JP2023031727A - マルチコアファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、異なるコア間で、同一ＬＰモード間及び異なるＬＰモード間のランダムな結合を誘起させることの可能なマルチコアファイバにおいて、曲げ径の減少に伴う損失の増加が生じない曲げ半径においてモード間のランダムな結合を誘起させることを目的とする。【解決手段】本開示は、光ファイバの断面において、クラッド領域の屈折率より大きい屈折率を有する複数のコア領域を有し、前記コア領域は、それぞれ、内側の屈折率が外側の屈折率より低い、リング型の屈折率分布を有し、前記コア領域は、それぞれ、使用波長で複数の伝搬モードを導波し、各コア領域を伝搬するモードが、コア間の同一及び異なるモード間で結合することを特徴とするマルチコアファイバ、である。【選択図】図１

Description

本発明は、各コアで複数のモードの光を伝搬するマルチコアファイバに関する。

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ファイバ（以下、ＭＣＦ（Ｍｕｌｔｉ－Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ）と表記する場合がある。）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。

マルチコア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、そのためには非特許文献１または４に記載の通りクロストークは－２６ｄＢ以下としなければならない。

一方で、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）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。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（以下、ＤＭＤ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙと表記する場合がある。）に起因する群遅延広がり（以下、ＧＤＳと表記する場合がある。）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。

各コアの構造が単一のモードを伝搬する構造であるシングルモードＭＣＦにおいては、非特許文献５に記載の通り、モード間でランダムな結合を誘起させるようコア構造及びコア間隔が調整された結合型シングルモードＭＣＦが検討されている。

一般に、同種コアシングルモードＭＣＦであっても、製造誤差により各コアの構造がわずかに異なり、各コアを伝搬するモードの群速度が異なることから、ＤＭＤは同種コア構造で設計しても０にはならないが、モード間でランダムな結合を誘起することで、ＧＤＳが距離の平方根に比例して大きくなるようになり、主に長距離伝送（１００ｋｍ以上）の伝送においては、ＧＤＳを大幅に低減することが可能である。

一方で、各コアで複数のモードが伝搬するよう設計された数モードＭＣＦは、限られた光ファイバ断面において多数の空間チャネルを実現することができ、高密度空間多重用ファイバとして期待されており、本ファイバ構造においてもモード間のランダムな結合を誘起する試みがなされている（例えば非特許文献６）。ただし、文献においては、各コアでＬＰ０１モードとＬＰ１１モードが伝搬するようコア構造が設計され、隣接コア間の同ＬＰモード間でランダムな結合が観測されているが、異なるＬＰモード間での結合は生じていない。

ここで、非特許文献２に記載の通り、同一コアを伝搬する異なるＬＰ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が、精密な屈折率分布の制御が必要であり、製造誤差によりＤＭＤを０とすることは困難である。特に、通信波長帯全域にわたってＤＭＤ＝０とすることは極めて困難である。

また、同一コア内の異なるＬＰモード間では一般的にランダムな結合を誘起する技術はこれまで報告されておらず、数モードＭＣＦにおけるＧＤＳは、距離に比例して大きくなり、長距離伝送においてはＧＤＳの増加に伴う信号処理負荷の増大が課題であった。

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） 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）． Ｙ． Ｓａｓａｋｉ ｅｔ ａｌ．， "Ｌａｒｇｅ－ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ－ａｒｅａ ｕｎｃｏｕｐｌｅｄ ｆｅｗ－ｍｏｄｅ ｍｕｌｔｉ－ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ，" ＥＣＯＣ２０１２， ｐａｐｅｒ Ｔｕ．１．Ｆ．３ （２０１２）． Ｔ． Ｏｈａｒａ ｅｔ ａｌ．， "Ｏｖｅｒ－１０００－Ｃｈａｎｎｅｌ Ｕｌｔｒａｄｅｎｓｅ ＷＤＭ ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＷｉｔｈ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ Ｍｕｌｔｉｃａｒｒｉｅｒ Ｓｏｕｒｃｅ，" ＩＥＥＥ Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗ． Ｔｅｃｈｎｏｌ．， ｖｏｌ． ２４， ｐｐ．２３１１－２３１７ （２００６） Ｔ． Ｓａｋａｍｏｔｏ， Ｔ． Ｍｏｒｉ， Ｍ． Ｗａｄａ， Ｔ． Ｙａｍａｍｏｔｏ， Ｆ． Ｙａｍａｍｏｔｏ， ａｎｄ Ｋ． Ｎａｋａｊｉｍａ， "Ｆｉｂｅｒ Ｔｗｉｓｔｉｎｇ－ ａｎｄ Ｂｅｎｄｉｎｇ－Ｉｎｄｕｃｅｄ Ａｄｉａｂａｔｉｃ／Ｎｏｎａｄｉａｂａｔｉｃ Ｓｕｐｅｒ－Ｍｏｄｅ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ，" Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ． ３４， １２２８－１２３７ （２０１６）． Ｔ． Ｓａｋａｍｏｔｏ， Ｔ． Ｍｏｒｉ， Ｍ． Ｗａｄａ， Ｔ． Ｙａｍａｍｏｔｏ， Ｆ． Ｙａｍａｍｏｔｏ ａｎｄ Ｋ． Ｎａｋａｊｉｍａ， "Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｆｅｗ－Ｍｏｄｅ Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ Ｗｉｔｈ Ｌｏｗ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｍｏｄｅ Ｄｅｌａｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，" Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ． ３５， １２２２－１２２７ （２０１７）． Ｔ． Ｓａｔｏ， Ｋ． Ｙｏｓｈｉｄａ， Ｔ． Ｆｕｊｉｓａｗａ， Ｔ． Ｓａｋａｍｏｔｏ， Ｔ． Ｍａｔｓｕｉ， Ｋ． Ｔｓｕｊｉｋａｗａ， Ｋ． Ｎａｋａｊｉｍａ， Ｋ． Ｓａｉｔｏｈ， "Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｐ－ｄｅｌａｙ ｓｐｒｅａｄ ｉｎ ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｗｏ－ｌｐ－ｍｏｄｅ ｆｏｕｒ－ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ，" ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （ＩＰＣ）， Ｒｅｓｔｏｎ， ＶＡ， ２０１８， ｐａｐｅｒ ＭＡ４．２ Ｔ． Ｆｕｊｉｓａｗａ ｅｔ ａｌ．， "Ｇｒｏｕｐ ｄｅｌａｙ ｓｐｒｅａｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｕｐｌｅｄ－ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒｓ： Ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗｅａｋ ａｎｄ ｔｉｇｈｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，" Ｏｐｔ． Ｃｏｍｍｕｎ．， ｖｏｌ． ３９３， ｎｏ． ９， ｐｐ． ２３２－２３７， ２０１７．

そこで、コアの構造並びにコア間隔を所望の値にすることで、各コアを伝搬するモードが、隣接コアの同一及び異なるモード間で結合するよう設計された数モードマルチコアファイバが検討されている（詳しくは非特許文献７を参照）。しかしながら、結合のために曲げ半径が所望の値以下とならなければ結合しないため、曲げ半径の減少に伴う損失の増加が課題である。

本開示は、異なるコア間で、同一ＬＰモード間及び異なるＬＰモード間のランダムな結合を誘起させることの可能なマルチコアファイバにおいて、曲げ半径の減少に伴う損失の増加が生じない曲げ半径においてモード間のランダムな結合を誘起させることを目的とする。

本開示は、複数のモードが伝搬可能なコアが、光ファイバ断面上に２個以上配置された数モードマルチコアファイバであって、コアの屈折率分布をリング型とし、コア数及びコア間隔を適切に設計することで、ステップ型マルチコアファイバと比較して大きな曲げ半径で、異なるコア間における、同一ＬＰモード間及び異なるＬＰモード間のランダムな結合を誘起させる。

具体的には、本開示のマルチコアファイバは、
光ファイバの断面において、クラッド領域の屈折率より大きい屈折率を有する複数のコア領域を有し、
前記コア領域は、それぞれ、内側の屈折率が外側の屈折率より低い、リング型の屈折率分布を有し、
前記コア領域は、それぞれ、使用波長で複数の伝搬モードを導波し、
各コア領域を伝搬するモードが、コア間の同一及び異なるモード間で結合することを特徴とする。

本開示によれば、コアの屈折率分布をリング型とすることで、異なるコア間において、同一ＬＰモード間及び異なるＬＰモード間のランダムな結合を誘起させることの可能なマルチコアファイバにおいて、曲げ半径の減少に伴う損失の増加が生じない曲げ半径においてモード間のランダムな結合を誘起させることができる。

実施形態に係るマルチコアファイバの断面構成例である。 実施形態に係るマルチコアファイバの特性の一例である。 実施形態に係るマルチコアファイバの群遅延広がり（ＧＤＳ）の一例である。 実施形態に係るマルチコアファイバを曲げたときの実効屈折率の一例である。 実施形態に係るマルチコアファイバのＧＤＳの曲げ半径依存性の一例である。 曲げ半径が８０ｍｍである場合の実施形態に係るマルチコアファイバの群遅延広がり（ＧＤＳ）の一例である。 曲げ半径が８０ｍｍである場合の実施形態に係るマルチコアファイバの群遅延広がり（ＧＤＳ）の一例である。 コア数に対する結合を得るためのコア間隔の一例である。

以下、本開示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、本開示は、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、本開示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。

（実施形態例１）
以下、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。
図１に、本開示の一例としてコア数が４であるマルチコアファイバの断面図を示す。本実施形態のマルチコアファイバは、正方格子状にコア間隔Λで配置されている４つのコア１０を備える。各コア１０は、使用波長で複数の伝搬モードを導波する。各コア１０の伝搬モードは任意であるが、本実施形態では各コア１０がＬＰ０１モード及びＬＰ１１モードを導波する例を示す。

各コア１０は、コア半径がａであり、屈折率がｎ１であるコア領域１１を備える。コア領域１１と、ｎ２のクラッド領域２０においては、ｎ１＞ｎ２が成り立ち、比屈折率差がΔである。各コア１０は、コア領域１１の内側に、半径がｄであり、比屈折率差がΔ以下の低屈折率領域１２を有し、リング型の屈折率分布を有している。本開示のこのコア１０の構造をリングコア型と称する。

ここで、ｎ１＞ｎ２の条件は、コア領域１１、低屈折率領域１２及びクラッド領域２０を含む各領域の材料を、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。

なお、図においてはコア１０の中心部の低屈折率領域１２がクラッド領域２０の屈折率ｎ２と同じように記載しているが、低屈折率領域１２の屈折率はコア領域１１の屈折率ｎ１より低ければよく、クラッド領域２０の屈折率ｎ２と同じである必要はない。

図２を参照しながら、従来技術であるステップ型（ｄ＝０）との特性比較を行う。図２では、非特許文献６の構造であるａ＝７．５μｍ、Δ＝０．３％を基準とし、リングコア型を採用したことによる光の閉じ込め効果の変化を考慮してΔ＝０．５％とした場合も併記し、ｄ／ａに対する各モードの実効屈折率の変化を示す。なお、ｄ／ａ＝０の場合がステップ型の屈折率分布であるときの結果を示している。

ｄ／ａを増加させると、ＬＰ０１及びＬＰ１１の両モードの実効屈折率ｎ_ｅｆｆは減少し、ｄ／ａ＝０．７２の時にステップ型の基準構造（ａ＝７．５μｍ、Δ＝０．３％）とＬＰ１１モード（ａ＝７．５μｍ、Δ＝０．５％）の実効屈折率が一致する。つまり、曲げ損失などの光学特性がおおよそ同じとなることを表しており、その構造におけるＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの実効屈折率差Δｎ_Ｒは、ステップ型のΔｎ_Ｓ＝１７．８×１０^－４と比較して、大幅に小さい７．２×１０^－４が得られている。モード間の結合を得るためには低い実効屈折率差を実現する必要があり、リングコア型がステップ型に対してモード間結合を増加させるために有効であるといえる。

次に、計算により、リングコア型のマルチコアファイバがモード間結合を増加させることを確認する。
図３はコア数が４であり、正方格子状にコアが配置されたマルチコアファイバであって、光ファイバの全長における曲げ半径が８０ｍｍである場合の、１０ｋｍ伝搬後の群遅延広がり（ＧＤＳ）を計算したものである。なお、計算にはプリンシパルモード解析を用いている（例えば、非特許文献８参照。）。また、曲げ半径Ｒは非特許文献５で検討されている８０ｍｍとしている。

比較のため、ステップ型での計算結果を併記しており、コア間隔Λに対するＧＤＳの変化を計算している。結果より、リングコア型のマルチコアファイバは従来のステップ型マルチコアファイバより大幅に低いＧＤＳ特性を得ることができている。

ここで、コア間隔が２４μｍを超えたあたりからコア間隔に対して特異的にＧＤＳが上昇し、２５μｍでステップ型に近いＧＤＳとなっている。このため、２４μｍを超えるコア間隔ではコア間隔が広がることによりコア間のモード間の結合が低下した。また、コア間隔２４μｍにおいて得られているＧＤＳと同等となるコア間隔の下限は２０μｍである。よって、コア数が４である場合は、コア間隔を２０μｍ以上２４μｍ以下とすることで、モード間が結合する数モードマルチコアファイバを実現することができる。

コア間隔を低減したときに結合が減少する理由は以下の通りである。
図４に、光ファイバが曲がっていない状態又は、曲がっている状態における各モードの実効屈折率構造を示す。ここでは簡単のため、コア１１_Ｉ及び１１_Ｏの構造はステップ型として説明するが、リングコア型においても同様である。図では、各コア１１_Ｉ及び１１_ＯにＬＰ０１モード及びＬＰ１１モードが伝搬する例で示している。光ファイバが曲がっていない状態においては、隣接コア間の同ＬＰモードの実効屈折率が等しく、ＬＰモード間の実効屈折率をΔｎ_ｅｆｆ０とする。

光ファイバが曲がった状態の各モードの実効屈折率は、曲り方向に対して外側のコア１１_Ｏの屈折率が上昇し、内側のコア１１_Ｉの屈折率が減少した、図で示すような傾斜を有する屈折率分布と等価とみなすことができる（図では左側に曲がっている状態を示している）。この時、右側のコア１１_Ｏの実効屈折率は、図４に示す２コア構造の場合、曲げ半径をＲとすると、
（数１）
ｎ_ｅｆｆ（１＋Λ／（２Ｒ）） （１）
左側のコア１１_Ｉの実効屈折率は
（数２）
ｎ_ｅｆｆ（１－Λ／（２Ｒ）） （２）
となる。
ここで、ｎ_ｅｆｆはＬＰ０１又はＬＰ１１モードの実効屈折率を示す。

異なるＬＰモード間で結合を生じさせるには、隣接する異なるＬＰモード間の実効屈折率Δｎ_ｅｆｆが重要なパラメータである。隣接する異なるＬＰモードの実効屈折率をｎ_{ｅｆｆ＿Ｋ}及びｎ_{ｅｆｆ＿Ｋ＋１}と表すと、一方のコアの実効屈折率を基準とした場合、
（数３）
Δｎ_ｅｆｆ＝｜ｎ_{ｅｆｆ＿Ｋ} － ｎ_{ｅｆｆ＿Ｋ＋１}（１＋Λ_１／Ｒ）｜ （３）
のように、コア間隔Λと曲げ半径Ｒによって決定される。

コア間隔Λを低減していくと、式（３）より実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが増加していくため、本開示のモード間が結合する状態を得るためには、コア間隔Λの下限も存在することになる。

図５に、コア数が４であり、コア間隔が２４μｍ、伝送距離が１０ｋｍであるときのＧＤＳの曲げ半径依存性を示している。ステップ型において図中で最も曲げ半径が小さい５０ｍｍ、リングコア型においては最も大きい１００ｍｍとしたときのＧＤＳの距離依存性の計算結果を同図に示す。結合が生じていないあるいはランダム結合に至っていない場合は、ＧＤＳが距離に比例して大きくなることが知られている（非特許文献６を参照）。ステップ型においては、図中で最も小さい曲げ半径である５０ｍｍとしてもＧＤＳは１００ｋｍまで比例して増加しており、ランダム結合が得られていないことがわかる。一方で、リングコア型のマルチコアファイバにおいては曲げ半径が１００ｍｍであっても伝送距離が０．１ｋｍ以上でＧＤＳの距離に対する傾きが低下していることがわかる。これは、ランダム結合によりＧＤＳが距離の平方根に比例して大きくなる現象をとらえているもので、以降、示すコア構造及びコア間隔においてはＧＤＳが距離の平方根に比例する領域であることを確認している。

図６はコア数が６であり、円環状にコアが配置されたマルチコアファイバであって、光ファイバの全長における曲げ半径が８０ｍｍである場合の、１０ｋｍ伝搬後のＧＤＳを計算したものである。コア数が４であるときの結果と同じく、リングコア型のマルチコアファイバは従来のステップ型マルチコアファイバより大幅に低いＧＤＳ特性を得ることができている。

ここで、コア間隔が２５μｍを超えたあたりからコア間隔に対して特異的にＧＤＳが上昇し、２６μｍでステップ型に近いＧＤＳとなっていることから、２５μｍを超えるコア間隔ではコア間隔が広がることによりコア間のモード間の結合が低下してしまったものと思われる。また、コア間隔２５μｍにおいて得られているＧＤＳと同等となるコア間隔の下限は１９μｍである。よって、コア数が６である場合は、コア間隔を１９μｍ以上２５μｍ以下とすることで、モード間が結合する数モードマルチコアファイバを実現することができる。

図７はコア数が８であり、円環状にコアが配置されたマルチコアファイバであって、光ファイバの全長における曲げ半径が８０ｍｍである場合の、１０ｋｍ伝搬後のＧＤＳを計算したものである。コア数が４であるときの結果と同じく、リングコア型のマルチコアファイバは従来のステップ型マルチコアファイバより大幅に低いＧＤＳ特性を得ることができている。

ここで、コア間隔が２８μｍ以上でコア間隔に対して特異的にＧＤＳが上昇し、コア間隔が３０μｍでステップ型に近いＧＤＳとなっていることから、２７．５μｍを超えるコア間隔ではコア間隔が広がることによりコア間のモード間の結合が低下してしまったものと思われる。また、コア間隔２７．５μｍにおいて得られているＧＤＳと同等となるコア間隔の下限は１７μｍである。よって、コア数が８である場合は、コア間隔を１７μｍ以上２７．５μｍ以下とすることで、モード間が結合する数モードマルチコアファイバを実現することができる。

図８に、以上の結果をまとめた、コア数に対する結合を得るためのコア間隔の上限と下限を示した。計算においてはコア数が４、６、８の場合のみを示したが、本データを用いることでそれ以外のコア数においてもコア間隔の上限と下限を得ることができる。なお、コア数をｘとすると、コア間隔の上限Λ_１及び下限Λ_２は
（数４）
Λ_１＝０．１８７５ｘ^２－１．３７５ｘ＋２６．５ （４）
Λ_２＝－０．１２５ｘ^２＋０．７５ｘ＋１９ （５）
となる。ただし、ｘは整数である。

以上説明したように、本開示のマルチコアファイバは、リングコア型の屈折率分布を採用することで、曲げ半径が８０ｍｍ以上の１００ｍｍといった曲げ半径の減少が生じない一般的な曲げ半径であっても、異なるコア１０間の同一及び異なるモード間で結合を生じさせることができる。このため、本開示は、異なるコア間で、同一ＬＰモード間及び異なるＬＰモード間のランダムな結合を誘起させることの可能なマルチコアファイバにおいて、曲げ半径の減少に伴う損失の増加を減少させることができる。

さらに、本開示のマルチコアファイバは、より小さな面積で多くのコアを配置することができることから、コアの多重度が向上し、伝送容量を拡大する効果を奏する。さらに、本開示のマルチコアファイバは、信号伝搬後の群遅延広がりが小さいため、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。

本開示は、光伝送システムにおける伝送媒体として利用できる。

１０：コア
１１：コア領域
１２：低屈折率領域
２０：クラッド領域

Claims (6)

1. 光ファイバの断面において、クラッド領域の屈折率より大きい屈折率を有する複数のコア領域を有し、
   前記コア領域は、それぞれ、内側の屈折率が外側の屈折率より低い、リング型の屈折率分布を有し、
   前記コア領域は、それぞれ、使用波長で複数の伝搬モードを導波し、
   各コア領域を伝搬するモードが、コア間の同一及び異なるモード間で結合することを特徴とするマルチコアファイバ。
2. 前記コア領域を伝搬するモードが、ＬＰ０１及びＬＰ１１モードであ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. 光ファイバの断面において、４つの前記コア領域が正方格子状に配置され、
   前記コア領域の間隔が２０μｍ以上２４μｍ以下であることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ。
4. 光ファイバの断面において、４つの前記コア領域が円環状に配置され、
   前記コア領域の間隔が１９μｍ以上２５μｍ以下であることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ。
5. 光ファイバの断面において、８つの前記コア領域が円環状に配置され、
   前記コア領域の間隔が１７μｍ以上２７．５μｍ以下であることを特徴とする、
   請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ。
6. コア数をｘとすると、コア間隔の上限Λ_１及び下限Λ_２が次式で定められている、
   請求項１から５のいずれかに記載のマルチコアファイバ。
   Λ_１＝０．１８７５ｘ^２－１．３７５ｘ＋２６．５
   Λ_２＝－０．１２５ｘ^２＋０．７５ｘ＋１９
   ただし、ｘは整数である。

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