JP5916525B2

JP5916525B2 - マルチコアファイバ

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Publication number: JP5916525B2
Application number: JP2012134673A
Authority: JP
Inventors: 松尾　昌一郎; 昌一郎松尾; 晋聖齊藤; 正則小柴
Original assignee: Hokkaido University NUC; Fujikura Ltd
Current assignee: Hokkaido University NUC; Fujikura Ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: US9081129B2; JP2013167861A; WO2013108523A1; US20140334789A1; EP2806297A4; EP2806297A1; EP2806297B1

Description

本発明は、接続損失を抑えつつ、非直線的に設置される場合においても、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制することができる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囲まれた構造をしており、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。

下記非特許文献１には、このようなマルチコアファイバが記載されている。このマルチコアファイバにおいては、１つのクラッド内に複数のコアが配置されている。この一例として、クラッドの中心に１つのコアが配置され、この中心に配置されたコアの周りに６つのコアが配置されている例が挙げられている。このような配置は、コアを細密充填できる構造であるため、特定のクラッドの外径に対して、多くのコアを配置することができる。しかし、非特許文献１においても指摘されているように、マルチコアファイバにおいては、それぞれのコアを伝播する光信号同士が互いに干渉して、それぞれのコアを伝播する光信号にノイズが重畳する場合がある。そこで、非特許文献１では、クロストークを低減させるための１つの手法として、互いに隣り合うコア同士で、クラッドに対する比屈折率差を互いに変えることにより、互いに隣り合うコアの伝搬定数（導波条件）を互いに異ならせることが示されている。また、下記特許文献１には、伝搬定数を互いに異ならせる手法として、屈折率差や、コアの直径等を互いに異ならせることが記載されている。このように互いに隣り合うコア同士で伝搬定数を異ならせることにより、クロストークを低減させることができる。

しかし、非特許文献１や特許文献１のように互いに隣り合うコアの伝搬定数を異なるマルチコアファイバであっても、当該マルチコアファイバを特定の曲げ径で曲げる場合には、互いに隣り合うコアの一方が弧の内側となり、他方が弧の外側になることで、それぞれのコアの伝搬定数が一致してしまう場合がある。下記非特許文献２には、コアの中心間距離が３０μｍとされ、それぞれＭＦＤ（モードフィールド径）が８．１μｍ及び９．４μｍとなるようにして、それぞれのコアに伝搬定数の差を与える場合であっても、マルチコアファイバの曲げ半径が約１００ｍｍである場合に、伝搬定数が一致してクロストークが悪化することが示されている。

ケーブルに収容された光ファイバは、ある半径に相当する曲げが印加された状態になる。この曲げ半径は、ケーブルの設計により大きく異なるが、破断確率が高くなり耐久性に問題が生じることや、曲げ損失が増え通信品質が低下するといった観点から、曲げ半径が１００ｍｍより小さくなるような設計は通常行われない。入出力端や分岐部などでは、余長収容のために１００ｍｍを下回る径の曲げが加えられることがあるが、ケーブル部に比べると長さは限定的であり、ここでのクロストークは殆ど生じない。

ＭａｓａｎｏｒｉＫＯＳＨＩＢＡ "Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅｆｉｂｅｒｓ：ｐｒｏｐｏｓａｌａｎｄｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ" ＩＥＩＣＥＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ.６，Ｎｏ．２，９８−１０３ＣｒｏｓｓｔａｌｋＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉ−ＣｏｒｅＦｉｂｅｒＤｕｅｔｏＦｉｂｅｒＢｅｎｄ：ＥＣＯＣ２０１０，Ｗｅ．８．Ｆ６

国際公開第２０１０／０３８８８６３号

一般に光ファイバは、直線状に設置される場合だけではなく、非直線的に設置される場合がある。例えば、光ファイバが複数本収容されているケーブルにおいて、光ファイバはケーブル中で螺旋状に配置される場合が多い。このような場合、上記非特許文献１や特許文献１のように互いに隣り合うコアの伝搬定数を異ならせる場合であっても、上記非特許文献２に記載のように、互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が一致することがあり、その状態が繰り返し発生したり長く続くことにより、互いに隣り合うコア同士のクロストークが悪化し易くなる。

このようにマルチコアファイバが非直線的に配置される場合に、互いに隣り合うコアのクロストークを抑制するためには、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径（ＭＦＤ）を大きく変えることにより、互いに隣り合うコアの伝搬定数を大きく変えれば良い。しかし、このようにそれぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径を大きく変える場合、複数のマルチコアファイバを接続する際に、互いに異なるモードフィールド径となるようなコア同士が接続されると、接続による損失が非常に大きくなる。

そこで、本発明は、接続損失を抑えつつ、非直線的に設置される場合においても、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制することができるマルチコアファイバを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。マルチコアファイバを曲げる場合、互いに隣り合うコア同士のクロストークは、そのマルチコアファイバに特有のある曲げ半径において急激に悪くなる。そこで、本発明者らは、このクロストークがピークとなる曲げ半径が、光ファイバの通常の使用環境下での最小の曲げ半径よりも小さければ、互いに隣り合うコアを伝播する光のモードフィールド径（ＭＦＤ）を大きく変えることを必要とせずに、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制することができると考えた。

上記のように、光ファイバが小さい曲げ半径で曲げられると、破断確率が上がり、また、コアを伝播する光の曲げによる損失が大きくなる等の理由から、ケーブル内での光ファイバの最小の曲げ半径は、一般的に１００ｍｍとされている。そこで、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径が、光ファイバの通常の使用環境下での最小の曲げ半径である１００ｍｍよりも小さければ、マルチコアファイバの通常の使用環境下において、クロストークを十分に抑制できると考えられる。

また、マルチコアファイバにおける通常のコア間距離（互いに隣り合うコアの中心間距離）は、互いに隣り合うコア同士のクロストークを防止する観点や、クラッドの外径が太くなり過ぎないようにする観点から、通常、３０μｍ〜５０μｍとされる。そして、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径は、概ね互いに隣り合うコアの実効屈折率差とコア間距離により定めることができる。そこで、本発明者らは、コア間距離が３０μｍ〜５０μｍの範囲において、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径が、光ファイバの通常の使用環境下での最小の曲げ半径である１００ｍｍよりも小さい曲げ半径となるように、互いに隣り合うコアの実効屈折率差を設定すれば良いと考えた。

そして、鋭意検討の結果、本発明者らは、コア間距離が３０μｍ〜５０μｍの範囲において、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径が１００ｍｍよりも小さくなるためには、互いに隣り合うコアの実効屈折率の差が、コア間距離により変化する所定の値以上であれば良いということを見出した。従って、本発明者らは、マルチコアファイバにおける互いに隣り合うコアの実効屈折率差をこの所定の値よりも大きくなるようにすれば上記課題を解決することができると考えた。

しかし、単に互いに隣り合うコアの実効屈折率の差をこの所定の値よりも大きくしてマルチコアファイバを設計しようとしても、基本モードを伝播し得るコアの半径、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差が許容される範囲内において、従来のマルチコアファイバと同様にしてコアを配置することができない場合があることが分かった。

そこで、本発明者らは、更に鋭意検討をして、本発明をするに至った。

すなわち本発明のマルチコアファイバは、６以上の偶数個のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を備え、前記コアは、基本モードの実効屈折率差が互いに異なる２種類のコアから成り、それぞれの前記偶数個のコアは、前記２種類のコアが交互に等間隔とされると共に、互いに隣り合う前記コアの中心同士を結ぶそれぞれの線がなす内角が９０°より大きい環状に配置され、それぞれの前記コアを伝播する光のモードフィールド径の差が１μｍ以下とされ、互いに隣り合う前記コア同士の中心間距離をＤとし、互いに隣り合う前記コア同士の実効屈折率差をΔｎ_ｅｆｆとする場合に、

を満たすことを特徴とするものである。

このようなマルチコアファイバによれば、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径の差が１μｍ以下とされるため、複数のマルチコアファイバを接続する場合に、異なる種類のコア同士が接続される場合であっても、接続損失を小さくすることができる。

また、本発明者らによる鋭意検討の結果、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径が１００ｍｍよりも小さくなるためには、上述のように互いに隣り合うコア同士の実効屈折率差が、コア間距離により変化する所定の値以上となれば良いことが見出された。具体的には、互いに隣り合うコア同士の中心間距離をＤとし、互いに隣り合うコア同士の実効屈折率差をΔｎ_ｅｆｆとする場合に、

を満たせば良いことが見出された。さらに、光ファイバの通常の使用範囲においては、コアを伝播する光のモードフィールド径の差が１μｍ以下としつつ、実効屈折率差が０．００２以下とされる２種類のコアを配置することはできるものの、実効屈折率が０．００２より大きくなると、互いに実効屈折率が異なる２種類のコアを配置することが困難であることが見出された。また更に、互いに実効屈折率差がこのような条件を満たす３種類のコアを配置することが困難である場合があることが見出された。そこで、本発明者らは、実効屈折率が互いに異なる２種類のみのコアを用いて、複数のコアを配置するには、コアを環状に配置する必要があるという結論に達した。このためには、コアの数は偶数である必要がある。しかし、４つのコアの場合、互いに隣り合うコアが異なる種類であっても、対角に対向するコア同士は、同じ実効屈折率となり、この場合、互いに隣り合うコアの距離を実用的なコア間距離（３０μｍ〜５０μｍ）とすると、対角に対向するコア同士の距離がさほど大きくならず、これらのコア同士のクロストークが生じる虞がある。従って、コアの数は、６以上である必要があるということが見出された。さらに、コアが多角形状に配置される場合、頂点に配置されるコアの両隣に配置されるコア同士の距離が近いと、これらのコア同士は同じ実効屈折率であるため、やはりクロストークが生じる虞がある。そこで、上記の４つのコアの場合の議論より、互いに隣り合う２つのコアの中心同士を結ぶそれぞれの線がなす内角が９０°より大きければ、十分にクロストークを抑制できるという結論に達した。

このように見出された結果から、６以上の偶数のコアが、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆがコア間距離により変化する上式に記載の所定の値以上で０．００２以下である２種類のコアから成り、この２種類のコアが、互いに隣り合う２つのコアの中心同士を結ぶそれぞれの線がなす内角が９０°より大きい環状に配置される構成を有するマルチコアファイバであれば、上記課題を解決することができるという結論に至った。このようなマルチコアファイバによれば、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径を、光ファイバの通常の使用環境下での最小の曲げ半径である１００ｍｍよりも小さくすることができる。

従って、このようなマルチコアファイバによれば、互いに隣り合うコアを伝播する光のモードフィールド径が然程変わらないため、接続損失を抑えることができるにもかかわらず、通常の使用状態においてクロストークを抑制することができる。

また、前記中心間距離及び前記実効屈折率差は、

をさらに満たすことが好ましい。

このような条件を満たすことで、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径を、光ファイバの通常の使用環境下での最小の曲げ半径である１００ｍｍよりも、更に小さい７０ｍｍ以下とすることができる。

また、前記実効屈折率差は、

をさらに満たすこととしても良い。

また、前記コアの数をｎとする場合、前記コアは正ｎ角形状に配置されることが好ましい。

それぞれのコアがこのように配置されるということは、それぞれのコアが円環状に配置されると把握することもできる。このようにそれぞれのコアが配置されることで、隣のコアから受ける影響が各コアで同じとなり、それぞれのコアが伝播する光の均質性を保つことができる。

また、前記コアは、正六角形状に配置されることが好ましい。

マルチコア光ファイバの製造方法としては、スタックアンドドロー法と孔開法が知られている。スタックアンドドロー法は、フォトニッククリスタルファイバの製造にも使われる方法である。この方法では、コアとなる領域を含む円柱状のガラスロッドを六方細密格子状に組み合わせることでコアを配置する。そして組み合わされたこれらのコアとなるガラスロッドをガラス管内に挿入し、中実化することによりマルチコアファイバ用の母材を得て、この母材を線引きすることでマルチコアファイバを得ることが出来る。スタックアンドドロー法では、中心コアの周囲に６つのコアが六角形状に配置された７コア型マルチコアファイバや７コア型の外周にさらに１２個のコアが六角形状に配置された１９コア型マルチコアファイバを容易に作成することが出来る。たとえば、スタックアンドドロー法において、中心部に配置されるコアとなるガラスロッドの代わりにコアを有しないガラスロッドを用い、その周囲にコアを有する１２個のガラスロッドを配置すると、六角形状に１２個のコアが配置された環状配置のマルチコアファイバを実現することが出来る。コアの数が１８や２４といった、１２より大きい６の倍数である場合にも同様にして製造することができる。従って、コアが正六角形状に配置される場合、既存の方法により、容易にコアの数の多いマルチコアファイバを製造することができる。

一方、孔開法はあらかじめ作っておいたガラス母材に対してドリルなどの方法で穴をあけ、その中にコアとなる領域を含む円柱状のガラスロッドを挿入し、空隙をつぶすことによりマルチコアファイバを実現することができる。孔開法ではガラス母材の任意の位置にコアを配置することが可能であるため、円環状に配置されたコアを実現するに適している。

また、上記マルチコアファイバは、それぞれの前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外周面を囲み外周面が前記クラッドで囲まれる第２クラッドと、を更に備え、前記２種類のコアの一方の屈折率をｎ_１−１とし、前記２種類のコアの他方の屈折率をｎ_１−２とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ_２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ_３とし、前記クラッドの屈折率をｎ_４とする場合、

の全てを満たすことが好ましい。

コアと第１クラッドと第２クラッドとをコア要素とみる場合に、コアが、コアの屈折率ｎ_１−１，ｎ_１−２よりも小さい屈折率ｎ_２を有する第１クラッドに囲まれ、第１クラッドが、第１クラッドの屈折率ｎ_２よりも小さい屈折率ｎ_３を有する第２クラッドに囲まれているため、各コア要素を屈折率の観点でみる場合に、それぞれのコア要素は、トレンチ構造を有している。このような構造のマルチコアファイバにおいては、コアを伝播する光は、第２クラッドの屈折率ｎ_３が第１クラッドの屈折率ｎ_２よりも低くされているため、コアにより強く閉じ込められ、光がコア要素の外に漏れることが抑制される。このため、このようなマルチコアファイバによれば、コア間のクロストークをさらに低減することができる。

以上のように、本発明によれば、接続損失を抑えつつ、非直線的に設置される場合においても、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制することができ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。マルチコアファイバにおけるコア間距離と、クロストークがピークとなる曲げ半径とが定められる場合におけるコアの実効屈折率差の分布の様子を実効屈折率差毎に示す図である。互いに隣り合うコアの実効屈折率差のコア間距離に対する依存性を曲げ半径が１００ｍｍである場合及び７０ｍｍである場合について示す図である。波長１５５０ｎｍにおいて、コアの半径と、クラッドに対するコアの比屈折率差とが定められる場合におけるコアの実効屈折率の分布の様子を実効屈折率毎に示す図である。波長１４５０ｎｍにおいて、コアの半径と、クラッドに対するコアの比屈折率差とが定められる場合におけるコアの実効屈折率の分布の様子を実効屈折率毎に示す図である。波長１６２５ｎｍにおいて、コアの半径と、クラッドに対するコアの比屈折率差とが定められる場合におけるコアの実効屈折率の分布の様子を実効屈折率毎に示す図である。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。トレンチ構造のコア要素を有し、コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比が１．０であり、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比が２．０である光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍでのコアの半径及びクラッドに対するコアの比屈折率差が定められる場合に、コアの実効屈折率の分布の様子を図４と同様の方法で示す図である。コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比が１．１であり、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比が１．９の場合における図８と同様の図である。コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比が１．２であり、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比が１．８の場合における図８と同様の図である。コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比が１．３であり、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比が１．７の場合における図８と同様の図である。第２実施形態のマルチコアファイバの変形例を示す図である。第２実施形態のマルチコアファイバの他の変形例を示す図である。実施例１のマルチコアファイバの曲げ半径とクロストークとの関係を示す図である。実施例２のマルチコアファイバの曲げ半径とクロストークとの関係を示す図である。実施例３〜５のマルチコアファイバの曲げ半径とクロストークとの関係を示す図である。実施例６〜８のマルチコアファイバの曲げ半径とクロストークとの関係を示す図である。実施例９〜１１のマルチコアファイバの曲げ半径とクロストークとの関係を示す図である。実施例１２，１３における波長１５５０ｎｍでのコアの実効屈折率Δｎ_ｅｆｆの分布の様子を図８と同様に示す図である。実施例１２のマルチコアファイバの曲げ半径とクロストークとの関係を示す図である。実施例１３のマルチコアファイバの曲げ半径とクロストークとの関係を示す図である。

以下、本発明に係る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、ぞ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り、具体的には、図１（Ａ）は、マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のマルチコアファイバ１のＢ−Ｂ線における実効屈折率の様子を模式的に示す図である。なお、図１（Ｂ）は、マルチコアファイバが直線状である場合の実効屈折率を模式的に示している。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、互いに実効屈折率が異なる２種類の複数のコア１１、１２と、それぞれのコア１１、１２全体を包囲すると共にそれぞれのコア１１、１２の間を埋めて、それぞれのコア１１、１２の外周面を隙間なく囲むクラッド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、を備える。

図１（Ｂ）において実線で示すように、それぞれのコア１１，１２の屈折率は、クラッド２０の屈折率よりも高くされている。また、コア１１，１２は、コア１１とコア１２とが互いに交互とされると共に、互いに隣り合うコア１１とコア１２とのコア間距離Ｄが一定とされて、全体がコア１１，１２の数と同じ数の頂点を有する正多角形を描く環状に配置されている。すなわちコア１１，１２の数をｎとする場合、それぞれのコア１１，１２は正ｎ角形状に配置されている。なお、コア１１が配置される正多角形の中心は、クラッド２０の軸と一致している。それぞれのコア１１，１２がこのように配置されるということは、それぞれのコア１１，１２が、中心がクラッド２０の軸に一致した円環状に配置されていると把握することもできる。このように２種類のコア１１，１２が交互に環状に配置されるため、コア１１及びコア１２を合わせたコア全体の数は偶数とされる。

また、マルチコアファイバ１のコア間距離Ｄは３０μｍ〜５０μｍとされる。コア間距離Ｄが３０μｍ以上であることにより、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑えることができる。また、コア間距離Ｄが５０μｍ以下であることにより、マルチコアファイバ１の直径を小さく抑えることができるので、マルチコアファイバ１を曲げた状態で設置する場合であっても、破断する危険性を低減することができる。

また、互いに隣り合うコア１１，１２のモードフィールド径の差ΔＭＦＤは、１μｍ以下とされる。また、図１（Ｂ）において破線で示す互いに隣り合うコア１１の実効屈折率ｎ_{ｅｆｆ１１}とコア１２の実効屈折率ｎ_{ｅｆｆ１２}の差であるコア１１，１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、

を満たしている。

このような式（１）を満たす実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆ、及び、モードフィールド径の差ΔＭＦＤとされるためには、特に限定されないが、例えば、コア１１において、半径ｄ_１が４．５μｍとされ、クラッド２０に対する比屈折率差Δ_１１が０．４０％とされ、また、コア１２において、半径ｄ_２が４．０μｍとされ、クラッド２０に対する比屈折率差Δ_１２が０．３５％とされれば良い。またクラッド２０の直径は、例えば、１６０μｍとされる。なお、本実施形態のマルチコアファイバ１においては、図１（Ａ）に示すようにコアの数が全体で６つとされ、コア１１，１２は正六角形状に配置されている。

次に互いに隣り合うコアの実効屈折率差と、互いに隣り合うコアのクロストークがピークとなるマルチコアファイバの曲げ半径との関係について説明する。

互いに隣り合うコアのクロストークがピークとなるマルチコアファイバの曲げ半径Ｒｐｋは、次の式（２）で与えられる。ただし、下記式（２）において、ｎ_{ｅｆｆ１１}は、互いに隣り合うコア１１，１２おける一方のコア１１の実効屈折率であり、ｎ_{ｅｆｆ１２}は、互いに隣り合うコア１１，１２おける他方のコア１２の実効屈折率であり、Δｎ_ｅｆｆは、ｎ_{ｅｆｆ１１}とｎ_{ｅｆｆ１２}との差であり、Ｄは、それぞれのコア１１、１２のコア間距離である。

図２は、マルチコアファイバにおけるコア間距離と、クロストークがピークとなる曲げ半径とが定められる場合におけるコアの実効屈折率差の分布の様子を実効屈折率差毎に示す図である。図２は、上記式（２）を用いて書くことができる。なお、図２においては、コア１１の実効屈折率ｎ_{ｅｆｆ１１}は１．４５とされている。ただし、コア１１の実効屈折率ｎ_{ｅｆｆ１１}は、コア１１，１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆと比べると非常に大きな値であり、通常考えられる範囲でコア１１の実効屈折率ｎ_{ｅｆｆ１１}を変化させても図２は然程変わらない。

ところで、上述のように光ファイバが小さい曲げ半径で曲げられると、破断確率が上がり、また、コアを伝播する光の曲げによる損失が大きくなる等の理由から、光ファイバの最小の曲げ半径は、一般的に１００ｍｍとされている。従って、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径Ｒｐｋが、この最小の曲げ半径より小さければ、光ファイバの通常の使用環境下において、クロストークを十分に抑制できると考えられる。従って、コア間距離が３０μｍ〜５０μｍの範囲において、この光ファイバの曲げ半径Ｒｐｋが１００ｍｍより小さくなるように、互いに隣り合うコア１１，１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは設定されれば良い。さらに、曲げ半径Ｒｐｋが、光ファイバの最小の曲げ半径１００ｍｍよりもさらに３０％以上の余裕をもった７０ｍｍ以下であれば、光ファイバの通常の使用環境下において、クロストークをさらに抑制できると考えられる。

図３は、コア１１，１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆのコア間距離Ｄに対する依存性を曲げ半径Ｒｐｋが１００ｍｍである場合及び７０ｍｍである場合について、図２を書き直した図である。図３では、曲げ半径Ｒｐｋが１００ｍｍである場合及び７０ｍｍである場合について、コア１１，１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆのコア間距離Ｄに対する依存性を式（２）から求めて示している。

図３に示すように、曲げ半径Ｒｐｋが１００ｍｍである場合、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆとコア間距離Ｄとの関係は、

となる。曲げ半径Ｒｐｋが１００ｍｍより小さくなるためには、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、この式（３）で示される値よりも大きければ良い。そこで、単位が１０桁以上小さい第２項を削除して、上式（１）の一部である

を得ることができる。この式（４）を満たせば、クロストークのピークが１００ｍｍより小さくなることが分かる。

また、曲げ半径Ｒｐｋが７０ｍｍである場合、

となる。従って、図１に示すマルチコアファイバ１において、コア１１，１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、

を満たしていることがより好ましく、この場合、クロストークのピークが７０ｍｍ以下になる。

また、図２より、曲げ半径Ｒｐｋがコア間距離にかかわらず７０ｍｍ以下となる実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、概ね０．００１以上であることが分かる。このことから図１に示すマルチコアファイバ１において、コア１１，１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、０．００１以上とされていても良い。上記のようにマルチコアファイバ１は、式（１）を満たすため、互いに隣り合うコア１１，１２のクロストークがピークとなるマルチコアファイバ１の曲げ半径Ｒｐｋが１００ｍｍより小さくされている。

次に上記のように互いに隣り合うコア１１，１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが上記式（１）を満たす場合に、マルチコアファイバ内に配置できるコアについて説明する。

図４は、一般的な光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍでのコアの半径と、クラッドに対するコアの比屈折率差とが定められる場合におけるコアの実効屈折率の分布の様子を実効屈折率毎に示す図である。図４において、横軸はコアの半径を示し、縦軸は、クラッドに対するコアの比屈折率差を示している。また、斜線で示す領域は、波長１６２５ｎｍの光が、半径３０ｍｍで１００ターン巻回された場合に、曲げ損失が０．５ｄＢ以上なる領域である。この領域は、波長１．５μｍ帯の光ファイバにおいて、曲げ損失が大きいために使用できない領域とされる。また、点線で示すλｃは、１５３０ｎｍのカットオフ波長を示しており、波長１．５μｍ帯の光ファイバでは、点線で示すλｃよりも右の領域は使用できない領域とされる。

図４において、実線はそれぞれの実効屈折率の分布の様子を示している。ここで、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが例えば０．００１である２つの実効屈折率１.４５３０及び１．４５２０に着目する。図４からも明らかなように、実効屈折率が１．４５３０の実線、及び、実効屈折率が１．４５２０の実線は、マルチコアファイバを使用可能な領域（斜線で示す領域に掛からず、点線で示すλｃより左の領域）の広い範囲に分布している。従って実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが０．００１である２種類のコアであれば、それぞれのコアが光ファイバの使用可能領域に位置するように設計することが可能である。ここで、上記式（３）よりコア間距離Ｄを実用的なコア間距離の最大値である３０μｍ〜５０μｍとすると、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、０．０００４３５〜０．０００７２５となり０．００１より小さい。なお、式（３）の第２項は値が非常に小さいため無視している。従って、上記式（３）の第２項を無視した実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、マルチコアファイバを使用可能な領域の広い範囲に分布している。つまり、この場合、それぞれのコアが１つのクラッド内に共存可能であることになる。

一方、図４より、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、０．００２を超える２つの実効屈折率に着目する場合に、一方のコアが使用可能領域に位置するように実効屈折率を定めると、他方のコアは、使用可能領域に位置するように実効屈折率を定めることは困難である。つまり、使用可能な状態で２つのコアが１つのクラッドに配置するためには、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが０．００２以下であれば良い。

このことから、マルチコアファイバ１のコア１１とコア１２との実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、上記式（１）を満たしているとされているのである。

図５は、図４と同様の図を波長１４５０ｎｍの場合について示す図である。図５においても図４を用いた説明と同様にして、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、上記式（１）を満たしていれば、２つのコアが１つのクラッドに配置することができることが分かる。また、図６は、図４と同様の図を波長１６２５ｎｍの場合について示す図である。図６からも分かるように、図４と同様にして、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、上記式（１）を満たしていれば、２つのコアが１つのクラッドに配置することができることが分かる。つまり、図４〜図６を用いた説明からも明らかなように、波長によらず２つのコアを１つのクラッドに配置するためには、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、上記式（１）を満たしていれば良いことが分かる。

次に、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径の差による接続損失について説明する。

コアを伝播する光のモードフィールド径が互いに異なる２つの光ファイバのそれぞれの光のモードフィールド径をそれぞれＭＦＤ_１，ＭＦＤ_２とすると、それぞれの光ファイバを接続する場合に発生する光の損失ａは、次の式（７）で示される。

上式（７）より、例えば、２つの光ファイバのコアを伝播する光のモードフィールド径を、それぞれ９μｍ、及び、８．４μｍとする場合に、接続損失ａは、０．０４ｄＢとなる。このような接続損失であれば、２つの光ファイバは実用的に問題なく接続することができる。また、それぞれの光ファイバのモードフィールド径の差が１μｍである場合、接続損失ａは０．０６ｄＢとなり、この場合のおいても、２つの光ファイバは実用的に問題なく接続することができる。上記のようにマルチコアファイバ１のコア１１及びコア１２は、モードフィールド径の差が１μｍ以内とされるため、複数のマルチコアファイバ１が接続される場合において、コア１１とコア１２とが接続されても、実用的に問題の無い接続損失とされる。また、コア１１とコア１２とが異なるモードフィールド径であっても良いということは、マルチコアファイバ１において、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径の差が１μｍ以下となる範囲において、コアの直径を調整し得ることを示している。従って、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差がばらついている場合であっても、コアの直径を調整することで、上記の実効屈折率を適切な値とし得ることが分かる。

なお、一般的に広く用いられているシングルモードファイバは、ＩＴＵ−T Ｇ．６５２（２００９年１１月版）として勧告化されており、そのモードフィールド径のトーレランスは±０．６μｍと規定されている。また、海底線路などの長距離伝送線路用ファイバは、ＩＴＵ−ＴＧ．６５４（２００６年１２月）として勧告化されており、そのモードフィールド径のトーレランスは±０．７μｍと規定されている。これらのトーレランスは、軸ずれも含めた接続損失の観点から定められたものである。従って、上記のようにモードフィールド径の差を１μｍ以内とすれば国際勧告にも準拠した十分に低い接続損失が確保出来る。

また、図４〜図６において、破線は、コアの半径と、クラッドに対するコアの比屈折率差とが定められる場合におけるコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆの分布の様子を実効断面積毎に示す図である。その光ファイバを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤと、このときの実効断面積Ａ_ｅｆｆとの関係は、下記式（８）で表される。

ただし、ｋはコアの屈折率分に依存する係数である。ＩＴＵ−ＴＧ．６５０．２，Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｅｄｉａａｎｄｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ − Ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｒｅｃａｂｌｅｓ（２００７年７月版）によると、一般的な光ファイバにおいて、ｋは概ね０．９６０〜０．９８５の値をとる。

モードフィールド径が１０μｍの場合、Ａ_ｅｆｆは７５μｍ^２〜７７μｍ^２となる。モードフィールド径ＭＦＤが、ＭＦＤ_１からＭＦＤ_２へと変化する場合に、その変化量をΔとすると、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆの変化量ΔＡ_ｅｆｆは、以下の式（９）で与えられる。なお、Ａ_ｅｆｆ１は、モードフィールド径がＭＦＤ_１である場合の実効断面積を示し、Ａ_ｅｆｆ２は、モードフィールド径がＭＦＤ_２である場合の実効断面積を示す。

したがって、モードフィールド径が１０μｍから１１μｍへ１μｍ変化すると、コアの実効断面積は、１５．８μｍ^２〜１６．２μｍ^２の変化となる。従って、たとえば図４において、モードフィールド径の差が１μｍより小さいコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが７０μｍ^２と８０μｍ^２とで実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが上記式（１）を満たすように設計を行うことは、クロストークの低減および接続損失低減の両立が可能である。このようにモードフィールド径が１μｍ異なる２つのコアは、共に光ファイバの使用可能領域に位置するので、１つのクラッド内に同時に配置されることが可能である。従って、上記のようにマルチコアファイバ１のコア１１及びコア１２は、モードフィールド径の差が１μｍ以内とされるため使用可能な状態とされる。

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、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径の差が１μｍ以下とされるため、複数のマルチコアファイバを接続する場合に、接続されるコアの組み合わせによらず、接続損失を小さくすることができる。

また、マルチコアファイバ１は、上記のように６以上の偶数のコアが環状に配置されることにより、特定のコアが３つ以上のコアと互いに隣り合うことが無い。従って、互いにコアの実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが上記式（１）を満たす２種類のコア１１，１２を用いて、互いに隣り合うコアが必ず異なる種類のコアとなるように配置することが可能とされている。また、互いに隣り合うコアの実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが上記式（１）を満たすことにより、これらのコアは、１つのマルチコアファイバにおいて、使用可能な範囲とされる。更に、コア１１，１２が、このような実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆを有することにより、マルチコアファイバ１は、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径Ｒｐｋを、光ファイバの通常の使用環境下での最小の曲げ半径（１００ｍｍ）よりも小さくすることができる。従って、このようなマルチコアファイバ１によれば、非直線的に設置される場合においても、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７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、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。

図７は、本発明の第２実施形態に係るマルチコアファイバを示す図である。具体的には、図７（Ａ）は、本実施形態のマルチコアファイバ２の長さ方向に垂直な断面における構造の様子を示す図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線における屈折率分布と実効屈折率を模式的に示す図である。従って、屈折率と実効屈折率の関係は、図７（Ｂ）の通りになるとは限らない。

図７（Ａ）に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ２は、それぞれのコア１１，１２の外周面を隙間なく囲む第１クラッド１３と、第１クラッド１３の外周面を隙間なく囲み外周面がクラッド２０で隙間なく囲まれる第２クラッド１４とを有している点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。ここで、コア１１と、コア１１を囲む第１クラッド１３と、この第１クラッド１３を囲む第２クラッド１４とを第１コア要素１１ａとし、コア１２と、コア１２を囲む第１クラッド１３と、この第１クラッド１３を囲む第２クラッド１４とを第２コア要素１２ａとする。本実施形態においては、それぞれの第１クラッド１３の外径は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１４の外径は互いに等しくされている。従って、それぞれの第１クラッド１３の厚さは、互いに等しく、さらに、それぞれの第２クラッド１４の厚さは互いに等しくされている。また、特に限定されるわけではないが、例えば、第１クラッド１３の外径は１９μｍとされ、第２クラッド１４の外径は２７μｍとされる。

また、コア１１の屈折率をｎ_１−１とし、コア１２の屈折率をｎ_１−２とする場合に、図７の（Ｂ）に示すように、第１クラッド１３の屈折率ｎ_２はコア１１，１２の屈折率ｎ_１−１，ｎ_１−２よりも低くされて、第２クラッド１４の屈折率ｎ_３は第１クラッド１３の屈折率ｎ_２よりも更に低くされている。また、クラッド２０の屈折率ｎ_４は、コア１１，１２の屈折率ｎ_１−１，ｎ_１−２よりも低くされ、第２クラッド１４の屈折率ｎ_３より高くされる。別言すれば、それぞれの屈折率ｎ_１−１〜ｎ_４は、

を全て満たしている。従って、それぞれのコア要素１１ａ，１２ａを屈折率の観点から見る場合に、それぞれのコア要素１１ａ，１２ａは、トレンチ構造を有している。

なお、図７の（Ｂ）においては、内側保護層３１、及び、外側保護層３２の屈折率については省略している。

このように第２クラッド１４の屈折率ｎ_３が、第１クラッド１３の屈折率ｎ_２及びクラッド２０の屈折率ｎ_４よりも小さくされることで、コア１１，１２への光の閉じ込め効果が大きくなり、コア１１，１２を伝播する光がそれぞれのコア要素１１ａ，１２ａから漏えいすることを防止することができる。そして、屈折率の低い第２クラッド１４及びクラッド２０が障壁となり、互いに隣り合うコア１１，１２同士のクロストークをより防止することができる。

そして、第１実施形態のマルチコアファイバ１と同様にして、互いに隣り合うコア要素１１ａのコア１１とコア要素１２ａのコア１２のモードフィールド径の差ΔＭＦＤは、１μｍ以下とされ、互いに隣り合うコア要素１１ａのコア１１とコア要素１２ａのコア１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、上記の式（１）を満たしている。

なお、第１クラッド１３のクラッド２０に対する比屈折率差は、ほぼゼロであることが多いが、波長分散特性の調整のために正負の値に適時設定される。従って、図７の（Ｂ）においては、第１クラッド１３の屈折率ｎ_２が、クラッド２０の屈折率ｎ_４と同様に設定されている様子を示しているが、第１クラッド１３の屈折率ｎ_２は、コア１１，１２の屈折率ｎ_１−１，ｎ_１−２とクラッド２０の屈折率ｎ_４との間に設定されても良く、クラッド２０の屈折率ｎ_４と第２クラッド１４の屈折率ｎ_３との間に設定されても良い。

図８は、上記のようなトレンチ構造のコア要素を有し、コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比が１．０であり、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比が２．０である光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍでのコアの半径及びクラッドに対するコアの比屈折率差が定められる場合に、コアの実効屈折率の分布の様子を図４と同様の方法で示す図である。本図においても、斜線で示す領域は、波長１６２５ｎｍの光が、半径３０ｍｍで１００ターン巻回された場合に、曲げ損失が０．５ｄＢ以上なり、波長１．５μｍ帯の光ファイバにおいて、使用できない領域とされ、λｃと示されている点線の右上の領域では、カットオフ波長が１５３０ｎｍ以上となることを示している。

図８において、図４を用いた説明と同様にして、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが例えば０．００１である２つの実効屈折率１.４５３０及び１．４５２０に着目すると、実効屈折率が１．４５３０の実線、及び、実効屈折率が１．４５２０の実線は、マルチコアファイバを使用可能な領域（斜線で示す領域に掛からず、点線で示すλｃより左の領域）の広い範囲に分布している。従って、モードフィールド径の差が１μｍより小さく、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが０．００１である２種類のコアであれば、それぞれのコアが光ファイバの使用可能領域に位置するように設計することが可能である。また、第１実施形態で説明した通り、式（３）でコア間距離Ｄを３０μｍ〜５０μｍとすると、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、０．００１より小さい。従って、式（３）により与えられる実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆは、マルチコアファイバを使用可能な領域の広い範囲に分布している。つまり、トレンチ構造のコア要素を有するマルチコアファイバであっても、この場合、それぞれのコア要素が１つのクラッド内に共存可能であることになる。

一方、図８においても図４と同様に、モードフィールド径の差が１μｍより小さく、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、０．００２を超える２つの実効屈折率に着目すると、一方のコアが使用可能領域に位置するように実効屈折率を定めると、他方のコアは、使用可能領域に位置するように実効屈折率を定めることは困難である。従って、トレンチ構造のコア要素を有するマルチコアファイバであっても、使用可能な状態で２つのコアが１つのクラッドに配置するためには、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが０．００２以下であれば良い。

このことから、マルチコアファイバ２のコア１１とコア１２との実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、上記のように上記式（１）を満たしているとされているのである。

図９は、コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比が１．１であり、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比が１．９である光ファイバの場合における図８と同様の図である。図９においても図８を用いた説明と同様にして、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、上記式（１）を満たしていれば、２つのコアが１つのクラッドに配置することができることが分かる。また、図１０は、コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比が１．２であり、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比が１．８である光ファイバの場合における図８と同様の図であり、図１１は、コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比が１．３であり、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比が１．７である光ファイバの場合における図８と同様の図である。図１０、図１１においても図４と同様にして、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、上記式（１）を満たしていれば、２つのコアが１つのクラッドに配置することができることが分かる。つまり、図８〜図１１を用いた説明からも明らかなように、コアの半径に対する第２クラッドの厚さの比や、コアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比によらず２つのコアを１つのクラッドに配置するためには、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが、上記式（１）を満たしていれば良いことが分かる。

なお、本実施形態においては、それぞれのコア要素１１ａ，１２ａにおける第１クラッド１３の屈折率ｎ_２は互いに等しくされており、それぞれのコア要素１１ａ，１２ａにおける第２クラッド１４の屈折率ｎ_３は互いに等しくされている。ただし、コア１１とコア１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆに応じて、コア要素１１ａにおける第１クラッド１３の屈折率ｎ_２とコア要素１２ａにおける第１クラッド１３の屈折率ｎ_２とを互いに異なる屈折率としても良い。同様にして、コア１１とコア１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆに応じて、コア要素１１ａにおける第２クラッド１４の屈折率ｎ_３とコア要素１２ａにおける第２クラッド１４の屈折率ｎ_３とを互いに異なる屈折率としても良い。

以上説明したように、本実施形態のマルチコアファイバ２によれば、それぞれのコア要素１１ａ，１２ａにおいて、コア１１，１２が、コア１１，１２の屈折率ｎ_１−１，ｎ_１−２よりも小さい屈折率ｎ_２を有する第１クラッド１３に囲まれ、第１クラッド１３は、第１クラッド１３の屈折率ｎ_２よりも小さい屈折率ｎ_３を有する第２クラッド１４に囲まれているため、コア１１，１２を伝播する光は、コア１１，１２により強く閉じ込められる。また、クラッド２０の屈折率ｎ_４がコア１１，１２の屈折率ｎ_１−１，ｎ_１−２よりも低くされているため、光はクラッド２０側よりもコア１１，１２に引き寄せられる。従って、それぞれのコア１１，１２を伝播する光がコア要素１１ａ，１２ａの外に漏れることが抑制される。このため、このようなマルチコアファイバ２によれば、コア１１，１２間のクロストークをより低減することができる。

なお、上記において、それぞれの第１クラッド１３の外径は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１４の外径は互いに等しくされているとしたが、例えば、コア１１とコア１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆに応じて、コア要素１１ａにおける第１クラッド１３の外径と、コア要素１２ａにおける第１クラッド１３の外径とを互いに異なるようにしても良く、コア１１とコア１２の実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆに応じて、コア要素１１ａにおける第２クラッド１３外径と、コア要素１２ａにおける第２クラッド１４の外径とを互いに異なるようにしても良い。

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、第１，第２実施形態おいて、コアの数を６つとしたが、コアの数は、６つ以上の偶数でありクラッド２０に収めることができれば、その数に特に制限はない。図１２は、このようなマルチコアファイバの例を示す図であり、第２実施形態のマルチコアファイバの変形例を示す図である。なお、図１２を説明するにあたり、第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図１２に示すマルチコアファイバ３では、第２実施形態のそれぞれのコア要素１１ａ，１２ａの数が増やされ、コア要素が全体で１２個とされている。そして、それぞれのコア１１，１２は、それぞれの中心間距離が互いに等しく、中心がクラッド２０の軸に一致した正１２角形状となるように配置されている。なお、それぞれのコア１１，１２は、中心がクラッド２０の軸に一致した円環状に配置されていると把握することもできる。

また、コア１１，１２の数をｎとする場合、コア１１，１２が正ｎ角形状に配置されなくても良い。図１３は、このようなマルチコアファイバの例を示す図であり、第２実施形態のマルチコアファイバの他の変形例を示す図である。なお、図１３を説明するにあたり、第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図１３に示すマルチコアファイバ４では、図１２に示すマルチコアファイバと同様に第２実施形態のそれぞれのコア要素１１ａ，１２ａの数が増やされ、コア要素が全体で１２個とされている。そして、それぞれのコア１１，１２は、それぞれの中心間距離が互いに等しく、全体が正六角形となるように配置されている。つまり、６つの各頂点及び６つの各辺にコアが配置され、それぞれのコア間距離が等しい正六角形とされている。このようにコア１１の数がｎ個である場合に、それぞれのコアが全体としてｎ角形に配置されない場合であっても、本変形例のように、コアが全体として、各頂点及び各辺にコアが配置され、それぞれのコア間距離が等しい正六角形状に配置されても良い。この場合、コアの数は、１２以上の６の倍数とされる。このようにコア１１，１２の数がｎ個である場合に、それぞれのコアが全体として正ｎ角形に配置されなくても、それぞれの前記コアを伝播する光のモードフィールド径の差が１μｍ以下とされ、実効屈折率差Δｎ_ｅｆｆが式（１）を満たすことで、接続損失を抑えつつ、非直線的に設置される場合においても、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制することができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。

（実施例１）
純粋なシリカガラスから成り、直径が１６０μｍのクラッド内に２種類のコアから成る６つのコアが等間隔で全体が正六角形に配置されたマルチコアファイバを準備した。２種類のコアは、交互に配置されており、互いに隣り合うコアのコア間距離は４０μｍであった。一方の種類のコアでは、半径が４．５μｍであり、クラッドに対する比屈折率差が０．４０％であり、実効屈折率が１．４５３であった。また、他方の種類のコアでは、半径が４．０μｍであり、クラッドに対する比屈折率差が０．３５％であり、実効屈折率が１．４５２であった。従って、互いに隣り合うコアの実効屈折率差は、０．００１となる。

このマルチコアファイバに波長１５５０ｎｍの光を伝播する場合において、一方の種類のコアでは、カットオフ波長が１３８２ｎｍであり、実効断面積が７６．８μｍ^２であり、モードフィールド径が１０．１μｍであり、曲げ半径１０ｍｍにおける曲げ損失が１．６ｄＢ／ｍであり、波長分散は、１８．６であった。また、他方の種類のコアでは、カットオフ波長が１１４７ｎｍであり、実効断面積が７８．３μｍ^２であり、モードフィールド径が１０．６μｍであり、曲げ半径１０ｍｍにおける曲げ損失が９３ｄＢであり、波長分散は、１６．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。従って、それぞれの種類のコアのモードフィールド径の差は、０．５μｍであった。異なるコア同士を融着接続した場合でも、接続損失は０．１２ｄＢと非常に良好な値が得られた。

次にこのマルチコアファイバに１５５０ｎｍの信号光を１００ｋｍ伝播させて、曲げ半径とクロストークとの関係を調べた。その結果を図７に示す。

図７より、クロストークがピークとなる曲げ半径は約５０ｍｍとなった。また、通常光ファイバが使用されうる最小の曲げ半径である１００ｍｍにおいては、クロストークの悪化は殆どなかった。

（実施例２）
一方の種類のコアでは、半径が４．８μｍであり、クラッドに対する比屈折率差が０．４１％であり、実効屈折率が１．４５３４であった。また、他方の種類のコアでは、半径が４．３μｍであり、クラッドに対する比屈折率差が０．３６％であり、実効屈折率が１．４５２４であった。従って、互いに隣り合うコアの実効屈折率差は、０．００１となる。これ以外の条件は実施例１と同様にした。

このマルチコアファイバに波長１５５０ｎｍの光を伝播する場合において、一方の種類のコアでは、カットオフ波長が１４８９ｎｍであり、実効断面積が８０．２μｍ^２であり、モードフィールド径が１０．２μｍであり、曲げ半径１０ｍｍにおける曲げ損失が０．３７ｄＢ／ｍであり、波長分散は、１９．５であった。また、他方の種類のコアでは、カットオフ波長が１２４７ｎｍであり、実効断面積が７９．５μｍ^２であり、モードフィールド径が１０．５μｍであり、曲げ半径１０ｍｍにおける曲げ損失が２５ｄＢであり、波長分散は、１７．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。従って、それぞれの種類のコアのモードフィールド径の差は、０．３μｍであった。

このマルチコアファイバ平均の融着接続損失は、０．０９ｄＢと非常に小さかった。このように本実施例のマルチコアファイバは、コア間のモードフィールド径の差が小さいため、複数のマルチコアファイバを接続する場合の接続損失が小さいことが分かった。

次にこのマルチコアファイバに１５５０ｎｍの信号光を１００ｋｍ伝播させて、曲げ半径とクロストークとの関係を調べた。その結果を図８に示す。

図８より、クロストークがピークとなる曲げ半径は約５０ｍｍとなった。通常光ファイバが使用されうる最小の曲げ半径である１００ｍｍにおいては、クロストークの悪化は殆どなかった。

（実施例３〜５）
図１２に示す全体で１２個の２種類のコア要素が、全体として正１２角形をなるように配置されたマルチコアファイバと、図１３に示す全体で１２個の２種類のコア要素が、全体として正六角形をなるように配置されたマルチコアファイバとを下記表１に示すパラメータで作製した。ただし、コア間距離は３１μｍとした。コアが全体として正１２角形をなるように配置されたマルチコアファイバのクラッドの外径は、１８８μｍ〜１９６μｍであり、コアが全体として正六角形をなるように配置されたマルチコアファイバのクラッドの外径は、１９２μｍ〜２００μｍであった。また、それぞれのコアにおける波長１５５０ｎｍでの実効断面積Ａ_ｅｆfは、９０μｍ^２であり、ケーブルカットオフ波長は１５３０ｎｍである。なお、表１において、ｗは第２クラッドの厚さを示し、ｒ_１はそれぞれのコアの半径を示し、ｒ_２は第１クラッドの外周の半径を示す。従って、ｗ／ｒ_１はコアの半径に対する第２クラッドの厚さの比を示し、ｒ_２／ｒ_１はコアの半径に対する第１クラッドの外周の半径の比を示す。また、Δ１は、クラッドに対するそれぞれのコアの比屈折率差を示す。また、コアが全体として正１２角形をなるように配置されたマルチコアファイバと、コアが全体として正六角形をなるように配置されたマルチコアファイバとで、特性の違いが特に見られなかったため、下記パラメータで作成されたコアが全体として正１２角形をなるように配置されたマルチコアファイバと、コアが全体として正六角形をなるように配置されたマルチコアファイバのそれぞれを一つの実施形態としている。

次にこれらのマルチコアファイバに１５５０ｎｍの信号光を１００ｋｍ伝播させて、曲げ半径とクロストークとの関係を調べた。その結果を図１６に示す。

図１６より、クロストークがピークとなる曲げ半径は約２０ｍｍとなった。また、通常光ファイバが使用されうる最小の曲げ半径である１００ｍｍにおいては、クロストークの悪化は殆どなかった。

（実施例６〜８）
次に、実施例３〜５と同様のマルチコアファイバをコア間距離が３２μｍと成るように作製した。実施例６のマルチコアファイバのパラメータは、実施例３と同様にし、実施例７のマルチコアファイバのパラメータは、実施例４と同様にし、実施例８のマルチコアファイバのパラメータは、実施例５と同様にした。

次にこれらのマルチコアファイバに１５５０ｎｍの信号光を１００ｋｍ伝播させて、曲げ半径とクロストークとの関係を調べた。その結果を図１７に示す。

図１７より、クロストークがピークとなる曲げ半径は約２０ｍｍとなった。また、通常光ファイバが使用されうる最小の曲げ半径である１００ｍｍにおいては、クロストークの悪化は殆どなかった。

（実施例９〜１１）
次に、実施例３〜５と同様のマルチコアファイバをコア間距離が３３μｍと成るように作製した。実施例９のマルチコアファイバのパラメータは、実施例３と同様にし、実施例１０のマルチコアファイバのパラメータは、実施例４と同様にし、実施例１１のマルチコアファイバのパラメータは、実施例５と同様にした。

次にこれらのマルチコアファイバに１５５０ｎｍの信号光を１００ｋｍ伝播させて、曲げ半径とクロストークとの関係を調べた。その結果を図１８に示す。

図１８より、クロストークがピークとなる曲げ半径は約２５ｍｍとなった。また、通常光ファイバが使用されうる最小の曲げ半径である１００ｍｍにおいては、クロストークの悪化は殆どなかった。

（実施例１２，１３）
第２実施形態のマルチコアファイバ２のようにトレンチ構造を有する２種類のコア要素が計１０個交互に配置されており、それぞれのコア間距離が互いに等しく、それぞれのコアが正１０角形となるように配置されたマルチコアファイバの構造を解析した。実施例１２のマルチコアファイバは、実効屈折率Ａ_ｅｆｆが１１０μｍ^２とし、実施例１３のマルチコアファイバは、実効屈折率Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２とした。また、それぞれのマルチコアファイバの第１クラッドのクラッドに対する比屈折率差Δ_２は、０．０％とし、第２クラッドのクラッドに対する比屈折率差Δ_３は、−０．７%とした。また、その他のパラメータは、下記表２に示すものとした。

そして、波長１５５０ｎｍでのコアの実効屈折率Δｎ_ｅｆｆの分布の様子を計算した。この様子を図１９に示す。

実施例１２，１３のそれぞれのコアのΔｎ_ｅｆｆは、式（１）を満たす値であり、図１９に示す通り、実施例１２，１３のそれぞれのコアは使用可能な領域に位置していることが確認できた。

次に、実施例１２のパラメータを用いて、コア間隔が３４μｍでクラッドの外周面からコアまでの距離（外側クラッド厚）が４０μｍのマルチコアファイバ、及び、コア間隔が３７μｍで外側クラッド厚が４０μｍのマルチコアファイバを作製した。コア間隔が３４μｍのマルチコアファイバのクラッドの外径は１９０μｍとなり、コア間隔が３７μｍのマルチコアファイバのクラッドの外径は２００μｍとなった。

次に、それぞれのマルチコアファイバに１５５０ｎｍの信号光を１００ｋｍ伝播させて、曲げ半径とクロストークとの関係を調べた。その結果を図２０に示す。

図２０より、クロストークがピークとなる曲げ半径は約６０ｍｍ〜７０ｍｍとなった。また、通常光ファイバが使用されうる最小の曲げ半径である１００ｍｍにおいては、クロストークの悪化は殆どなく、コア間隔が３４μｍのマルチコアファイバは、使用可能な曲げ半径で約−４０ｄＢという低いクロストークとなり、コア間隔が３７μｍのマルチコアファイバは、使用可能な曲げ半径で約−５０ｄＢという更に低いクロストークとなった。

次に、実施例１３のパラメータを用いて、コア間隔が３３μｍで外側クラッド厚が３７μｍのマルチコアファイバ、及び、コア間隔が３８μｍで外側クラッド厚が３７μｍのマルチコアファイバを作製した。コア間隔が３３μｍのマルチコアファイバのクラッドの外径は１８１μｍとなり、コア間隔が３８μｍのマルチコアファイバのクラッドの外径は１９７μｍとなった。

次に、それぞれのマルチコアファイバに１５５０ｎｍの信号光を１００ｋｍ伝播させて、曲げ半径とクロストークとの関係を調べた。その結果を図２１に示す。

図２１より、クロストークがピークとなる曲げ半径は約５０ｍｍ〜６０ｍｍとなった。また、通常光ファイバが使用されうる最小の曲げ半径である１００ｍｍにおいては、クロストークの悪化は殆どなく、コア間隔が３３μｍのマルチコアファイバは、使用可能な曲げ半径で約−４０ｄＢという低いクロストークとなり、コア間隔が３８μｍのマルチコアファイバは、使用可能な曲げ半径で約−５０ｄＢという更に低いクロストークとなった。

以上の実施例の結果より、互いに隣り合うコアの実効屈折率差が、式（１）を満たすことにより、クロストークがピークとなる光ファイバの曲げ半径が、通常光ファイバが使用されうる最小の曲げ半径である１００ｍｍよりも小さい曲げ半径となることが確認された。また、コアを伝播する光のモードフィールド径の差が１μｍ以下と小さいことにより、接続損失が抑えられることが確認された。従って、本発明によれば、接続損失を抑えつつ、非直線的に設置される場合においても、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制することができると考えられる。

以上説明したように、本発明によれば、接続損失を抑えつつ、非直線的に設置される場合においても、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制することができるマルチコアファイバが提供され、通信用ケーブル等に良好に利用することができる。

１〜４・・・マルチコアファイバ
１１、１２・・・コア
１１ａ，１２ａ・・・コア要素
１３・・・第１クラッド
１４・・・第２クラッド
２０・・・クラッド
３１・・・内側保護層
３２・・・外側保護層

Claims

６以上の偶数個のコアと、
それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、
を備え、
前記偶数個のコアは、基本モードの実効屈折率差が互いに異なる２種類のコアから成り、
それぞれの前記コアは、前記２種類のコアが交互に等間隔とされると共に、互いに隣り合う前記コアの中心同士を結ぶそれぞれの線がなす内角が９０°より大きい環状に配置され、
それぞれの前記コアを伝播する光のモードフィールド径の差が１μｍ以下とされ、
互いに隣り合う前記コア同士の中心間距離をＤμｍとし、互いに隣り合う前記コアの一方の実効屈折率差をｎ _{ｅｆｆ１１} 、互いに隣り合う前記コアの他方の実効屈折率差をｎ _{ｅｆｆ１２} 、互いに隣り合う前記コア同士の実効屈折率差をΔｎ_ｅｆｆとする場合に、

を満たす
ことを特徴とするマルチコアファイバ。
前記中心間距離及び前記実効屈折率差は、

をさらに満たす
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。
前記実効屈折率差は、

をさらに満たす
ことを特徴とする請求項２に記載のマルチコアファイバ。
前記コアの数をｎとする場合、前記コアは正ｎ角形状に配置される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
前記コアは、正六角形状に配置される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
それぞれの前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、
前記第１クラッドの外周面を囲み外周面が前記クラッドで囲まれる第２クラッドと、
を更に備え、
前記２種類のコアの一方の屈折率をｎ_１−１とし、前記２種類のコアの他方の屈折率をｎ_１−２とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ_２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ_３とし、前記クラッドの屈折率をｎ_４とする場合、

の全てを満たす
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。