JP5842556B2 - 双方向光通信方法およびマルチコア光ファイバ - Google Patents

Description

本発明は、マルチコア光ファイバを光伝送路として用いて双方向光通信を行う方法、および、この双方向光通信において好適に用いられるマルチコア光ファイバに関するものである。

通常のシングルコアの光ファイバを光伝送路として用いる光通信と比較して、マルチコア光ファイバを光伝送路として用いる光通信では、少ない本数の光ファイバにより大容量の情報を送受信することができるので、容量当たりの敷設費用や保守費用が安価であるという利点がある。

マルチコア光ファイバを光伝送路として用いる光通信では、コア間のクロストークが性能劣化の要因となる。しかし、これまで、コア間クロストークによる性能劣化に対して、マルチコア光ファイバの構造の改善により対処しようとする発明が提案されているものの、光通信方法の観点から対処しようとする発明は知られていない。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、マルチコア光ファイバを光伝送路として用いて双方向光通信を行う方法であってコア間クロストークを低減することができる双方向光通信方法を提供することを目的とする。また、このような双方向光通信において好適に用いられるマルチコア光ファイバを提供することを目的とする。

本発明のマルチコア光ファイバは、共通のクラッド内に複数個のコアを有するマルチコア光ファイバであって、ファイバ軸に垂直な断面において、奇数個の格子点を有する正方形格子の格子点のうち１個の特定格子点を除く他の格子点の位置に複数個のコアが配置されていることを特徴とする。また、複数個のコアの配置を特定するためのマーカが特定格子点の近傍に設けられているのが好適である。

本発明の双方向光通信方法は、上記の本発明のマルチコア光ファイバを光伝送路として用いて双方向光通信を行う方法であって、マルチコア光ファイバの複数個のコアの各々において一方向光通信を行い、マルチコア光ファイバの複数個のコアのうち任意のコアと、このコアに対して最近接位置にあるコアとでは、互いに逆方向の光通信を行うことを特徴とする。

本発明によれば、マルチコア光ファイバを光伝送路として用いて双方向光通信を行う際にコア間クロストークを低減することができる。

第１実施形態の双方向光通信システムの概略構成例を示す図である。 第１実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ａの断面図である。 第１実施形態の双方向光通信システムの他の概略構成例を示す図である。 光送受信器とマルチコア光ファイバとの間に挿入される光接続部材３０を説明する図である。 第２実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｂの断面図である。 第３実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｃの断面図である。 第４実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｄの断面図である。 第５実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｅの断面図である。 第６実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｆの断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）

図１は、第１実施形態の双方向光通信システムの概略構成例を示す図である。同図に概念的に示された双方向光通信システム１は、マルチコア光ファイバ１０Ａおよび双方向光送受信器２１，２２を備え、マルチコア光ファイバ１０Ａを光伝送路として用いて光送受信器２１と光送受信器２２との間で双方向光通信を行う。

図２は、第１実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ａの断面図である。なお、同図および以降の断面図は、ファイバ軸に垂直な断面を示す。また、同図および以降の断面図において、説明の便宜の為にコアの配置を説明するための補助線が点線で示されている。

マルチコア光ファイバ１０Ａは、共通のクラッド１３内に４個のコア１１，１２を有している。４個のコア１１，１２の屈折率は、クラッド１３の屈折率より高い。図２中に示される点線の正方形の中心位置がクラッド１３の中心位置と一致しており、その正方形の一辺の長さが５０μｍであり、その正方形の４個の頂点にコア１１，１２が配置されている。換言すれば、図２中に示される点線の円形の中心位置がクラッド１３の中心位置と一致しており、その円形の半径が３５.４μｍであり、その円の周上に等間隔でコア１１，１２が配置されている。コア１１，１２それぞれの直径は８μｍであり、コア１１，１２とクラッド１３との間の比屈折率差は０.４％であり、クラッド１３の直径は１２５μｍである。

このマルチコア光ファイバ１０Ａでは、２個のコア１１それぞれは、光送受信器２１から光送受信器２２への一方向に信号光を伝送する。２個のコア１２それぞれは、光送受信器２２から光送受信器２１への一方向に信号光を伝送する。４個のコア１１，１２のうち互いに最近接位置にあるコア１１とコア１２とでは互いに逆方向に信号光を伝送する。互いに最近接位置にあるコア１１，１２は略同一構造であるのが好ましく、この場合には製造容易化や接続損失低減の点で有利である。なお、図２および以降の断面図において、光送受信器２１から光送受信器２２への一方向に信号光を伝送するコア１１は白抜きの円形領域で示され、また、光送受信器２２から光送受信器２１への一方向に信号光を伝送するコア１２は黒塗り潰しの円形領域で示されている。

本実施形態では、互いに最近接位置にあるコア１１とコア１２とは、中心間隔が５０μｍであるが、互いに逆方向に信号光を伝送するので、互いに同じ方向に信号光を伝送する場合と比較して、両コア間クロストークが低減される。また、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１１、または、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１２は、中心間隔が７０.７μｍであって最近接コア間隔（５０μｍ）より大幅に拡大されているので、これらのコア間のクロストークも低減される。

また、コア１１，１２近傍のクラッド１３内に、隣接コアへの光の染み出しを抑制するトレンチ等の部分を設けることにより、さらにコア間クロストークを低減させることができ、あるいは、低クロストークを維持しつつコア間隔をさらに狭めることできる。

なお、図１では、マルチコア光ファイバ１０Ａと光送受信器２１，２２との間に空間が存在し、この間を光が空間伝搬する形態が記載されているが、マルチコア光ファイバ１０Ａと光送受信器２１，２２とは光学的に結合されていればよい。マルチコア光ファイバ１０Ａのコア１１，１２と光送受信器２１，２２の発光素子または受光素子とは、直接接触する形態であってもよいし、あるいは、光導波路を介して結合される形態であってもよい。

図１に示された光通信システムの構成では、マルチコア光ファイバ１０Ａのコア配置に合わせて光送受信器２１，２２それぞれの入出射部が正方形の４つの頂点上に配置されていたが、本発明はこれに限定されない。図３に示されるように、光送受信器２１の入出射部が一直線上に配置され、マルチコア光ファイバ１０Ａのコアが正方形の４つの頂点上に配置されていて、両者の配置が互いに異なる場合も考えられる。

この場合には、光送受信器２１とマルチコア光ファイバ１０Ａとの間に、図４に示されるような配置変換のための光接続部材３０が挿入されればよい。この光接続部材３０は、端面３０ａと端面３０ｂとの間に延在する４つのコア３１を有する。マルチコア光ファイバ１０Ａに対向する端面３０ａにおいては、マルチコア光ファイバ１０Ａのコア１１，１２の配置に合わせて、コア３１が正方形の４つの頂点上に配置されている。光送受信器２１に対向する端面３０ｂにおいては、光送受信器２１の入出射部の配置に合わせて、コア３１が一直線上に配置されている。同図に示されるように、光送受信器２１において２つの光出射部が隣接するとともに２つの光入射部が隣接しているのが好ましく、この場合には、光送受信器２１の構造が簡便となり、光送受信器２１の小型化の点で有効である。光接続部材３０は、同図に示されるようなファイバ形態を有するものでなくてもよい。

（第２実施形態）

図５は、第２実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｂの断面図である。

マルチコア光ファイバ１０Ｂは、共通のクラッド１３内に８個のコア１１，１２を有している。同図中に示される点線の３×３の正方形格子の９個の格子点のうち角部にある１個の特定格子点を除く他の格子点の位置に８個のコア１１，１２が配置されている。３×３の正方形格子の中心位置はクラッド１３の中心位置と一致しており、各正方形の一辺の長さが４０μｍである。コア１１，１２それぞれの直径は８μｍであり、コア１１，１２とクラッド１３との間の比屈折率差は０.４％であり、クラッド１３の直径は１５０μｍである。

本実施形態では、互いに最近接位置にあるコア１１とコア１２とは、中心間隔が４０μｍであるが、互いに逆方向に信号光を伝送するので、互いに同じ方向に信号光を伝送する場合と比較して、両コア間クロストークが低減される。また、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１１、または、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１２は、中心間隔が５６.６μｍであって最近接コア間隔（４０μｍ）より大幅に拡大されているので、これらのコア間のクロストークも低減される。

（第３実施形態）

図６は、第３実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｃの断面図である。

マルチコア光ファイバ１０Ｃは、共通のクラッド１３内に８個のコア１１，１２を有し、更にマーカ１４をも有している。マルチコア光ファイバ１０Ｃは、マルチコア光ファイバ１０Ｂの構成にマーカ１４が追加された構成を有している。

マーカ１４は、同図中に示される点線の３×３の正方形格子の９個の格子点のうちコアが存在しない特定格子点の近傍に設けられている。マーカ１４は、例えば、特定格子点に対し最近接位置にある或るコア１１の側に特定格子点から１５μｍ程度シフトした位置に設けられている。このようにマーカ１４が設けられていることにより、８個のコア１１，１２の配置を特定することができる。なお、マーカ１４は、擬似コアとして機能しないように、クラッド１３の屈折率より低い屈折率を有する材料からなるのが望ましい。

（第４実施形態）

図７は、第４実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｄの断面図である。

マルチコア光ファイバ１０Ｄは、共通のクラッド１３内に１６個のコア１１，１２を有している。同図中に示される点線の４×４の正方形格子の格子点の位置に１６個のコア１１，１２が配置されている。４×４の正方形格子の中心位置はクラッド１３の中心位置と一致しており、各正方形の一辺の長さが２５μｍである。コア１１，１２それぞれの直径は６μｍであり、コア１１，１２とクラッド１３との間の比屈折率差は０.６％であり、クラッド１３の直径は１５０μｍである。

本実施形態では、互いに最近接位置にあるコア１１とコア１２とは、中心間隔が２５μｍであるが、互いに逆方向に信号光を伝送するので、互いに同じ方向に信号光を伝送する場合と比較して、両コア間クロストークが低減される。また、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１１、または、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１２は、中心間隔が３５.３μｍであって最近接コア間隔（２５μｍ）より大幅に拡大されているので、これらのコア間のクロストークも低減される。

（第５実施形態）

図８は、第５実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｅの断面図である。

マルチコア光ファイバ１０Ｅは、共通のクラッド１３内に８個のコア１１，１２を有している。同図中に示される点線の円の周上に等間隔で８個のコア１１，１２が配置されている。円の中心位置はクラッド１３の中心位置と一致しており、円の半径が５２.３μｍである。コア１１，１２それぞれの直径は８μｍであり、コア１１，１２とクラッド１３との間の比屈折率差は０.４％であり、クラッド１３の直径は１５０μｍである。

本実施形態では、互いに最近接位置にあるコア１１とコア１２とは、中心間隔が４０μｍであるが、互いに逆方向に信号光を伝送するので、互いに同じ方向に信号光を伝送する場合と比較して、両コア間クロストークが低減される。また、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１１、または、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１２は、中心間隔が７３.９μｍであって最近接コア間隔（４０μｍ）より大幅に拡大されているので、これらのコア間のクロストークも低減される。

（第６実施形態）

図９は、第６実施形態の双方向光通信方法において光伝送路として用いられるマルチコア光ファイバ１０Ｆの断面図である。

マルチコア光ファイバ１０Ｆは、共通のクラッド１３内に１６個のコア１１，１２を有している。同図中に示される点線の２つの円の周上にコア１１，１２が配置されている。内側円および外側円それぞれの中心位置はクラッド１３の中心位置と一致している。内側円の半径は１９.１μｍであり、この内側円の周上に等間隔で４個のコア１１，１２が配置されている。外側円の半径は５２.２μｍであり、この外側円の周上に等間隔で１２個のコア１１，１２が配置されている。コア１１，１２それぞれの直径は６μｍであり、コア１１，１２とクラッド１３との間の比屈折率差は０.６％であり、クラッド１３の直径は１５０μｍである。内側円の周上におけるコア配置間隔、外側円の周上におけるコア配置間隔、および、内側円と外側円との半径差のうち、最大値が最小値の２倍以下である。

本実施形態では、内側円および外側円それぞれの周上において、互いに最近接位置にあるコア１１とコア１２とは、中心間隔が２７μｍであるが、互いに逆方向に信号光を伝送するので、互いに同じ方向に信号光を伝送する場合と比較して、両コア間クロストークが低減される。内側円の周上において、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１１、または、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１２は、中心間隔が３８.２μｍであって最近接コア間隔（２７μｍ）より大幅に拡大されているので、これらのコア間のクロストークも低減される。外側円の周上において、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１１、または、互いに同じ方向に信号光を伝送する２個のコア１２は、中心間隔が５２.２μｍであって最近接コア間隔（２７μｍ）より大幅に拡大されているので、これらのコア間のクロストークも低減される。

また、同一放射線上に存在する内側円の周上のコアと外側円の周上のコアとの中心間隔は３３.１μｍ（すなわち、外側円と内側円との半径差）であるので、これらのコア間でも光信号を逆方向に伝送することにより、コア間クロストークが低減される。なお、内側円の周上と外側円の周上とで同一方向に光を伝送するコアの中心間隔は、３６.９μｍであり、前記の同一放射線状にあるコアの中心間隔より拡大されている。

１…双方向光通信システム、１０Ａ〜１０Ｆ…マルチコア光ファイバ、１１，１２…コア、１３…クラッド、１４…マーカ、２１，２２…光送受信器、３０…光接続部材。

Claims (3)

1. 共通のクラッド内に複数個のコアを有するマルチコア光ファイバであって、ファイバ軸に垂直な断面において、奇数個の格子点を有する正方形格子の格子点のうち１個の特定格子点を除く他の格子点の位置に前記複数個のコアが配置されている、ことを特徴とするマルチコア光ファイバ。
2. 前記複数個のコアの配置を特定するためのマーカが前記特定格子点の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
3. 請求項１または２に記載のマルチコア光ファイバを光伝送路として用いて双方向光通信を行う方法であって、
   前記マルチコア光ファイバの前記複数個のコアの各々において一方向光通信を行い、
   前記マルチコア光ファイバの前記複数個のコアのうち任意のコアと、このコアに対して最近接位置にあるコアとでは、互いに逆方向の光通信を行う、
   ことを特徴とする双方向光通信方法。

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