JP5351938B2 - 結合型マルチコアファイバ - Google Patents

Description

本発明は、互いに隣り合うコア同士が強く結合しつつも、それぞれのコアを伝播する光を容易に取り出すことができる結合型マルチコアファイバに関する。

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被覆される構造をしており、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ける光ファイバの数を低減させるため、複数のコアの外周が１つ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。

このようなマルチコアファイバとしては、それぞれのコアが互いに独立した伝送路とされ、それぞれのコアの結合が出来るだけ低減された非結合型マルチコアファイバと、それぞれのコアがたがいに結合することで、複数のコアを実質的に一つのマルチモード伝送路とみなすことができる結合型マルチコアファイバとが知られている。この結合型マルチコアファイバによれば、コアを伝播する光のモード毎に異なる信号を伝送するモード多重伝送が可能とされる。

下記特許文献１には、このような結合型マルチコアファイバの一例が記載されている。特許文献１によれば、結合型マルチコアファイバのそれぞれのコア間距離が近いほど、コア同士の結合が強くなるとされる。従って、それぞれのコアが接していれば、コア同士の結合は最も強くなると考えられる。

Ｙａｓｕｏ Ｋｏｋｕｂｕｎ "Ｎｏｖｅｌ ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒｓ ｆｏｒ ｍｏｄｅ ｄｉｖｉｄｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ： ｐｒｏｐｏｓａｌ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ" ＩＥＩＣＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， Ｖｏｌ.６， Ｎｏ．８

上記特許文献１に記載された内容に基づけば、コア同士が接している状態が、伝搬可能な各モード間の伝搬定数の差が大きくなり、コア同士の結合が最も強くなるため好ましい。しかし、単にコア同士が接する結合型マルチコアファイバを用いて、モード多重伝送を行うと、互いに隣り合うコア同士の距離が近すぎるために、それぞれのコアを伝播する光を個別に取り出すことが困難となり、マルチコアファイバに対する入出力デバイスの設計が困難となる。

一方、それぞれのコアを伝播する光を個別に取り出しやすいように、それぞれのコア間距離を大きくすると、一般的にコア同士の結合が弱くなる。

そこで、本発明は、互いに隣り合うコア同士が強く結合しつつも、それぞれのコアを伝播する光を容易に取り出すことができる結合型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、本発明の結合マルチコアファイバは、複数のコアと、前記複数のコアを囲むクラッドと、を備え、前記複数のコアは、互いに隣り合う前記コアの外周面同士が互いに接するように配置され、それぞれの前記コアは、前記クラッドよりも高い屈折率とされ、前記外周面から所定の厚さの外側領域と、前記外側領域よりも高い屈折率とされ、前記外側領域に囲まれる内側領域とを有することを特徴とするものである。

このような結合型マルチコアファイバによれば、それぞれのコアの外側領域は、内側領域の屈折率とクラッドの屈折率との間の屈折率を有するため、外側領域がない場合と比較して、強度の弱い光がコアの中心から離れた位置まで広がる。つまり、コアの直径方向における光の強度分布が、より裾を引いた形状となる。このため、コアの中心間距離が大きい場合であっても、互いに隣り合うそれぞれのコアを伝播する光の電解分布の重なりを大きくすることができ、互いに隣り合うコア同士が強く結合することができる。従って、外周領域がないコアが互いに離間している場合と比べて、互いに隣り合うコア同士が強く結合することができるので、モード間の伝搬定数の差を大きくできる。そのため、モード多重伝送を行うにあたり、より好適な伝送路を実現することができる。また、それぞれのコアが外側領域を有しているため、外側領域がないコアの外周面同士が接している場合と比較して、同じ伝搬定数の差を維持する場合に、互いに隣り合うコアの中心間距離を大きくすることができる。また、内側領域があることによりそれぞれのコアの内側領域に電界分布が集中しやすくなる。従って、外側領域がないコアの外周面同士が接している場合と比較して、互いに隣り合うそれぞれのコアを伝播する光を個別に容易に取り出すことができる。このように本発明の結合型マルチコアファイバを用いることにより、適切にモード多重伝送を行うことができ、それぞれのコアを伝播する光を容易に個別に光を取り出して、入出力デバイスで光の干渉を使ってモード分離を容易に行うことができる。

また、前記内側領域の屈折率分布は、α乗分布とされることが好ましい。このような屈折率分布とされることで、コアの中心での光の強度をより高くすることができる。

このように内側領域の屈折率分布が、α乗分布とされる場合、前記内側領域の中心からの距離をｒとし、前記内側領域の中心での屈折率をｎ_１とし、前記外側領域に対する前記内側領域の比屈折率差をΔとし、前記内側領域の半径をａとする場合、前記α乗分布は、
ｎ（ｒ）＝ｎ_１［１−２Δ（ｒ／ａ）^α］^１／２
で表され、αが、１．５から５の範囲とされることとしても良い。

また、前記内側領域の最も高い屈折率となる場所における前記クラッドに対する比屈折率差は、０．８５％から３．５％とされることとしても良く、前記外側領域の前記クラッドに対する比屈折率差は、０．３％から０．８％とされることとしても良い。

また、前記内側コアの直径と前記コアの直径との比が、０．５から０．９であることとしても良い。

以上のように、本発明によれば、互いに隣り合うコア同士が強く結合しつつも、それぞれのコアを伝播する光を容易に取り出すことができる結合型マルチコアファイバが提供される。

本発明の第１実施形態に係る結合型マルチコアファイバの様子を示す図である。 図１の結合型マルチコアファイバを製造するための結合型マルチコアファイバ用母材の長手方向に垂直な断面図である。 図１の結合型マルチコアファイバの第１の製造方法の工程を示すフローチャートである。 コアガラス体及びクラッドガラス体を配置した様子を示す図である。 線引工程の様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る結合型マルチコアファイバの様子を示す図である。

以下、本発明に係る結合型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、そ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、本発明の第１実施形態に係る結合型マルチコアファイバ（以下マルチコアファイバと呼ぶ）の様子を示す図であり、具体的には、図１（Ａ）は、第１実施形態に係る結合型マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＢ−Ｂ線における屈折率分布の様子を示す図である。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１０は、複数のコア１１と、複数のコア１１の外周面を隙間なく囲むクラッド１２と、クラッド１２の外周面を被覆する内側保護層１３と、内側保護層１３の外周面を被覆する外側保護層１４と、を備える。

本実施形態においては、互いに直径が等しい複数のコア１１がクラッド１２の径方向に沿って、直線状に配置されると共に、互いに隣り合うコア１１の外周面同士が互いに接している。

また、図１（Ａ）に示すように、マルチコアファイバ１０は、それぞれのコア１１が二層構造とされており、それぞれのコア１１は、コア１１の外周面から所定の厚さの外側領域１６と、外側領域１６で囲まれる内側領域１５とを備えている。また、図６（Ｂ）に示すように、それぞれのコア１１は、互いに同様の屈折率分布を有している。外側領域１６の屈折率は、一定とされると共に、クラッド１２の屈折率よりも高くされている。内側領域１５の屈折率は、外側領域１６の屈折率よりも高くされており、内側領域１５の中心側の屈折率が最も高くされ、内側領域１５の外周側の屈折利率が、外側領域１６の屈折率と略同様とされている。この様にそれぞれのコア１１は、全体的にクラッド１２よりも高い屈折率とされている。

また、本実施形態では、この内側領域１５の屈折率分布の形状が、α乗分布とされる。このα乗分布は、屈折率ｎ（ｒ）が下記式１であらわされる分布である。
ｎ（ｒ）＝ｎ_１［１−２Δ（ｒ／ａ）^α］^１／２ ・・・（１）

ただし、ｒは、内側領域１５の中心からの距離であり、ｎ_１は、内側領域１５の中心での屈折率であり、Δは、外側領域１６に対する比屈折率差であり、ａは、α乗分布となる最外半径である。本実施形態のように内側領域１５全体の屈折率分布がα乗分布とされる場合、ａは、内側領域１５の半径に等しい。αの値としては、特に限定されないが、例えば、１．２〜１０程度とされ、１．５〜５とされることが、製造中にガラスの破損を防ぐ観点から好ましい。なお、内側領域１５がα乗分布とされる場合、ドーパントの偏在等により理想的なα乗分布からずれる場合があるが、全体として実効的にα乗分布となっていればよい。

内側領域１５の最も高い屈折率となる場所、すなわち本実施形態における内側領域１５の中心におけるクラッド１２に対する比屈折率差は、０．８５％〜３．５％であることが好ましく、さらに１．０％〜１．９％であることが、α乗状分布の屈折率分布を有するコアにおいて、接続特性やモード伝搬特性の観点から実用により適しているためより好ましい。また、外側領域１６のクラッド１２に対する比屈折率差は、０．３％〜０．８％であることが好ましい。

このような屈折率分布を有する内側領域１５は、例えば、ゲルマニウムが添加されたシリカガラスから成り、図１（Ｂ）に示す屈折率分布となるように、ゲルマニウムの濃度が分布している。また、外側領域１６は、ゲルマニウムが非添加のシリカガラスから成る。このようなゲルマニウムが非添加のシリカガラスとしては、何らドーパントが添加されないピュアシリカガラス、或いは、コア１１の製造段階でシリカからＯＨ基を脱離させるために塩素が僅かに添加されたシリカガラスを挙げることができる。このような僅かな塩素の添加は、然程シリカガラスの屈折率を変動させない。外側領域１６が、ピュアシリカガラスや僅かに塩素が添加されたシリカガラスから成る場合、クラッド１２は、屈折率を低下させるドーパントが添加されたシリカガラスから成る。このような屈折率を低下させるドーパントとしては、例えば、フッ素を挙げることができる。

さらに、このマルチコアファイバ１０のそれぞれのコア１１の直径は、特に限定されるわけではないが、例えば、４〜１０μｍとされ、外側領域１６の厚さは、０．１μｍ以上とされ、より好ましくは、０．２μｍ以上とされる。また、内側領域１５の直径のコア１１の直径（外側領域１６の外径）に対する比率は、特に制限されないが、０．５〜０．９とされることが好ましく、０．８〜０．９とされることが実用的でありより好ましい。従って、コア１１の直径が、例えば５μｍとされる場合、内側領域１５の直径は、特に限定されるわけではないが、例えば、４μｍ〜４．５μｍとされる。従って、外側領域１６の厚さの上限は、このような内側領域を確保できる厚さとされる。また、クラッド１２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。

さらに、内側保護層１３及び外側保護層１４の材料としては、互いに異なる種類の紫外線硬化樹脂を挙げることができる。

以上説明したように、本実施形態のマルチコアファイバ１０によれば、それぞれのコア１１の外側領域１６は、内側領域１５の屈折率とクラッド１２の屈折率との間の屈折率を有する。従って、外側領域１６がないコアと比べて、コアを光が伝播する場合に、コアの中心の光よりも強度の弱い光がコアの中心から離れた位置まで広がる。つまり、コア１１の直径方向における光の強度分布が、より裾を引いた形状となる。このため、互いに隣り合うそれぞれのコア１１を伝播する光の電解分布の重なりを大きくすることができ、互いに隣り合うコア１１同士が強く結合することができる。従って、マルチコアファイバ１０のそれぞれのコア１１と同じ中心間距離で外周領域がない複数のコアが互いに離間している場合のように、コア１１の中心間距離が大きい場合であっても、モード間の伝搬定数の差を大きくでき、互いに隣り合うコア１１同士が強く結合することができる。このようにコア１１同士が結合しているため、それぞれのコア同士が相関し合い、全体として、マルチモード伝送路とみなすことができる。従って、このようなマルチコアファイバ１０によれば、コア１１を伝播する光のそれぞれのモードに信号を重畳させるモード多重伝送を行うことができる。このようなモード多重伝送を用いる通信としては、例えば、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）通信を挙げることができる。なお、このようなマルチコアファイバ１０は、上記のように各モード間の伝搬定数の差が大きいので、一般的なＧＩ（Graded-Index）型のマルチモードファイバや、ＳＩ（Step-Index）型のマルチモードファイバと比較して、各モードの入出力部におけるモード合分波を容易に行うことができ、モード多重伝送により適している。さらに、それぞれのコア１１が外側領域１６を有しているため、外側領域１６がないコアの外周面同士が接している場合と比べて、互いに隣り合うコアの中心間距離を大きくすることができる。従って、外側領域がないコアの外周面同士が接している場合と比較して、互いに隣り合うそれぞれのコアを伝播する光を個別に容易に取り出すことができる。このようにして上記のようなモード多重伝送を行う場合に、外側領域１６がないコアの外周面同士が接している場合と比べて、それぞれのコアを伝播する光を容易に個別に取り出して、入出力デバイスで光の干渉を使ってモード分離を容易に行うことができる。

次に、マルチコアファイバ１０の製造方法について説明する。

（第１の製造方法）
まず、マルチコアファイバ１０の第１の製造方法について、説明する。第１の製造方法は、結合型マルチコアファイバ用母材（以下、プリフォーム）を製造したのち、製造されたプリフォームを線引きすることで、マルチコアファイバを製造するものである。

図２は、図１のマルチコアファイバを製造するためのプリフォームの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図２に示すように、プリフォーム１０Ｐは、略円柱状の形状をしており、それぞれのコア１１となる複数のロッド状のコアガラス体１１Ｐと、コアガラス体１１Ｐを囲みクラッド１２となるクラッドガラス体１２Ｐとから構成されている。コアガラス体１１Ｐは、内側領域１５Ｐと内側領域１５Ｐを囲む外側領域１６Ｐとから構成される。このプリフォーム１０Ｐの断面の構造は、内側保護層１３及び外側保護層１４を除くマルチコアファイバ１０の断面の構造と略相似の関係とされる。このようなプリフォーム１０Ｐが、後述の様に線引きされ、被覆されることにより、図１に示すマルチコアファイバ１０となる。

図３は、図２にプリフォーム１０Ｐの製造工程、及び、図１のマルチコアファイバの第１の製造工程を示すフローチャートである。図３に示すように、プリフォーム１０Ｐの製造方法の工程は、コアガラス体及びクラッドガラス体を配置する配置工程Ｐ１と、コアガラス体とクラッドガラス体との間の隙間を潰すコラプス工程Ｐ２とを備える。そして、マルチコアファイバ１０の製造方法は、このようにして製造されたプリフォーム１０Ｐを線引きする線引工程Ｐ３を更に備える。

＜配置工程Ｐ１＞
図４は、コアガラス体及びクラッドガラス体を配置した様子を示す図である。配置工程Ｐ１においては、まず、図４に示すコアガラス体１１Ｒを複数本準備する。コアガラス体１１Ｒは、図２に示すコアガラス体１１Ｐとなるガラス体であり、最終的に図１に示すマルチコアファイバ１０のそれぞれのコア１１となるガラス体である。従って、コアガラス体１１Ｒは、コア１１の数と同じ数だけ準備する。また、それぞれのコアガラス体１１Ｒは、ロッド状とされており、図２に示すコアガラス体１１Ｐと略同様の形状・大きさとされる。さらに、それぞれのコアガラス体１１Ｒは、コア１１の内側領域１５を構成する材料と同様の材料から成る内側領域１５Ｒと、内側領域１５Ｒを囲み、コア１１の外側領域１６と同様の材料から成り、所定の厚さの外側領域１６Ｒとから成る。従って、本実施形態においては、内側領域１５Ｐは、屈折率がα乗分布となるようにゲルマニウムが添加されている。この外側領域１６Ｒの所定の厚さは、内側領域１５Ｒが確保でき、さらに、後述のように、加熱時において、内側領域１５Ｒに添加されるゲルマニウムの揮発が防止される限りにおいて、特に制限されないが、０．１ｍｍ以上とされ、０．２ｍｍ以上とされることがより好ましい。

また、コアガラス体１１Ｒの準備と共に、クラッドガラス体を準備する。準備するクラッドガラス体は、複数のロッド状のクラッドガラス体１２Ｒと、１つの管状のクラッドガラス体１２Ｔとされる。これらのクラッドガラス体１２Ｒ，１２Ｔは、図２に示すクラッドガラス体１２Ｐとなるガラス体であり、最終的に図１に示すマルチコアファイバ１０のそれぞれのクラッド１２と成るガラス体であるため、クラッドガラス体１２Ｒ，１２Ｔの材料は、上述のクラッド１２と同様の材料とされる。

次に、管状のクラッドガラス体１２Ｔの貫通孔内に複数のコアガラス体１１Ｒ、及び、複数のクラッドガラス体１２Ｒを配置する。具体的には、互いに隣り合うコアガラス体１１Ｒの外周面同士が互いに接するようにして、複数のコアガラス体１１Ｒが横一列になるように、それぞれのコアガラス体１１Ｒを配置すると共に、横一列のコアガラス体１１Ｒが複数のクラッドガラス体１２Ｒにより囲まれるように、それぞれのクラッドガラス体１２Ｒを配置する。なお、特に図示しないが、太さの異なるクラッドガラス体１２Ｒを準備して、配置することが、クラッドガラス体１２Ｔの貫通孔内の隙間を低減することができる観点から好ましい。

こうして、図４に示すように、コアガラス体１１Ｒとクラッドガラス体１２Ｒ，１２Ｔが配置された状態となる。

＜コラプス工程Ｐ２＞
次に、配置されたコアガラス体１１Ｒ、及び、クラッドガラス体１２Ｒ，１２Ｔを加熱してコラプスする。すなわち、コアガラス体１１Ｒとクラッドガラス体１２Ｒとの間の空間といった、クラッドガラス体１２Ｔの貫通孔内の空間を潰して、コアガラス体１１Ｒとクラッドガラス体１２Ｒ，１２Ｔとを一体化する。こうして、コアガラス体１１Ｒは、然程変形せずに図２に示すコアガラス体１１Ｐとなり、クラッドガラス体１２Ｒ，１２Ｔは、図２に示すクラッドガラス体１２Ｐとなる。

なお、ガラス体の表面に、ゲルマニウムが分布している場合、このゲルマニウムは揮発する性質を有するが、コアガラス体１１Ｒにおける所定の厚さの外側領域１６Ｒの材料は、上述のようにコア１１の材料と同様とされるため、ゲルマニウムが非添加とされ、コアガラス体１１Ｒが加熱される本工程において、コアガラス体１１Ｒからゲルマニウムの揮発に起因するガスの発生が防止されている。また、本実施形態においては、内側領域１５Ｐの屈折率がα乗分布とされるため、内側領域１５Ｐにおける外周側に添加されるゲルマニウムは、低い濃度とされる。従って、外側領域１６の所定の厚さが小さい場合であっても、ゲルマニウムの揮発に起因するガスの発生が防止されている。

こうして、図２に示すプリフォーム１０Ｐを得る。

＜線引工程Ｐ３＞
図５は、線引工程Ｐ３の様子を示す図である。

まず、線引工程Ｐ３を行う準備段階として、配置工程Ｐ１、コラプス工程Ｐ２により製造されたプリフォーム１０Ｐを紡糸炉１１０に設置する。そして、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、プリフォーム１０Ｐを加熱する。このときプリフォーム１０Ｐの下端は、例えば２０００℃に加熱され溶融状態となる。そして、プリフォーム１０Ｐからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。そして、線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、コアガラス体１１Ｐがコア１１となり、クラッドガラス体１２Ｐがクラッド１２となることで、複数のコア１１とクラッド１２とから構成されるマルチコアファイバとなる。その後、このマルチコアファイバは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置１２０に入る際、マルチコアファイバの温度は、例えば１８００℃程度であるが、冷却装置１２０を出る際には、マルチコアファイバの温度は、例えば４０℃〜５０℃となる。

冷却装置１２０から出たマルチコアファイバは、内側保護層１３となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して内側保護層１３が形成される。次にマルチコアファイバは、外側保護層１４となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３３を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３４を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して外側保護層１４が形成され、図１に示すマルチコアファイバ１０となる。

そして、マルチコアファイバ１０は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。

こうして図１に示すマルチコアファイバ１０が製造される。

以上説明したように、本実施形態の第１の製造方法によるプリフォーム１０Ｐの製造方法によれば、コアガラス体１１Ｒは、コアガラス体１１Ｒの外側領域１６Ｒにゲルマニウムが添加されないため、コラプス工程Ｐ２においてコアガラス体１１Ｒが加熱されても、コアガラス体１１Ｒからゲルマニウムの揮発によるガスが生じることを防止することができる。従って、製造されたプリフォーム１０Ｐのコアガラス体１１Ｐとクラッドガラス体１２Ｐとの間に、ゲルマニウムの揮発ガスに起因する気泡が生じることを防止することができる。

そして、このプリフォーム１０Ｐを用いるマルチコアファイバ１０の製造法によれば、コアガラス体１１Ｐとクラッドガラス体１２Ｐとの間に気泡が生じることが防止されたプリフォーム１０Ｐを線引きするので、コア１１とクラッド１２との間に生じる気泡が防止された、信頼性の高いマルチコアファイバ１０を製造することができる。

（第２の製造方法）
次に、マルチコアファイバ１０の第２の製造方法について、説明する。第２の製造方法は、プリフォーム１０Ｐを製造せずに、マルチコアファイバ１０を製造する点において、第１の製造方法と異なる。

第２の製造方法においては、第１の製造方法と同様にして、配置工程を行う。つまり、第１の製造方法と同様のコアガラス体１１Ｒ、及び、クラッドガラス体１２Ｒ、１２Ｔを準備し、第１の製造方法と同様にして、コアガラス体１１Ｒ、及び、クラッドガラス体１２Ｒ、１２Ｔを配置する。こうして、図４に示すように、コアガラス体１１Ｒ、及び、クラッドガラス体１２Ｒ、１２Ｔが配置された状態となる。

そして、第２の製造方法においては、配置されたコアガラス体１１Ｒ、及び、クラッドガラス体１２Ｒ、１２Ｔの位置が互いにずれないようにして、これらを紡糸炉に設置する。つまり、図５において、プリフォーム１０Ｐの代わりに図４に示すように配置されたコアガラス体１１Ｒ、及び、クラッドガラス体１２Ｒ、１２Ｔを紡糸炉１１０に設置する。

そして、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、コアガラス体１１Ｒ、及び、クラッドガラス体１２Ｒ、１２Ｔを加熱する。この熱により、コアガラス体１１Ｒとクラッドガラス体１２Ｒとの間の隙間といったクラッドガラス体１２Ｔの貫通孔内の空間を潰しながら線引きする。このとき、第１の製造方法と同様に、コアガラス体１１Ｒにおける所定の厚さの外側領域１６Ｒには、ゲルマニウムが非添加とされるため、コアガラス体１１Ｒが加熱されて、溶融するときに、コアガラス体１１Ｒからゲルマニウムの揮発に起因するガスの発生が防止されている。

そして、線引きされた溶融状態のガラスは、第１の製造方法と同様にして、マルチコアファイバ１０とされ、リール１４２により巻取られる。こうして図１に示すマルチコアファイバ１０が製造される。

以上説明したように、本実施形態の第２の製造方法によるマルチコアファイバ１０の製造方法によれば、線引時にコアガラス体１１Ｒが加熱されても、コアガラス体１１Ｒからゲルマニウムの揮発によるガスが生じることを防止することができる。従って、コア１１とクラッド１２との間に、ゲルマニウムの揮発ガスに起因する気泡が生じることを防止することができ、信頼性の高いマルチコアファイバ１０を製造することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６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６は、本発明の第２実施形態に係る結合型マルチコアファイバ（以下マルチコアファイバと呼ぶ）の様子を示す図である。具体的には、図６（Ａ）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り、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線における屈折率分布の様子を示す図である。

図６（Ａ）に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ２０は、複数のコア２１と、第１実施形態のマルチコアファイバにおけるクラッド１２と同様の形状・材料から成るクラッド２２と、第１実施形態の内側保護層１３及び外側保護層１４と同様の形状・材料から成る内側保護層２３及び外側保護層２４とを備える。

複数のコア２１は、第１実施形態の複数のコア１１と同様にして、直径が互いに略等しくされ、クラッド２２の径方向に沿って直線状に配置されると共に、互いに隣り合うコア２１の外周面同士が互いに接している。また、それぞれのコア２１は、第１実施形態のコア１１の外側領域１６と同様の形状・材料から成る外側領域２６と、第１実施形態のコア１１の内側領域１５と同一の形状で、外側領域２６の屈折率よりも高く、一定の屈折率とされる内側領域２５とから成る。つまり、本実施形態のマルチコアファイバ２０は、内側領域２５の屈折率が一定である点を除いて、第１実施形態のマルチコアファイバ１０と同様の構成とされる。このような内側領域２５は、屈折率を高くするゲルマニウムが、一定の濃度で添加されたシリカガラスから成る。

このようなマルチコアファイバ２０によっても、第１実施形態のマルチコアファイバと同様にして、外側領域２６がないコアと比べて、コアを光が伝播する場合に、強度の弱い光がコアの中心から離れた位置まで広がる。このため、互いに隣り合うコア２１同士が強く結合することができる。従って、複数のコア２１を全体としてマルチモード伝送路とみなすことができ、コア２１を伝播する光のそれぞれのモードに信号を重畳させるモード多重伝送を行うことができる。また、第１実施形態のマルチコアファイバ１０と同様に、それぞれのコア２１が外側領域２６を有しているため、外側領域２６がないコアの外周面同士が接している場合と比べて、互いに隣り合うコアの中心間距離を大きくすることができる。従って、上記のようなモード多重伝送を行う場合に、外側領域１６がないコアの外周面同士が接している場合と比べて、それぞれのコアを伝播する光を容易に個別に取り出して、モード分離を容易に行うことができる。

このようなマルチコアファイバ２０を製造するには、第１実施形態のマルチコアファイバ１０の製造方法において、コアガラス体１１Ｒの代わりに、コアガラス体１１Ｒの外側領域と同様の外側領域と、内側領域１５と同一の形状で、外側領域の屈折率よりも高く、一定の屈折率とされる内側領域とからなるコアガラス体を用いればよい。

以上、本発明について、第１、第２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、上記実施形態のコア１１、２１の外側領域１６、２６の材料は、クラッド１２と内側領域１５との間の屈折率とされる限りにおいて、他のドーパントが含まれたシリカガラスとされても良い。例えば、ドーパントとして、ゲルマニウムやアルミニウムやリンが添加されても良い。この場合、第１実施形態の内側領域１５、２５は、ゲルマニウムの量が調整され、図１（Ｂ）、図６（Ｂ）に示す屈折率分布となるようにすればよい。さらに、コア１１、２１の外側領域１６、２６にゲルマニウムやアルミニウムやリンが添加される場合においては、クラッド１２、２２は、クラッド１２、２２の屈折率が、外側領域１６、２６の屈折率よりも低い限りにおいて、ピュアシリカガラスや微量の塩素が添加されたシリカガラスであっても良い。さらに、外側領域１６、２６にゲルマニウムが添加される場合においては、マルチコアファイバ１０、２０の製造過程において、ゲルマニウムの揮発に起因するガスにより、コア１１、２１とクラッド１２、２２との間に気泡が生じないようにされることが好ましい。

また、第１、第２実施形態においては、複数のコア１１、２１が横一列に直線状に配置された。しかし、本発明はこれに限らず、コアが他の配列となっていても良い。例えば、マルチコアファイバの断面において、複数のコアが縦３列、横３行となるようにして、互いに隣り合うマルチコアファイバの外周面同士が接触して、配置されても良い。或いは、クラッドの中心に１つのコアが配置されると共に、この１つのコアに接触して、この１つのコアを囲むように６つのコアが配置されても良い。また、第１、第２実施形態においては、コアの数が５つのマルチコアファイバを例に説明したが、コアの数は、２つから４つ、或いは、５つ以上とされても良い。

また、クラッド１２、２２が二層の構造となっていても良い。この場合、例えば、クラッドの内側の領域が、フッ素が添加されたシリカガラスから成り、クラッドの外側の領域が、ピュアシリカガラスや微量の塩素が添加されたシリカガラスから成るものとすることが好ましい。これは、マルチコアファイバの破断強度は、クラッドの外側の表面の強度に依存するため、クラッドの外側の領域に強度の高いピュアシリカガラスや微量の塩素が添加されたシリカガラス使用することにより、全体として、マルチコアファイバの強度を高くすることができるためである。この場合、第１、第２実施形態において、管状のクラッドガラス体１２Ｔ，２２Ｔをピュアシリカガラスや微量の塩素が添加されたシリカガラスから構成すればよい。

また、上記実施形態においては、それぞれのコア１１、２１の直径・屈折率は、互いに等しいものとしたが、本発明においては、それぞれのコア１１、２１の直径・屈折率は、互いに異なっていても良い。ただし、それぞれのコア１１、２１の直径・屈折率は、それぞれのコア１１、２１同士の結合を強くする観点から、互いに等しい直径であることが好ましい。また、それぞれのコア１１、２１の直径・屈折率が互いに異なる場合であっても、それぞれのコアの光の導波特性が互いに等しくされることが、それぞれのコア１１、２１同士の結合を強くする観点から好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、互いに隣り合うコア同士が強く結合しつつも、それぞれのコアを伝播する光を容易に取り出すことができる結合型マルチコアファイバが提供され、本発明を利用することにより、容易にモード多重伝送を用いた光通信を容易に行うことができる。

１０，２０・・・（結合型）マルチコアファイバ
１０Ｐ・・・結合型マルチコアファイバ用母材（プリフォーム）
１１，２１・・・コア
１１Ｐ，１１Ｒ・・・コアガラス体
１２，２２・・・クラッド
１２Ｐ，１２Ｒ，１２Ｔ・・・クラッドガラス体
１３，２３・・・内側保護層
１４，２４・・・外側保護層
１５、２５・・・内側領域
１５Ｐ，１５Ｒ・・・内側領域
１６、２６・・・外側領域
１６Ｐ，１６Ｒ・・・外側領域
１１０・・・紡糸炉
１１１・・・加熱部
１２０・・・冷却装置
１３１・・・コーティング装置
１３２・・・紫外線照射装置
１３３・・・コーティング装置
１３４・・・紫外線照射装置
１４１・・・ターンプーリー
１４２・・・リール
Ｐ１・・・配置工程
Ｐ２・・・コラプス工程
Ｐ３・・・線引工程

Claims (6)

1. 複数のコアと、前記複数のコアを囲むクラッドと、を備え、
   前記複数のコアは、互いに隣り合う前記コアの外周面同士が互いに接するように配置され、
   それぞれの前記コアは、前記クラッドよりも高い屈折率とされ、前記外周面から所定の厚さの外側領域と、前記外側領域よりも高い屈折率とされ、前記外側領域に囲まれる内側領域とを有する
   ことを特徴とする結合型マルチコアファイバ。
2. 前記内側領域の屈折率分布は、α乗分布とされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の結合型マルチコアファイバ。
3. 前記内側領域の中心からの距離をｒとし、前記内側領域の中心での屈折率をｎ_１とし、前記外側領域に対する前記内側領域の比屈折率差をΔとし、前記内側領域の半径をａとする場合、前記α乗分布は、
   ｎ（ｒ）＝ｎ_１［１−２Δ（ｒ／ａ）^α］^１／２
   で表され、
   αが、１．５から５の範囲とされる
   ことを特徴とする請求項２に記載の結合型マルチコアファイバ。
4. 前記内側領域の最も高い屈折率となる場所における前記クラッドに対する比屈折率差は、０．８５％から３．５％とされることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の結合型マルチコアファイバ。
5. 前記外側領域の前記クラッドに対する比屈折率差は、０．３％から０．８％とされることを特徴とする請求項４に記載の結合型マルチコアファイバ。
6. 前記内側コアの直径と前記コアの直径との比が、０．５から０．９であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の結合型マルチコアファイバ。

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