光が増幅用ファイバに入射した際に、増幅用ファイバの各コアに励起光を均等に広げ易くすることができ、増幅用光ファイバにおけるコア間の利得のばらつきを抑制し得る。
この場合、前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を更に備え、前記低屈折率層は、前記複数の信号光用コアと前記励起光用コアとの間において、前記励起光用コアを囲うように配置されることが好ましい。
このような低屈折率層が配置されることで、低屈折率層が配置されない場合と比べて、それぞれの信号光用コアと励起光用コアとの間におけるクロストークをより抑制することができる。従って、より良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層が励起光用コアを囲うことで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、励起光用コアを伝搬する励起光の損失を抑制することができる。
また、前記複数の信号光用コアは、前記クラッドの中心を囲って配置され、前記励起光用コアは、前記複数の信号光用コアよりも前記クラッドの外周側に複数配置されることが好ましい。
この場合、信号光用コア間の距離を小さくすることができる。従って、信号光同士をモード結合させてスーパーモードを発現し易くすることができる。
この場合、前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を更に備え、前記低屈折率層は、前記複数の信号光用コアと前記励起光用コアとの間において、前記複数の信号光用コアを囲うように配置されることが好ましい。
このような低屈折率層が配置されることで、それぞれの信号光用コアと励起光用コアとの間におけるクロストークをより抑制することができる。従って、低屈折率層が配置されない場合と比べて、より良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層が複数の信号光用コアを囲うことで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、信号光用コアを伝搬する信号光の損失を抑制することができる。
また、上記のように前記複数の信号光用コアが前記クラッドの中心を囲って配置される場合、前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の複数の低屈折率層を更に備え、それぞれの前記低屈折率層は、それぞれの前記励起光用コアを囲うように配置されることが好ましい。
このような低屈折率層が配置されることで、低屈折率層が配置されない場合と比べて、それぞれの信号光用コアと励起光用コアとの間におけるクロストークをより抑制することができる。従って、より良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層が複数の励起光用コアを囲うことで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、励起光用コアを伝搬する励起光の損失を抑制することができる。
また、前記複数の信号光用コアは、前記クラッドの中心を通る直線に沿って配置され、前記励起光用コアは、前記直線に沿って配置された前記複数の信号光用コアを挟むように複数配置されることが好ましい。
このように励起光用コアおよび信号光用コアが配置されることで、マルチコアファイバに対する入出力デバイスが積層によって作製される導波路型である場合等において、当該入出力デバイスのコアとそれぞれの信号光用コアとの光学的な結合を容易に行うことができ、設計を容易にし得る。
この場合、前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を更に備え、前記低屈折率層は、前記複数の信号光用コアを挟むそれぞれの前記励起光用コアと前記複数の信号光用コアとの間に配置されることが好ましい。
このような低屈折率層が配置されることで、低屈折率層が配置されない場合と比べて、それぞれの信号光用コアと励起光用コアとの間におけるクロストークをより抑制することができる。従って、より良好な通信を実現することができる。
この場合更に、前記低屈折率層は、前記複数の信号光用コアを囲うように配置されることが好ましい。
このように低屈折率層が配置されることで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、信号光用コアを伝搬する信号光の損失を抑制することができる。
或いは、前記低屈折率層は複数とされ、前記低屈折率層は、前記直線の一方側および他方側のそれぞれにおいて、前記励起光用コアを囲うように配置されることが好ましい。
このように低屈折率層が配置されることで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、励起光用コアを伝搬する励起光の損失を抑制することができる。
また、前記複数の信号光用コアは、前記クラッドの中心を挟んで互いに平行な２本の直線のそれぞれに沿って少なくとも２つずつ配置され、前記励起光用コアは、一方の前記直線に沿って配置された前記信号光用コアの組と他方の前記直線に沿って配置された前記信号光用コアの組との間に配置されることが好ましい。
このように信号光用コアが２組に分かれて配置されることで、それぞれの組において信号光用コア間の距離を小さくすることができる。従って、それぞれの信号光同士をモード結合させてスーパーモードを発現し易くすることができる。また、２組のスーパーモード群を発現することができるため、空間多重度を維持しつつも、受信側でのディジタル信号処理の負荷を減らすことができる。
この場合、前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を更に備え、前記低屈折率層は、前記励起光用コアとそれぞれの前記組との間に配置されることが好ましい。
このような低屈折率層が配置されることで、低屈折率層が配置されない場合と比べて、それぞれの信号光用コアと励起光用コアとの間におけるクロストークをより抑制することができる。従って、より良好な通信を実現することができる。
この場合、前記低屈折率層は複数とされ、前記低屈折率層は、それぞれの前記組を囲うように配置されることが好ましい。
このように低屈折率層が配置されることで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、それぞれの組において信号光用コアを伝搬する信号光の損失を抑制することができる。
或いは、前記低屈折率層は、前記励起光用コアを囲うように配置されることが好ましい。
このように低屈折率層が配置されることで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、励起光用コアを伝搬する励起光の損失を抑制することができる。
また、前記低屈折率層は、前記クラッドよりも低い屈折率のガラスから成ることとしても良い。
或いは、前記低屈折率層は、前記クラッドと同じ屈折率のガラスと前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の複数の低屈折率部とから成ることとしても良い。
この場合、前記低屈折率部は空孔であることとしても良い。
以上のように、本発明によれば、良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得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様子を示す図である。 ２コア間の１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］とスパン長Ｌ［ｋｍ］との関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第６実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第７実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第８実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第９実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第１０実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第１１実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第１２実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第１３実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 本発明の第１４実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。
以下、本発明に係るマルチコアファイバを実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。
（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、信号光を伝搬する複数の信号光用コア１１と、励起光を伝搬する励起光用コア１２と、クラッド２０と、クラッド２０の外周面を被覆する内側保護層３１と、内側保護層３１の外周面を被覆する外側保護層３２と、を主な構成として備える。なお、本実施形態では、信号光用コア１１の数が８個であり、励起光用コア１２の数が１個である場合について説明する。本実施形態のマルチコアファイバ１では、クラッド２０の中心Ｃに１つの励起光用コア１２が配置されており、この励起光用コア１２を囲むように複数の信号光用コア１１が配置されている。
複数の信号光用コア１１はクラッド２０の中心から所定の距離に円環状に配置され、それぞれの信号光用コア１１は互いに所定距離離れて等間隔で配置されている。それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光は、例えば、シングルモードとされる。これらの信号光用コア１１の屈折率は、クラッド２０の屈折率よりも高くされ、それぞれの信号光用コア１１は、例えば、屈折率が高くなるゲルマニウム等のドーパントが添加されたガラスから成る。あるいは、信号光用コア１１を純粋石英ガラスとし、クラッド２０をフッ素等のドーパントが添加されたガラスとしても良い。信号光用コア１１を伝搬する信号光の波長は、例えば、１５３０ｎｍから１６２５ｎｍとされる。この波長は、Ｃバンド帯及びＬバンド帯を含む波長である。それぞれの信号光用コア１１の直径は、例えば、７．７６μｍ〜９．７４μｍとされる。また、それぞれの信号光用コア１１のクラッド２０に対する比屈折率差は、例えば、０．３５４％〜０．４２％とされる。なお、互いに隣り合う信号光用コア１１は、互いに異なる伝搬定数とされてもよい。このように互いに隣り合う信号光用コア１１が互いに異なる伝搬定数とされるには、例えば、互いに隣り合う信号光用コア１１の直径が互いに異なる大きさとされたり、互いに隣り合う信号光用コア１１のクラッド２０に対する比屈折率差（コアΔ）が互いに異なる値とされればよい。
また、本実施形態では、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光が互いに結合してスーパーモードを発現する。従って、互いに隣り合う信号光用コア１１の中心間距離（コア間距離）は、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する光のモード結合が生じて、スーパーモードが励振される程度の大きさとされる。このような距離は、例えば、信号光の波長の２０倍以下として求めることができる。例えば、信号光用コア１１を伝搬する信号光の波長の下限が上記のように１５３０ｎｍの場合、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離は３０．６μｍ以下となる。また、マルチコアファイバ１が製造される際に信号光用コア１１に対する汚染を抑制することにより伝搬される信号光の損失を抑制する観点からは、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離は広いほど好ましい。このため、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離は、例えば、少なくとも信号光のモードフィールド直径（ＭＦＤ)の１．１倍以上であることが望ましく、１．２倍以上あると更に好ましい。
クラッド２０の中心Ｃに配置される励起光用コア１２の屈折率は、クラッド２０の屈折率よりも高くされ、励起光用コア１２は、例えば、屈折率が高くなるゲルマニウム等のドーパントが添加されたガラスから成る。この励起光用コア１２を伝搬する励起光の波長は、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の波長よりも短く、例えば、９８０ｎｍや１４８０ｎｍとされる。本実施形態では、励起光用コア１２を伝搬する励起光はマルチモードとされる。このため、励起光用コア１２を伝搬する励起光のＶ値は、信号光用コア１１を伝搬する信号光のＶ値よりも大きくされる。Ｖ値は光が伝搬するコアの半径に比例する値であり、Ｖ値が大きいほどコアを伝搬する光はマルチモードになり易いため、励起光用コア１２の直径は、信号光用コア１１の直径よりも大きくされ、例えば、１５μｍから３０μｍとされる。また、励起光用コア１２のクラッド２０に対する比屈折率差は、例えば、０．１０％〜０．７０％とされる。
本実施形態のクラッド２０は、それぞれの信号光用コア１１及び励起光用コア１２の外周面を隙間なく囲い、信号光用コア１１の屈折率及び励起光用コア１２の屈折率よりも低い屈折率とされる。このクラッド２０は、例えば、何らドーパントが添加されないガラスから構成される。また、クラッド２０の直径は、特に限定されるわけではないが、例えば、１２５μｍとされる。
また、マルチコアファイバ１において、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の励起光用コア１２への１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、信号光の伝搬距離をＬ［ｋｍ］とする場合に、式（１）を満たす。つまり、いずれの信号光用コア１１であっても、１つの信号光用コア１１を伝搬する信号光の励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、下記の式（１）を満たす。
ＸＴ１ｋｍ≦−０．００９２Ｌ−２３．３９９ ・・・（１）
ところで、敷設されたマルチコアファイバにおけるクロストークによる信号光の劣化は、クロストークの無い状態におけるマルチコアファイバの伝送損失に付加される損失の増分αＸＴ［ｄＢ／ｋｍ］と考えことができる。このαＸＴは、下記の式（２）で表すことができる。
αＸＴ＝１０×ｌｏｇ１０（１−１０＾（ＸＴＬ／１０））／Ｌ ・・・（２）
式（２）中のＸＴＬ［ｄＢ］は伝搬する信号光のスパン長あたりのクロストークである。スパン長は増幅器間における信号光の伝搬距離と同じ距離と捉えることが可能である。従って、ＸＴＬと式（１）のＸＴ１ｋｍとは下記式（３）の関係がある。
ＸＴ１ｋｍ＝ＸＴＬ−１０×ｌｏｇ１０（Ｌ） ・・・（３）
ここで、上記の信号光の伝搬距離Ｌをスパン長Ｌとして、２コア間の１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］とスパン長Ｌ［ｋｍ］との関係を図２に示す。図２では、αＸＴ＝０．０２［ｄＢ／ｋｍ］、αＸＴ＝０．０１［ｄＢ／ｋｍ］、αＸＴ＝０．００１［ｄＢ／ｋｍ］、αＸＴ＝０．０００１［ｄＢ／ｋｍ］となる場合についての関係を示している。図２に示されるように、αＸＴ＝０．０２［ｄＢ／ｋｍ］であれば、汎用のシングルモードファイバに対して信号光がおよそ１０％損失増大し、αＸＴ＝０．０１［ｄＢ／ｋｍ］であれば、汎用のシングルモードファイバに対して信号光がおよそ５％損失増大し、αＸＴ＝０．００１［ｄＢ／ｋｍ］であれば、汎用のシングルモードファイバに対して信号光がおよそ０．５％損失増大し、αＸＴ＝０．０００１［ｄＢ／ｋｍ］であれば、汎用のシングルモードファイバに対して信号光がおよそ０．０５％損失増大する。従って、上記式（１）を満たすようなクロストーク量を設定することで、αＸＴを０．０２ｄＢ／ｋｍ以下として、クロストークによる信号の劣化を抑えることができる。つまり、スパン長が２００ｋｍである場合でも、クロストーク量は−２５．２３９［ｄＢ］以下とすることができる。
また、ＸＴ１ｋｍがおよそ−３７［ｄＢ］未満であれば、伝送品質に与える影響をほぼ無視することができる。従って、図２より、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の励起光用コア１２への１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、下記式（４）を満たせば、伝送品質に与える影響をほぼ無視したマルチコアファイバとすることができる。
ＸＴ１ｋｍ≦−０．０００５Ｌ−３６．３７８ ・・・（４）
なお、信号光用コア１１を伝搬する信号光の励起光用コア１２へのクロストークをゼロにすることは困難である。そこで、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の励起光用コア１２への１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、下記式（５）を満たせば、現実に製造し得るマルチコアファイバとすることができる。
ＸＴ１ｋｍ≧−０．００００５Ｌ−４６．３７８ ・・・（５）
また、信号光用コア１１を伝搬する信号光が励起光用コア１２に結合することを抑制する観点から、信号光用コア１１と励起光用コア１２とのコア間距離が大きいことが好ましい。更に、それぞれの信号光用コアを伝搬する信号光が互いにモード結合してスーパーモードを発現し易い観点から、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離は小さいことが好ましい。そのため、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離が信号光用コア１１と励起光用コア１２とのコア間距離以下であることが好ましい。従って、信号光用コア１１の数は６以上であることが好ましく、８以上であることがより好ましい。また、信号光用コア１１と励起光用コア１２とのコア間距離が、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離の１．５倍以上であることが好ましく、１．７５倍以上であることがより好ましく、２倍以上であることが更に好ましい。信号光用コア１１と励起光用コア１２とのコア間距離が、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離の１．５倍以上となるためには、信号光用コア１１が１０個以上配置されれば良い。また、信号光用コア１１と励起光用コア１２とのコア間距離が、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離の１．７５倍以上となるためには、信号光用コア１１が１１個以上配置されれば良い。また、信号光用コア１１と励起光用コア１２とのコア間距離が、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離の２倍以上となるためには、信号光用コア１１が１３個以上配置されれば良い。ところで、本実施形態では、上記のように複数の信号光用コア１１はクラッド２０の中心に配置された励起光用コア１２を囲っている。そうすると、それぞれの信号光用コア１１は、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離が上記スーパーモードを発現する距離とされつつ、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との距離が、信号光用コア１１を伝搬するそれぞれの信号光の励起光用コア１２へのクロストーク量が式（１）を満たす距離とされる。
また、内側保護層３１及び外側保護層３２は、例えば、互いに異なる種類の紫外線硬化樹脂から成る。
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、信号光用コア１１とは別に励起光用コア１２が配置されることで、励起光用コア１２の設計の自由度が高くなり、励起光用コア１２のＶ値が信号光用コア１１のＶ値よりも大きくなるように励起光用コア１２を設計することができる。従って、励起光用コア１２により強度の大きな励起光を伝搬させることができる。また、本実施形態のマルチコアファイバ１は、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の励起光用コア１２に対する信号光の伝搬距離１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、信号光の伝搬距離をＬ［ｋｍ］とする場合に、１つの信号光用コア１１につき式（１）を満たす。このため、信号光の減衰を抑えて、良好な通信を実現し得る。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１を用いることにより、良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得る。
また、本実施形態のマルチコアファイバ１では、信号光用コア１１を伝搬するそれぞれの信号光のうち少なくとも２つがモード結合してスーパーモードを発現する。従って、非結合型の構成にするよりも、信号光用コアのコア間距離を狭くすることができ、空間多重度が増大され得る。
また、本実施形態のマルチコアファイバ１では、励起光用コア１２は、クラッド２０の中心に１つ配置され、複数の信号光用コア１１は、励起光用コア１２を囲うように配置される。このように励起光用コア１２および信号光用コア１１が配置されることで、励起光が増幅用ファイバに入射した際に、増幅用ファイバの各コアに励起光を均等に広げ安くすることができ、増幅用光ファイバにおけるコア間の利得のばらつきを抑制し得る。
（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、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して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１は、中間層１３及び低屈折率層１４を備える点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。
中間層１３は励起光用コア１２の外周面を隙間なく囲む。中間層１３の屈折率は、励起光用コア１２の屈折率よりも低くされ、例えば、クラッド２０と同じ屈折率とされる。この場合、中間層１３は、例えば、クラッド２０と同じ屈折率を有するガラスから成る。ただし、中間層１３の屈折率が励起光用コア１２の屈折率よりも低くクラッド２０の屈折率よりも高くされてもよく、この場合、中間層１３は、例えば、クラッド２０の屈折率よりも高い屈折率を有するガラスから成る。或いは、中間層１３の屈折率がクラッド２０の屈折率よりも低くされてもよく、この場合、中間層１３は、例えば、クラッド２０の屈折率よりも低い屈折率を有するガラスから成る。
低屈折率層１４は中間層１３の外周面を隙間なく囲い、クラッド２０は低屈折率層１４の外周面を隙間なく囲む。低屈折率層１４の屈折率は中間層１３の屈折率及びクラッド２０の屈折率よりも低くされる。従って、低屈折率層１４は、中間層１３の屈折率及びクラッドの屈折率よりも低い屈折率のガラスから成る。従って、低屈折率層１４を構成するガラスとしては、例えば、フッ素等の屈折率を下げるドーパントが添加されたガラスを挙げることができる。このような低屈折率層１４は、屈折率がトレンチ型であるため、トレンチ層と呼ばれる場合がある。
本実施形態のマルチコアファイバ１では、クラッド２０の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層１４を備え、低屈折率層１４が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間において、励起光用コア１２を囲うように配置されている。このため低屈折率層１４が配置されない第１実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークをより抑制することができる。従って、より良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層１４が励起光用コア１２を囲うことで、マルチコアファイバ１が曲げられて使用される場合であっても、励起光用コア１２を伝搬する励起光の損失を抑制することができる。
なお、本実施形態では、励起光用コア１２と低屈折率層１４との間に中間層１３が介在したが、中間層１３が省略され、励起光用コア１２の外周面を直接低屈折率層１４が囲っても良い。
（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、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して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１は、低屈折率層１４の構成が第２実施形態におけるマルチコアファイバ１の低屈折率層１４と異なる。なお、図４では、中間層１３及び低屈折率層１４が破線で示されている。
本実施形態の低屈折率層１４は、クラッド２０の屈折率と同じ屈折率のガラスとクラッド２０の屈折率よりも低い屈折率の複数の低屈折率部１５とから成り、本実施形態では、低屈折率部１５が空孔から成る。また、本実施形態では、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に低屈折率部１５が形成されている。
本実施形態のような低屈折率層１４を備える場合も、低屈折率層１４が配置されない第１実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークをより抑制することができる。従って、より良好な通信を実現することができる。また、マルチコアファイバ１が曲げられて使用される場合であっても、励起光用コア１２を伝搬する励起光の損失を抑制することができる。また、本実施形態では、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に低屈折率部１５が形成されているため、低屈折率部１５が信号光用コア１１と励起光用コア１２との間以外に形成される場合と比べて、信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークをより抑制することができる。ただし、低屈折率部１５が信号光用コア１１と励起光用コア１２との間以外に形成されてもよい。
なお、本実施形態では、低屈折率部１５が空孔から成る場合について説明したが、低屈折率部１５は、クラッド２０や中間層１３よりも屈折率が低い限りにおいて、ガラスから構成されても良い。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図５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、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図５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５に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数の信号光用コア１１がクラッド２０の中心Ｃを囲って配置され、励起光用コア１２が複数の信号光用コア１１よりもクラッド２０の外周側に複数配置される点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。本実施形態では、それぞれの信号光用コア１１は、クラッド２０の中心Ｃを中心とした円環状に配置され、複数の信号光用コア１１で囲まれる領域に励起光用コア１２が非配置とされる。
本実施形態においても、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光は、互いに結合してスーパーモードを発現する。従って、互いに隣り合う信号光用コア１１の中心間距離は、第１実施形態において説明したコア間距離とされる。
また、それぞれの励起光用コア１２は、第１実施形態の励起光用コア１２と同様のコア径やＶ値を有し、互いに隣り合う励起光用コア１２のコア間距離がそれぞれ等しくなるように配置される。本実施形態では、それぞれの励起光用コア１２は、クラッド２０の中心Ｃを中心とした円環状に配置されている。なお、本実施形態においても、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との距離は、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、式（１）を満たすとされる距離とされる。つまり、いずれの信号光用コア１１であっても、１つの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、式（１）を満たす。従って、それぞれの信号光用コア１１とそれぞれの励起光用コア１２との最短距離は、第１実施形態におけるそれぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２の距離と同様とされる。なお、本実施形態においても、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、１つの信号光用コア１１につき式（４）を満たすことが好ましく、式（５）を満たすものであっても良い。
なお、本実施形態では、励起光用コア１２を複数備えるため、第１実施形態のクラッド２０よりもクラッド２０の径が大きくなる傾向にある。
本実施形態のマルチコアファイバ１によっても、第１実施形態のマルチコアファイバ１と同様に、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対するクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、１つの信号光用コア１１につき式（１）を満たすため、信号光の減衰を抑えて、良好な通信を実現し得る。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１を用いることにより、良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得る。また、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、複数の励起光用コア１２が備えられることで、第１実施形態のマルチコアファイバと比べて、パワーのより大きな励起光を伝搬することができる。また、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、複数の信号光用コア１１で囲まれる領域に励起光用コア１２が非配置であるため、第１実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、信号光用コア１１間の距離をより小さくすることができる。従って、信号光同士をモード結合させてスーパーモードを発現し易くすることができる。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第４実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図６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６に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、中間層１３、低屈折率層１４を備える点において、第４実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。
低屈折率層１４は、複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間において、複数の信号光用コア１１を囲うように配置されている。具体的には、低屈折率層１４は、それぞれの信号光用コア１１と離間して、複数に信号光用コア１１及びクラッド２０の一部を囲っている。また、低屈折率層１４は、それぞれの励起光用コア１２と離間して、複数の励起光用コア１２に囲われている。この低屈折率層１４の屈折率は、クラッド２０の屈折率よりも低くされる。従って、低屈折率層１４の屈折率は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様とされ、低屈折率層１４は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様の材料から成る。
中間層１３は、低屈折率層１４で囲まれ、それぞれの信号光用コア１１の外周面を囲む部位である。中間層の屈折率は、信号光用コア１１の屈折率よりも低くされ、例えば、クラッド２０と同じ屈折率とされる。この場合、中間層１３は、例えば、クラッド２０と同じ屈折率を有するガラスから成る。ただし、中間層１３の屈折率が信号光用コア１１の屈折率よりも低くクラッド２０の屈折率よりも高くされてもよく、この場合、中間層１３は、例えば、クラッド２０の屈折率よりも高い屈折率を有するガラスから成る。或いは、中間層１３の屈折率がクラッド２０の屈折率よりも低くされてもよく、この場合、中間層１３は、例えば、クラッド２０の屈折率よりも低い屈折率を有するガラスから成る。
本実施形態のマルチコアファイバ１は、低屈折率層１４が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されるため、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークをより抑制することができる。従って、低屈折率層１４が配置されない場合と比べて、より良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層１４が複数の信号光用コア１１を囲うことで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、信号光用コア１１を伝搬する信号光の損失を抑制することができる。
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第４実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図７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７に示すように、複数の中間層１３及び複数の低屈折率層１４を備える点において、第４実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。
それぞれの中間層１３は励起光用コア１２の外周面を隙間なく囲む。本実施形態の中間層１３の屈折率は第２実施形態における中間層１３と同様とされる。従って、本実施形態におけるそれぞれの中間層１３は、例えば、第２実施形態における中間層１３と同様の材料から成る。
それぞれの低屈折率層１４は中間層１３の外周面を隙間なく囲む。本実施形態の低屈折率層１４の屈折率は第２実施形態における低屈折率層１４と同様とされる。従って、本実施形態におけるそれぞれの低屈折率層１４は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様の材料から成る。このように、それぞれの低屈折率層１４がそれぞれの励起光用コア１２を囲うように配置されるため、それぞれの低屈折率層１４の一部は、複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されている。また、クラッド２０はそれぞれの低屈折率層１４の外周面を隙間なく囲む。
本実施形態のマルチコアファイバ１は、それぞれの低屈折率層１４の一部が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されるため、第４実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークを抑制することができる。従って、低屈折率層１４が配置されない場合と比べて、より良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層１４がそれぞれの複数の励起光用コア１２を囲うことで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、励起光用コア１２を伝搬する励起光の損失を抑制することができる。
なお、本実施形態では、それぞれの励起光用コア１２とそれぞれの低屈折率層１４との間に中間層１３が介在したが、少なくとも１つの中間層１３が省略され、少なくとも１つの励起光用コア１２の外周面を低屈折率層１４が直接囲っても良い。
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図８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、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図８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８に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１では、複数の信号光用コア１１がクラッド２０の中心Ｃを通る直線ＳＬに沿って配置され、励起光用コアは、直線ＳＬに沿って配置された複数の信号光用コア１１を挟むように複数配置されている。
本実施形態においても、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光は、互いに結合してスーパーモードを発現する。従って、互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離は、第１実施形態において説明した距離とされる。
また、それぞれの励起光用コア１２は、第１実施形態の励起光用コア１２と同様のコア径やＶ値を有している。本実施形態では、励起光用コア１２の数が２つとされ、励起光用コア１２が複数の信号光用コア１１を挟むように１つずつ配置されている。なお、励起光用コア１２が複数の信号光用コア１１を挟むように２つずつ以上配置されても良く、３つ以上ずつ配置されても良い。なお、本実施形態においても、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との距離が、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２へのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、式（１）を満たすとされる距離とされる。つまり、いずれの信号光用コア１１であっても、１つの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、式（１）を満たす。従って、それぞれの信号光用コア１１とそれぞれの励起光用コア１２との最短距離は、第１実施形態におけるそれぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２の距離と同様とされる。なお、本実施形態においても、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、１つの信号光用コア１１につき式（４）を満たすことが好ましく、式（５）を満たすものであっても良い。
本実施形態のマルチコアファイバ１によっても、第１実施形態のマルチコアファイバ１と同様に、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対するクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、１つの信号光用コア１１につき式（１）を満たすため、信号光の減衰を抑えて、良好な通信を実現し得る。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１を用いることにより、良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得る。また、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、複数の励起光用コア１２が備えられることで、第１実施形態のマルチコアファイバと比べて、パワーのより大きな励起光を伝搬することができる。また、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、第１実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、互いに隣り合う信号光用コア１１間の距離をより小さくすることができる。従って、信号光同士をモード結合させてスーパーモードを発現し易くすることができる。
また、本実施形態のマルチコアファイバ１では複数の信号光用コア１１がクラッド２０の中心Ｃを通る直線ＳＬに沿って配置されるため、マルチコアファイバ１に対する入出力デバイスが積層によって作製される導波路型である場合等において、当該入出力デバイスのコアとそれぞれの信号光用コア１１との光学的な結合を容易に行うことができ、設計を容易にし得る。
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について図９を参照して詳細に説明する。なお、第７実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図９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９に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、一対の低屈折率層１４を備える点において、第７実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。
それぞれの低屈折率層１４は、複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間において直線ＳＬに平行に配置され、一対の低屈折率層１４が複数の信号光用コア１１を挟んでいる。また、それぞれの低屈折率層１４は、それぞれの信号光用コア１１およびそれぞれの励起光用コア１２と離間して、信号光用コア１１と励起光用コア１２とに挟まれている。この低屈折率層１４の屈折率は、クラッド２０の屈折率よりも低くされる。従って、低屈折率層１４の屈折率は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様とされ、低屈折率層１４は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様の材料から成る。
本実施形態のマルチコアファイバ１は、一対の低屈折率層１４が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されるため、低屈折率層１４が配置されない第７実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークを抑制することができる。従って、低屈折率層１４が配置されない場合と比べて、より良好な通信を実現することができる。
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について図１０を参照して詳細に説明する。なお、第８実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図１０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１０に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、低屈折率層１４が複数の信号光用コア１１を囲う点において、第８実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。従って、低屈折率層１４の一部は、複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されている。また、それぞれの信号光用コア１１の外周面は、中間層１３により隙間なく囲われ、低屈折率層１４は中間層１３の外周面を隙間なく囲う。中間層１３の構成は、第５実施形態の中間層１３と同様とされる。
本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、低屈折率層１４の一部が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されるため、低屈折率層１４が配置されない第７実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークを抑制することができる。従って、低屈折率層１４が配置されない場合と比べて、より良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層１４が複数の信号光用コア１１を囲うことで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、信号光用コア１１を伝搬する信号光の損失を抑制することができる。
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について図１１を参照して詳細に説明する。なお、第７実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図１１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１１に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数の中間層１３及び複数の低屈折率層１４を備える点において、第７実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。
それぞれの中間層１３は励起光用コア１２の外周面を隙間なく囲む。本実施形態の中間層１３の屈折率は第２実施形態における中間層１３と同様とされる。従って、本実施形態におけるそれぞれの中間層１３は、例えば、第２実施形態における中間層１３と同様の材料から成る。
それぞれの低屈折率層１４は中間層１３の外周面を隙間なく囲む。本実施形態の低屈折率層１４の屈折率は第２実施形態における低屈折率層１４と同様とされる。従って、本実施形態におけるそれぞれの低屈折率層１４は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様の材料から成る。このように、それぞれの低屈折率層１４がそれぞれの励起光用コア１２を囲うように配置されるため、それぞれの低屈折率層１４の一部は、複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されている。また、クラッド２０はそれぞれの低屈折率層１４の外周面を隙間なく囲む。
本実施形態のマルチコアファイバ１は、それぞれの低屈折率層１４の一部が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されるため、低屈折率層１４が配置されない第７実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークを抑制することができる。従って、低屈折率層１４が配置されない場合と比べて、良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層１４がそれぞれの複数の励起光用コア１２を囲うことで、マルチコアファイバが曲げられて使用される場合であっても、励起光用コア１２を伝搬する励起光の損失を抑制することができる。
なお、本実施形態では、それぞれの励起光用コア１２とそれぞれの低屈折率層１４との間に中間層１３が介在したが、少なくとも１つの中間層１３が省略され、少なくとも１つの励起光用コア１２の外周面を直接低屈折率層１４が囲っても良い。
（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態について図１２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、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図１２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１２に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１では、複数の信号光用コア１１がクラッド２０の中心Ｃを挟んで互いに平行な２本の直線ＳＬ１，ＳＬ２のそれぞれに沿って少なくとも２つずつ配置され、励起光用コア１２が一方の直線ＳＬ１に沿って配置された信号光用コア１１の組Ｇ１と他方の直線ＳＬ２に沿って配置された信号光用コア１１の組Ｇ２との間に配置される。
本実施形態においても、それぞれの組Ｇ１，Ｇ２において、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光は、互いに結合してスーパーモードを発現する。従って、それぞれの組Ｇ１，Ｇ２における互いに隣り合う信号光用コア１１のコア間距離は、第１実施形態において説明した距離とされる。
また、本実施形態では、励起光用コア１２が複数とされ、直線状に配置された各組Ｇ１、Ｇ２におけるそれぞれの信号光用コア１１の並び方向と平行でクラッド２０の中心Ｃを通る直線ＳＬに沿って配置されている。本実施形態では、励起光用コア１２の数が２の例を示しているが、励起光用コア１２の数は３以上とされても良い。また、励起光用コア１２が１つとされても良い。また、それぞれの励起光用コア１２は、第１実施形態の励起光用コア１２と同様のコア径やＶ値を有している。なお、本実施形態においても、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との距離は、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、式（１）を満たすとされる距離とされる。つまり、いずれの信号光用コア１１であっても、１つの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、式（１）を満たす。従って、それぞれの信号光用コア１１とそれぞれの励起光用コア１２との最短距離は、第１実施形態におけるそれぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２の距離と同様とされる。なお、本実施形態においても、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２に対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、１つの信号光用コア１１につき式（４）を満たすことが好ましく、式（５）を満たすものであっても良い。
本実施形態のマルチコアファイバ１によっても、第１実施形態のマルチコアファイバ１と同様に、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光の全ての励起光用コア１２へのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、１つの信号光用コア１１につき式（１）を満たすため、信号光の減衰を抑えて、良好な通信を実現し得る。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１を用いることにより、良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得る。また、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、複数の励起光用コア１２が備えられることで、第１実施形態のマルチコアファイバと比べて、パワーのより大きな励起光を伝搬することができる。また、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、第１実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの組Ｇ１，Ｇ２において、互いに隣り合う信号光用コア１１間の距離をより小さくすることができる。従って、信号光同士をモード結合させてスーパーモードを発現し易くすることができる。また、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数の組Ｇ１，Ｇ２を有することで、それぞれの組Ｇ１，Ｇ２において互いに異なるスーパーモードを発現することができる。従って、より多くの光信号を伝搬することができる。さらに、２組のスーパーモード群を発現し得るため、コア数が同じで、１組スーパーモードを発現する場合よりも、受信側でのディジタル信号処理の負荷を減らすことができる。
（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態について図１３を参照して詳細に説明する。なお、第１１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図１３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１３に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、一対の低屈折率層１４を備える点において、第１１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。
それぞれの低屈折率層１４は、複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間においてそれぞれの直線ＳＬ１，ＳＬ２に平行に配置され、一対の低屈折率層１４が励起光用コア１２を挟んでいる。また、それぞれの低屈折率層１４は、それぞれの信号光用コア１１および励起光用コア１２と離間して、信号光用コア１１と励起光用コア１２とに挟まれている。この低屈折率層１４の屈折率は、クラッド２０の屈折率よりも低くされる。従って、低屈折率層１４の屈折率は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様とされ、低屈折率層１４は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様の材料から成る。
本実施形態のマルチコアファイバ１は、一対の低屈折率層１４が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されるため、低屈折率層１４が配置されない第１１実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークを抑制することができる。従って、低屈折率層１４が配置されない場合と比べて、より良好な通信を実現することができる。
（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態について図１４を参照して詳細に説明する。なお、第１２実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図１４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１４に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、一対の低屈折率層１４のそれぞれが２以上の信号光用コア１１から成る組Ｇ１，Ｇ２を囲う点において、第１２実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。従って、それぞれの低屈折率層１４の一部は、複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されている。また、それぞれの信号光用コア１１の外周面は、中間層１３により隙間なく囲われ、低屈折率層１４は中間層１３の外周面を隙間なく囲う。中間層１３の構成は、第５実施形態の中間層１３と同様とされる。
本実施形態のマルチコアファイバ１は、それぞれの低屈折率層１４の一部が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されるため、低屈折率層１４が配置されない第１１実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークを抑制することができる。従って、低屈折率層１４が配置されない場合と比べて、より良好な通信を実現することができる。また、それぞれの低屈折率層１４が、２以上の信号光用コア１１から成る組Ｇ１，Ｇ２を囲うことで、マルチコアファイバ１が曲げられて使用される場合であっても、信号光用コア１１を伝搬する信号光の損失を抑制することができる。
（第１４実施形態）
次に、本発明の第１４実施形態について図１５を参照して詳細に説明する。なお、第１１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図１５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１５に示すように、複数の中間層１３及び複数の低屈折率層１４を備える点において、第１１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。
中間層１３はそれぞれの励起光用コア１２の外周面を隙間なく囲む。本実施形態の中間層１３の屈折率は第２実施形態における中間層１３と同様とされる。従って、本実施形態における中間層１３は、例えば、第２実施形態における中間層１３と同様の材料から成る。
低屈折率層１４は中間層１３の外周面を隙間なく囲む。本実施形態の低屈折率層１４の屈折率は第２実施形態における低屈折率層１４と同様とされる。従って、本実施形態における低屈折率層１４は、例えば、第２実施形態における低屈折率層１４と同様の材料から成る。このように、低屈折率層１４がそれぞれの励起光用コア１２を囲うように配置されるため、低屈折率層１４の一部は、複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されている。また、クラッド２０は低屈折率層１４の外周面を隙間なく囲む。
本実施形態のマルチコアファイバ１は、低屈折率層１４の一部が複数の信号光用コア１１と励起光用コア１２との間に配置されるため、低屈折率層１４が配置されない第１１実施形態のマルチコアファイバ１と比べて、それぞれの信号光用コア１１と励起光用コア１２との間におけるクロストークを抑制することができる。従って、低屈折率層１４が配置されない場合と比べて、より良好な通信を実現することができる。また、低屈折率層１４が複数の励起光用コア１２を囲うことで、マルチコアファイバ１が曲げられて使用される場合であっても、励起光用コア１２を伝搬する励起光の損失を抑制することができる。
なお、本実施形態においても、励起光用コア１２が一つとされても良い。また、本実施形態では、それぞれの励起光用コア１２とそれぞれの低屈折率層１４との間に中間層１３が介在したが、中間層１３が省略され、励起光用コア１２の外周面を直接低屈折率層１４が囲っても良い。
また、本実施形態において、中間層１３及び低屈折率層１４がそれぞれ複数とされて、第１０実施形態のように、それぞれの中間層１３は励起光用コア１２の外周面を個別に隙間なく囲み、それぞれの低屈折率層１４が中間層１３の外周面を個別に隙間なく囲んでも良い。この場合、少なくとも１つの中間層１３が省略され、少なくとも１つの励起光用コア１２の外周面を直接低屈折率層１４が囲っても良い。
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、上記第５実施形態、第６実施形態、第８実施形態、第９実施形態、第１０実施形態、第１２実施形態、第１３実施形態、第１４実施形態、において、低屈折率層１４が第３実施形態における低屈折率層１４同様の構成とされても良い。この場合、低屈折率層１４の低屈折率部１５は、信号光用コア１１及び励起光用コア１２から離間される。
また、上記実施形態では、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光が互いに結合してスーパーモードを発現したが、本発明はこれに限らず、それぞれの信号光用コア１１を伝搬する信号光のクロストークが抑制され、スーパーモードを発現しなくても良い。
また、複数の信号光用コア１１の配置は上記実施形態における配置に限らず、複数の信号光用コア１１が上記実施形態と異なって配置されても良い。
以上説明したように、本発明によれば、良好な通信を実現しつつ、励起光を伝搬し得るマルチコアファイバが提供され、光通信の技術分野に利用されることが期待できる。
１・・・マルチコアファイバ
１１・・・信号光用コア
１２・・・励起光用コア
１３・・・中間層
１４・・・低屈折率層
２０・・・クラッド
Ｇ１，Ｇ２・・・組
ＳＬ，ＳＬ１，ＳＬ２・・・直線
Ｃ・・・（クラッドの）中心

Claims (18)

  1. 信号光を伝搬する複数の信号光用コアと、
    励起光を伝搬する少なくとも１つの励起光用コアと、
    前記複数の信号光用コア及び前記少なくとも１つの励起光用コアを囲うクラッドと、
    を備え、
    それぞれの前記信号光用コアを伝搬する前記信号光の全ての前記励起光用コアに対する１ｋｍあたりのクロストーク量ＸＴ１ｋｍ［ｄＢ］が、前記信号光の伝搬距離をＬ［ｋｍ］とする場合に、１つの前記信号光用コアにつき下記式（１）を満たす
    ことを特徴とするマルチコアファイバ。
    ＸＴ１ｋｍ≦−０．００９２Ｌ−２３．３９９ ・・・（１）
  2. 前記信号光用コアを伝搬するそれぞれの前記信号光のうち少なくとも２つがモード結合してスーパーモードを発現する
    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. 前記励起光用コアは、前記クラッドの中心に１つ配置され、
    前記複数の信号光用コアは、前記励起光用コアを囲うように配置される
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
  4. 前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を更に備え、
    前記低屈折率層は、前記複数の信号光用コアと前記励起光用コアとの間において、前記励起光用コアを囲うように配置される
    ことを特徴とする請求項３に記載のマルチコアファイバ。
  5. 前記複数の信号光用コアは、前記クラッドの中心を囲って配置され、
    前記励起光用コアは、前記複数の信号光用コアよりも前記クラッドの外周側に複数配置される
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
  6. 前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を更に備え、
    前記低屈折率層は、前記複数の信号光用コアと前記励起光用コアとの間において、前記複数の信号光用コアを囲うように配置される
    ことを特徴とする請求項５に記載のマルチコアファイバ。
  7. 前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の複数の低屈折率層を更に備え、
    それぞれの前記低屈折率層は、それぞれの前記励起光用コアを囲うように配置される
    ことを特徴とする請求項５に記載のマルチコアファイバ。
  8. 前記複数の信号光用コアは、前記クラッドの中心を通る直線に沿って配置され、
    前記励起光用コアは、前記直線に沿って配置された前記複数の信号光用コアを挟むように複数配置される
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
  9. 前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を更に備え、
    前記低屈折率層は、前記複数の信号光用コアを挟むそれぞれの前記励起光用コアと前記複数の信号光用コアとの間に配置される
    ことを特徴とする請求項８に記載のマルチコアファイバ。
  10. 前記低屈折率層は、前記複数の信号光用コアを囲うように配置される
    ことを特徴とする請求項９に記載のマルチコアファイバ。
  11. 前記低屈折率層は複数とされ、
    前記低屈折率層は、前記直線の一方側および他方側のそれぞれにおいて、前記励起光用コアを囲うように配置される
    ことを特徴とする請求項９に記載のマルチコアファイバ。
  12. 前記複数の信号光用コアは、前記クラッドの中心を挟んで互いに平行な２本の直線のそれぞれに沿って少なくとも２つずつ配置され、
    前記励起光用コアは、一方の前記直線に沿って配置された前記信号光用コアの組と他方の前記直線に沿って配置された前記信号光用コアの組との間に配置される
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
  13. 前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層を更に備え、
    前記低屈折率層は、前記励起光用コアとそれぞれの前記組との間に配置される
    ことを特徴とする請求項１２に記載のマルチコアファイバ。
  14. 前記低屈折率層は複数とされ、
    前記低屈折率層は、それぞれの前記組を囲うように配置される
    ことを特徴とする請求項１３に記載のマルチコアファイバ。
  15. 前記低屈折率層は、前記励起光用コアを囲うように配置される
    ことを特徴とする請求項１３に記載のマルチコアファイバ。
  16. 前記低屈折率層は、前記クラッドよりも低い屈折率のガラスから成る
    ことを特徴とする請求項４，６，７，９，１０，１１，１３，１４，１５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
  17. 前記低屈折率層は、前記クラッドと同じ屈折率のガラスと前記クラッドの屈折率よりも低い屈折率の複数の低屈折率部とから成る
    ことを特徴とする請求項４，６，７，９，１０，１１，１３，１４，１５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
  18. 前記低屈折率部は空孔である
    ことを特徴とする請求項１７に記載のマルチコアファイバ。
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