JP6138481B2

JP6138481B2 - マルチコアファイバ

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Inventors: 松尾　昌一郎; 昌一郎松尾
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Description

本発明はマルチコアファイバに関し、クロストークを低減させる場合に好適なものである。

マルチコアファイバにおけるコアの有効コア断面積が大きい場合、当該コア間のクロストークが増大することが一般に知られている。

下記非特許文献１〜非特許文献３では、有効コア断面積を１１０μｍ^２に拡大しつつもクロストークを小さくした六方細密配置構造のマルチコアファイバが提案されている。

ＯｐｔｉｃｓＥｘｐｒｅｓｓ,ＶＯＬ.２０,Ｉｓｓｕｅ９,ｐｐ.１０１００−１０１０５（２０１２）

ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎｏｎＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＥＣＯＣ）,ＯｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａＷａｓｈｉｎｇｔｏｎ,ＤＣ（２０１２）,Ｍｏ.１.Ｆ.３ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎｏｎＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＥＣＯＣ）,ＯｐｔｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｍｅｒｉｃａＷａｓｈｉｎｇｔｏｎ,ＤＣ（２０１２）,Ｍｏ.１.Ｆ.２

ところで、クロストークを低減するとともに有効コア断面積を拡大する要請がより一段と高まっており、当該クロストークの低減及び有効コア断面積の拡大を両立し得るマルチコアファイバが求められている。

そこで本発明は、クロストークの低減及び有効コア断面積の拡大を両立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。

かかる課題を解決するため本発明は、第１マルチコアファイバ部材と第２マルチコアファイバ部材との一端面同士が接続されたマルチコアファイバであって、前記第１マルチコアファイバ部材における複数のコアと前記第２マルチコアファイバ部材における複数のコアとの少なくとも２以上のコア端面同士が１対１で接続され、コア端面同士が１対１で接続される前記第１マルチコアファイバ部材における複数のコアと前記第２マルチコアファイバ部材における複数のコアとのうち、少なくとも１つの前記第１マルチコアファイバ部材のコアと前記第２マルチコアファイバ部材のコアとの有効コア断面積は異なり、前記有効コア断面積が大きいほうのコアの開放端面は光を入射すべき面とされることを特徴とする。

このようなマルチコアファイバでは、コア端面同士が接続される第１マルチコアファイバ部材及び第２マルチコアファイバ部材のコアのうち、有効コア断面積が大きいほうのコアが伝搬路前段とされ、当該有効コア断面積が小さいほうのコアが伝搬路後段とされる。
このため、伝搬路前段のコアと伝搬路後段のコアとの有効コア断面積が同程度である場合に比べて、当該伝搬路前段のコアに対して伝搬路後段のコアの有効コア断面積を小さくする分だけ、当該伝搬路後段のコアを有するマルチコアファイバ部材のクロストークが低減される。
また、伝搬路前段のコアと伝搬路後段のコアとの有効コア断面積が同程度である場合におけるクロストークを維持しながら、当該場合に比べて伝搬路前段のコアを拡大させることが可能となる。
こうして、クロストークの低減及び有効コア断面積の拡大を両立し得るマルチコアファイバが実現される。

ところで、前記第１マルチコアファイバ部材及び前記第２マルチコアファイバ部材における複数のコアは、第１のコアと前記第１のコアの有効コア断面積よりも大きい有効コア断面積をもつ第２のコアとを含み、前記第１マルチコアファイバ部材における前記第１のコアのコア端面と前記第２マルチコアファイバ部材における前記第２のコアのコア端面とが１対１で接続され、前記第１マルチコアファイバ部材における前記第２のコアのコア端面と前記第２マルチコアファイバ部材における前記第１のコアのコア端面とが１対１で接続されることが好ましい。

このようにした場合、第１マルチコアファイバ部材及び第２マルチコアファイバ部材には有効コア断面積が大きいコアと有効コア断面積が小さいコアとが含まれることになる。このため、第１マルチコアファイバ部材及び第２マルチコアファイバ部材の一方を有効コア断面積の大きいコアだけとし他方を有効コア断面積の小さいコアだけとする場合に比べて、当該マルチコアファイバ部材におけるクロストークをより低減させることができる。

また、前記第１マルチコアファイバ部材における前記第１のコアと前記第２のコア、及び、前記第２マルチコアファイバ部材における前記第１のコアと前記第２のコアは、互いに隣接して配置されることが好ましい。

このようにした場合、互いに隣接する第１のコアと第２のコアにおける伝搬モードの伝搬定数を異ならせることができる。したがって、第１のコアと第２のコアとを隣接して配置しない場合に比べて、当該第１のコアと第２のコアとの間におけるクロストークをより低減させることができる。

また、前記第１マルチコアファイバ部材における中心軸と前記第２マルチコアファイバ部材における中心軸とは一致し、前記第１のコアと前記第２のコアとのコア間距離が均等な状態で、前記中心軸周りに前記第１のコア及び前記第２のコアが交互に配置されることが好ましい。

このようにした場合、第１マルチコアファイバ部材及び第２マルチコアファイバ部材における有効コア断面積が小さいほうの第１のコアと、当該有効コア断面積が大きいほうの第２のコアのすべてが、互いに隣接して配置されることになる。このため、第１のコアと第２のコアとの間におけるクロストークをより低減させることができる。

なお、前記有効コア断面積が大きいほうのコアは、前記第１マルチコアファイバ部材のコアとされていても良い。

このようにした場合、有効コア断面積が小さいほうのコアが第２マルチコアファイバ部材のコアとなる。このため、有効コア断面積が同程度である場合に比べて、第２マルチコアファイバ部材におけるコア間のクロストークを低減することができる。

また、前記第１マルチコアファイバ部材のコアと前記第２マルチコアファイバ部材のコアとの有効コア断面積の差は、４５μｍ^２以下とされることが好ましい。

このようにした場合、第１マルチコアファイバ部材のコアの有効コア断面積と第２マルチコアファイバ部材のコアの有効コア断面積とが異なることに起因する接続損失を、光ファイバ分野において一般的に要求される０．３ｄＢ以下とすることができる。

また、前記第１マルチコアファイバ部材のコアと前記第２マルチコアファイバ部材のコアとの有効コア断面積の差は、１０μｍ^２以上とされることが好ましい。

このようにした場合、実質的な効果があると評価できる程度にまで確実にクロストークを低減することができる。

また、前記有効コア断面積が大きいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差よりも小さく、前記有効コア断面積が大きいほうのコアの直径は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアの直径と同程度とされることとしても良い。

或いは、前記有効コア断面積が大きいほうのコアの直径は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアの直径よりも大きく、前記有効コア断面積が大きいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差と同程度とされることとしても良い。

或いは、前記有効コア断面積が大きいほうのコアの直径は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアの直径よりも大きく、前記有効コア断面積が大きいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差よりも小さくされることとしても良い。

以上のように本発明によれば、クロストークの低減及び有効コア断面積の拡大を両立し得るマルチコアファイバを提供することができる。

第１実施形態におけるマルチコアファイバを示す図である。第１実施形態におけるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。有効コア断面積差と接続損失との関係を示すグラフである。第２実施形態におけるマルチコアファイバを示す図である。第２実施形態におけるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。コア数を１０つとした場合の円環配置例を示す図である。コア数を８つとした場合の平行配置例を示す図である。コア数を１２つとした場合の平行配置例を示す図である。実施例１におけるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。実施例２におけるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。実施例１及び実施例２におけるマルチコアファイバの１０００ｋｍ地点で曲げ半径を異ならせた場合のクロストーク変化を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いながら詳細に説明する。

（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態におけるマルチコアファイバ１を示す図である。図１に示すように、本実施形態におけるマルチコアファイバ１は、第１マルチコアファイバ部材１０と、第２マルチコアファイバ部材２０とを構成要素として備える。

図２は、第１実施形態におけるマルチコアファイバ１の長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。具体的に図２の（Ａ）は第１マルチコアファイバ部材１０の一端面を示し、図２の（Ｂ）は第２マルチコアファイバ部材２０の一端面を示している。

図２の（Ａ）に示すように、第１マルチコアファイバ部材１０は、複数のコア１１と、複数のコア１１を隙間なく包囲するクラッド１２と、クラッド１２を囲む第１被覆層１３と、第１被覆層１３を囲む第２被覆層１４とを主な構成要素として備える。

複数のコア１１はそれぞれ同じ構成であり、隣接するコア同士のコア間距離（隣接するコアの中心軸間の距離）Λ１は均等とされる。また、各コア１１の屈折率はクラッド１２の屈折率よりも高くされる。

本実施形態における第１マルチコアファイバ部材１０の場合、クラッド１２の中心軸ＣＡ１の周りに６つのコア１１が配置され、当該６つのコア１１の内側に１つのコア１１が配置される。

第１マルチコアファイバ部材１０の長さ方向に直交する断面では、６つのコア１１の中心とクラッド１２の中心を基準とする正六角形の頂点とが一致し、当該６つのコア１１の内側にある１つのコア１１の中心とクラッド１２の中心とが一致している。なお、クラッド１２の中心軸ＣＡ１は、第１マルチコアファイバ部材１０の中心軸でもある。

図２の（Ｂ）に示すように、第２マルチコアファイバ部材２０は、第１マルチコアファイバ部材１０と同様に、複数のコア２１、クラッド２２と、第１被覆層２３及び第２被覆層２４とを主な構成要素として備える。

複数のコア２１はそれぞれ同じ構成であり、当該コア２１の直径Ｄ２は第１マルチコアファイバ部材１０におけるコア１１の直径Ｄ１よりも小さくされる。また、隣接するコア同士のコア間距離Λ２は均等とされ、第１マルチコアファイバ部材１０におけるコア間距離Λ１と同じとされる。

各コア２１の屈折率は第１マルチコアファイバ部材１０と同様に、クラッド２２の屈折率よりも高くされ、当該コア２１とクラッド２２との屈折率差は第１マルチコアファイバ部材１０におけるコア１１とクラッド１２との屈折率差と同程度とされる。

本実施形態における第２マルチコアファイバ部材２０の場合、第１マルチコアファイバ部材１０の場合と同様に、クラッド２２の中心軸ＣＡ２の周りに６つのコア２１が配置され、当該６つのコア２１の内側に１つのコア２１が配置される。

第２マルチコアファイバ部材２０の長さ方向に直交する断面では、６つのコア２１の中心とクラッド２２の中心を基準とする正六角形の頂点とが一致している。この正六角形の大きさは、第２マルチコアファイバ部材２０のコア間距離Λ２と第１マルチコアファイバ部材１０のコア間距離Λ１とが同じであるため、第１マルチコアファイバ部材１０の場合と同じ大きさである。また、第２マルチコアファイバ部材２０の長さ方向に直交する断面では、６つのコア１１の内側にある１つのコア１１の中心とクラッド１２の中心とは、第１マルチコアファイバ部材１０の場合と同様に一致している。なお、クラッド２２の中心軸ＣＡ２は、第２マルチコアファイバ部材２０の中心軸でもある。

このような第１マルチコアファイバ部材１０と第２マルチコアファイバ部材２０との一端面同士は融着により接続されており、当該第１マルチコアファイバ部材１０における各コア端面と第２マルチコアファイバ部材２０における各コア端面とは１対１で接続される。なお、第１マルチコアファイバ部材１０における各コア１１の中心軸と第２マルチコアファイバ部材２０における各コア２１の中心軸とも一致している。

上述したように、第１マルチコアファイバ部材１０の各コア１１の直径Ｄ１が第２マルチコアファイバ部材２０の各コア２１の直径Ｄ２よりも大きく、当該コア１１及びクラッド１２の屈折率差とコア２１及びクラッド２２の屈折率差とが同程度とされる。このため、コア１１の有効コア断面積はコア２１の有効コア断面積よりも大きい状態にある。なお、有効コア断面積をＡ_ｅｆｆとし、モードフィールド径をＭＦＤとすると、有効コア断面積Ａ_ｅｆｆは次式

で表わされる。上記（１）式のｋは定数である。

コア１１の有効コア断面積とコア２１の有効コア断面積との差は、１０μｍ^２以上、４５μｍ^２以下の範囲内とされる。

なお、第１マルチコアファイバ部材１０における開放端面ＯＥＦ１において有効コア断面積が大きいほうのコア１１のコア端面は光を入射すべき面とされ、第２マルチコアファイバ部材２０における開放端面ＯＥＦ２において有効コア断面積が小さいほうのコア２１のコア端面は光を出射すべき面とされる。

＜動作・効果＞
本実施形態におけるマルチコアファイバ１では、第１マルチコアファイバ部材１０の開放端面ＯＥＦ１におけるコア端面に光が入射した場合、当該光はコア１１を伝搬した後にコア２１を伝搬する。そして、コア２１を伝搬する光は、第２マルチコアファイバ部材２０の開放端面ＯＥＦ２におけるコア端面から出射する。

本実施形態では、コア端面同士が接続される第１マルチコアファイバ部材１０のコア１１と第２マルチコアファイバ部材２０のコア２１とのうち、有効コア断面積が大きいほうのコア１１が伝搬路前段とされ、当該有効コア断面積が小さいほうのコア２１が伝搬路後段とされる。

このため、伝搬路前段のコア１１と伝搬路後段のコア２１との有効コア断面積が同程度である場合に比べて、当該伝搬路前段のコア１１に対して伝搬路後段のコア２１の有効コア断面積を小さくする分だけ、当該伝搬路後段のコア２１を有する第２マルチコアファイバ部材２０のクロストークが低減される。

また、伝搬路前段のコア１１と伝搬路後段のコア２１との有効コア断面積が同程度である場合におけるクロストークを維持しながら、当該場合に比べて、伝搬路前段のコア１１を拡大させることが可能となる。こうして、クロストークの低減及び有効コア断面積の拡大を両立し得るマルチコアファイバ１が実現される。

なお、伝搬路後段のコア２１における光減衰量については伝搬路前段のコア１１における光減衰量に比べて大きくなる。このため、伝搬路後段のコア２１の有効コア断面積が伝搬路前段のコア１１の有効コア断面積より小さくなっていても、当該伝搬路後段のコア２１における非線形効果に起因する実質的な信号劣化を抑制することができる。したがって、クロストークを低減しながらも、マルチコアファイバ１のファイバ長をより大きくすることもできる。

ところで、コア端面同士が接続される伝搬路前段のコア１１と伝搬路後段のコア２１との有効コア断面積が異なる場合、当該伝搬路前段のコア１１と伝搬路後段のコア２１との間で接続損失が少なからず生じる。

この接続損失をａとし、コア１１のモードフィールド径をＭＦＤ_１とし、コア２１のモードフィールド径をＭＦＤ_１とすると、当該接続損失ａは次式

で表される。

ここで、有効コア断面積差と接続損失との関係を図３に示す。図３のグラフは、伝搬路前段のコア１１の有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ１を固定とし、当該伝搬路後段のコア２１の有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ２を変えた場合における接続損失の変化を、上記（１）式及び（２）式を用いて計算した結果である。なお、（１）式における定数ｋは１としている。

図３に示すように、伝搬路前段のコア１１と伝搬路後段のコア２１との有効コア断面積の差が大きくなるほど、接続損失が大きくなる。

本実施形態の場合、第１マルチコアファイバ部材１０におけるコア１１の有効コア断面積と、第２マルチコアファイバ部材２０におけるコア２１の有効コア断面積との差は４５μｍ^２以下とされる。

このような関係にある場合、図３から明らかなように、伝搬路前段のコア１１の有効コア断面積と伝搬路後段のコア２１の有効コア断面積とが異なることに起因する接続損失を、光ファイバ分野において一般的に要求される０．３ｄＢ以下とすることができる。

なお、図３では、コア１１の有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ１を８０μｍ^２とし、当該コア２１の有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ２が４７μｍ^２を下回る場合における接続損失が０．３を超えている。しかしながら、長距離伝送用として要求される有効コア断面積の最小値はおおむね５０μｍ^２とされており、コア１１の有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ１を８０μｍ^２とし、コア２１の有効コア断面積Ａ_ｅｆｆ２を５０μｍ^２とした場合における接続損失は０．３以下となる。

また本実施形態の場合、第１マルチコアファイバ部材１０におけるコア１１の有効コア断面積と、第２マルチコアファイバ部材２０におけるコア２１の有効コア断面積との差は１０μｍ^２以上とされる。

特に、第１マルチコアファイバ部材１０におけるコア１１の有効コア断面積と、第２マルチコアファイバ部材２０におけるコア２１の有効コア断面積との差を１０μｍ^２以上２５μｍ^２以下の範囲内とした場合、コア配置のずれや調芯のずれに起因する過剰損失があったとしても、当該差に起因する接続損失を０．３ｄＢ以下とすることができる。

（２）第２実施形態
次に、第２実施形態について図面を用いながら詳細に説明する。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４は、第２実施形態におけるマルチコアファイバ２を示す図である。図５は、第２実施形態におけるマルチコアファイバ２の長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。具体的に図５の（Ａ）は第１マルチコアファイバ部材１０の一端面を示し、図５の（Ｂ）は第２マルチコアファイバ部材２０の一端面を示している。

図４及び図５に示すように、本実施形態におけるマルチコアファイバ２は、第１実施形態のコア構成とは異なるコア構成を有している点で、第１実施形態のマルチコアファイバ１と相違する。

具体的に第１実施形態における第１マルチコアファイバ部材１０では、クラッド１２の中心軸ＣＡ１の周りに６つのコア１１が配置され、当該６つのコア１１の内側に１つのコア１１が配置された。同様に、第２マルチコアファイバ部材２０では、クラッド２２の中心軸ＣＡ２の周りに６つのコア２１が配置され、当該６つのコア２１の内側に１つのコア２１が配置された。

これに対し本実施形態における第１マルチコアファイバ部材１０では、クラッド１２の中心軸ＣＡ１の周りに６つのコア１１が配置されているが、当該６つのコア１１の内側にはコアが配置されていない。同様に、第２マルチコアファイバ部材２０では、クラッド２２の中心軸ＣＡ２の周りに６つのコア２１が配置され、当該６つのコア２１の内側にはコアが配置されていない。

また第１実施形態では、第１マルチコアファイバ部材１０における複数のコア１１と第２マルチコアファイバ部材２０における複数のコア２１とは、ともに、１種類の有効コア断面積を有するコアで構成された。

これに対し本実施形態では、第１マルチコアファイバ部材１０における複数のコア１１と第２マルチコアファイバ部材２０における複数のコア２１とは、ともに、２種類の有効コア断面積を有するコアで構成される。

すなわち、第１マルチコアファイバ部材１０は、第１のコア１１Ａと、第１のコア１１Ａの有効コア断面積よりも大きい有効コア断面積をもつ第２のコア１１Ｂとを有する。また、第２マルチコアファイバ部材２０は、第１のコア２１Ａと、第１のコア２１Ａの有効コア断面積よりも大きい有効コア断面積をもつ第２のコア２１Ｂとを有する。

第１マルチコアファイバ部材１０における第１のコア１１Ａ及び第２のコア１１Ｂは、当該第１マルチコアファイバ部材１０の中心軸ＣＡ１周りに交互に配置される。第１のコア１１Ａ及び第２のコア２１Ａのコア間距離は上記第１実施形態のコア間距離Λ１と同じとされる。

一方、第２マルチコアファイバ部材２０における第１のコア２１Ａ及び第２のコア２１Ｂは、当該第２マルチコアファイバ部材２０の中心軸ＣＡ２周りに交互に配置される。第１のコア１１Ｂ及び第２のコア２１Ｂのコア間距離は上記第１実施形態のコア間距離Λ２と同じとされる。

このような第１マルチコアファイバ部材１０における第１のコア１１Ａと第２マルチコアファイバ部材２０における第２のコア２１Ｂとのコア端面同士が１対１で接続され、第１マルチコアファイバ部材１０における第２のコア１１Ｂと第２マルチコアファイバ部材２０における第１のコア２１Ａとのコア端面同士が１対１で接続される。

コア端面同士が接続されるコア１１Ａ-２１Ｂ、１１Ｂ-２１Ａの中心軸同士は一致し、第１マルチコアファイバ部材１０における中心軸ＣＡ１と第２マルチコアファイバ部材２０における中心軸ＣＡ２も一致している。

また、有効コア断面積が大きいほうの第２のコア１１Ｂ及び２１Ｂの開放端面ＯＥＦ１は光を入射すべき面とされ、当該有効コア断面積が小さいほうの第１のコア１１Ａ及び２１Ａの開放端面ＯＥＦ２は光を出射すべき面とされる。つまり、光進行方向は、第１実施形態ではマルチコアファイバ１の一端から他端に向かう一方向であったのに対し、本実施形態ではマルチコアファイバ２の一端から他端に向かう方向とその逆方向との双方向となる。

なお、有効コア断面積が大きいほうの第２のコア１１Ｂ及び２１Ｂの直径は上記第１実施形態のコア１１の直径Ｄ１と同じとされ、当該有効コア断面積が小さいほうの第１のコア１１Ａ及び２１Ａの直径は上記第１実施形態のコア２１の直径Ｄ２と同じとされる。

また、有効コア断面積が大きいほうの第２のコア１１Ｂとクラッド１２との屈折率差、及び、第２のコア２１Ｂとクラッド２２との屈折率差は、当該有効コア断面積が小さいほうの第１のコア１１Ａとクラッド１２との屈折率差、及び、第１のコア２１Ａとクラッド２２との屈折率差と同程度とされる。

＜動作・効果＞
本実施形態におけるマルチコアファイバ２では、第１マルチコアファイバ部材１０及び第２マルチコアファイバ部材２０の双方に、有効コア断面積が小さい第１のコア１１Ａ，２１Ａと有効コア断面積が大きい第２のコア１１Ｂ，２１Ｂが含まれる。

このため、有効コア断面積の大きいコア１１だけで第１マルチコアファイバ部材１０を構成し、当該有効コア断面積の小さいコア２１だけで第２マルチコアファイバ部材２０を構成する第１実施形態の場合に比べて、当該第１マルチコアファイバ部材１０におけるクロストークを低減させることができる。

また本実施形態の場合、第１マルチコアファイバ部材１０における第１のコア１１Ａ及び第２のコア１１Ｂは、当該第１マルチコアファイバ部材１０の中心軸ＣＡ１周りに交互に配置される。

このため、第１マルチコアファイバ部材１０における有効コア断面積が小さいほうの第１のコア１１Ａと、当該有効コア断面積が大きいほうの第２のコア１１Ｂとのすべてが、互いに隣接して配置されることになる。したがって、第１のコア１１Ａと第２のコア１１Ｂにおける伝搬モードの伝搬定数を異ならせることができ、この結果、当該第１のコア１１Ａと第２のコア１１Ｂとを交互に配置しない場合に比べてクロストークをより低減させることができる。

なお、第２マルチコアファイバ部材２０における有効コア断面積が小さいほうの第１のコア２１Ａと、当該有効コア断面積が大きいほうの第２のコア２１Ｂについても、第１マルチコアファイバ部材１０と同様に、クロストークをより低減させることができる。

（３）変形例
以上、第１実施形態及び第２記実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、第１マルチコアファイバ部材１０におけるコア１１と、第２マルチコアファイバ部材２０におけるコア２１とのコア端面同士が融着により接続された。しかしながら、第１マルチコアファイバ部材１０と第２マルチコアファイバ部材２０とのコア端面同士が接する状態で光学的に結合していれば、融着以外の接続手法が適用されていても良い。

また、上記第１実施形態では、コア端面同士が接続されるすべての第１マルチコアファイバ部材１０のコア１１と第２マルチコアファイバ部材２０のコア２１との有効コア断面積が異なる状態とされた。
上記第１実施形態では、コア端面同士が接続されるすべての第１マルチコアファイバ部材１０の第１のコア１１Ａと第２マルチコアファイバ部材２０第２のコア２１Ｂとの有効コア断面積が異なる状態とされるとともに、当該コア端面同士が接続されるすべての第１マルチコアファイバ部材１０の第２のコア１１Ｂと第２マルチコアファイバ部材２０第１のコア２１Ａとの有効コア断面積が異なる状態とされた。
しかしながら、コア端面同士が１対１で接続される第１マルチコアファイバ部材１０の複数のコアと第２マルチコアファイバ部材２０の複数のコアのうち、一部の第１マルチコアファイバ部材１０のコアと第２マルチコアファイバ部材２０のコアとの有効コア断面積が同じ状態とされていても良い。
要するに、コア端面同士が１対１で接続される第１マルチコアファイバ部材１０の複数のコアと第２マルチコアファイバ部材２０の複数のコアのうち、少なくとも１つの第１マルチコアファイバ部材１０のコアと第２マルチコアファイバ部材２０のコアとの有効コア断面積が異なっていれば、当該コアについて上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第１実施形態では、コア端面同士が接続される第１マルチコアファイバ部材１０のコア１１と第２マルチコアファイバ部材２０のコア２１との中心軸同士は一致していた。
上記第２実施形態では、コア端面同士が接続される第１マルチコアファイバ部材１０における第１のコア１１Ａ又は第２の１１Ｂと第２マルチコアファイバ部材２０における第２のコア２１Ｂ又は第１のコア２１Ａとの中心軸同士は一致していた。
しかしながら、有効コア断面積が大きいほうのコアの中心軸と、有効コア断面積が小さいほうのコアの中心軸とのずれ量が所定の範囲内であれば、必ずしも、当該コアの中心軸同士が一致していなくても良い。

また、上記第１実施形態では、コア１１の直径Ｄ１がコア２１の直径Ｄ２よりも大きく、当該コア１１及びクラッド１２の屈折率差がコア２１及びクラッド２２の屈折率差と同程度とされることで、当該コア１１の有効コア断面積同士とコア２１の有効コア断面積とが異なる状態とされた。
上記第２実施形態では、第２のコア１１Ｂ又は２１Ｂの直径Ｄ１が第１のコア１１Ａ又は２１Ａの直径Ｄ２よりも大きく、第２のコア１１Ｂとクラッド１２との屈折率差、及び、第２のコア２１Ｂとクラッド２２との屈折率差が第１のコア１１Ａとクラッド１２との屈折率差、及び、第１のコア２１Ａとクラッド２２との屈折率差と同程度とされることで、当該第２のコア１１Ｂ又は２１Ｂの有効コア断面積と第１のコア１１Ａ又は２１Ａの有効コア断面積とが異なる状態とされた。
しかしながら、有効コア断面積を異ならせる手法は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、有効コア断面積が大きいほうのコアの直径と、有効コア断面積が小さいほうのコアの直径とが同程度とされ、有効コア断面積が大きいほうのコア及びそのコアを囲むクラッドの屈折率差が、有効コア断面積が小さいほうのコア及びそのコアを囲むクラッドの屈折率差よりも小さくても良い。
また、有効コア断面積が大きいほうのコアの直径が、当該有効コア断面積が小さいほうのコアの直径よりも大きくされるとともに、有効コア断面積が大きいほうのコア及びそのコアを囲むクラッドの屈折率差が、当該有効コア断面積が小さいほうのコア及びそのコアを囲むクラッドの屈折率差よりも小さくても良い。このようにした場合、当該直径及び屈折率差のいずれか一方だけを採用する場合に比べて有効コア断面積の差をより大きくすることができるため、クロストークをより低減させることができる。

また、上記第１実施形態では、第１マルチコアファイバ部材１０及び第２マルチコアファイバ部材２０におけるコア数が７つとされ、上記第２実施形態では当該コア数が６つとされた。しかしながら、第１マルチコアファイバ部材１０及び第２マルチコアファイバ部材２０におけるコア数は２つ以上であれば、７つ又は６つ以外の様々な数が適用可能である。

また、上記第１実施形態では、第１マルチコアファイバ部材１０及び第２マルチコアファイバ部材２０におけるコアの配置態様が六方最密配置とされ、上記第２実施形態では当該配置態様が円環配置とされた。
しかしながら、第１マルチコアファイバ部材１０及び第２マルチコアファイバ部材２０におけるコアの配置態様は、六方最密配置又は円環配置以外の様々な配置態様が適用可能である。
なお、コア間距離を均一に配置する観点では、マルチコアファイバの長さ方向に直交する断面においてクラッドの中心軸とその中心軸を基準とする正多角形の頂点とにコアを配置する最密配置、もしくは、当該断面においてクラッドの中心軸周りにコア間距離が均等な状態でコアを配置する円環配置、もしくは、当該断面においてクラッドの中心軸を通る直線から等距離で互いに平行となる線上にコア間距離が均等な状態でコアを配置する平行配置等が好ましい。また、最密配置では、クラッドの中心軸に配置されるコアと、正多角形の頂点に配置される各コアとのコア間距離は、当該正多角形の頂点に配置される各コアの隣接するコア間距離と同じであっても異なっていても良い。

上記第２実施形態では、第１マルチコアファイバ部材１０のコアが２種類の有効コア断面積を有するコア１１Ａ及び１１Ｂで構成され、第２マルチコアファイバ部材２０のコアが２種類の有効コア断面積を有するコア２１Ａ及び２１Ｂで構成された。
しかしながら、第１マルチコアファイバ部材１０のコア及び第２マルチコアファイバ部材２０のコアが３種類以上の有効コア断面積を有するコアで構成されていても良い。
なお、コア間距離を均一に配置する観点では、第１マルチコアファイバ部材１０のコア及び第２マルチコアファイバ部材２０のコアを２種類の有効コア断面積を有するコアで構成することが好ましい。
また、２種類の有効コア断面積を有するコアにおけるコア間距離を均一に配置する場合、円環配置又は平行配置が好ましい。ここで、２種類の有効コア断面積を有するコアのコア配置例を例示する。図６はコア数を１０つとした場合の円環配置例を示し、図７はコア数を８つとした場合の平行配置例を示し、図８はコア数を１２つとした場合の平行配置例を示している。
図６に示すように、１０つのコアは、有効コア断面積が小さい５つの第１のコア３１Ａと、有効コア断面積が大きい５つの第２のコア３１Ｂとで構成される。これら第１のコア３１Ａ及び第２のコア３１Ｂはクラッド３２の中心軸周りに交互に配置され、当該コア同士のコア間距離Λは均等とされる。
一方、図７に示すように、８つのコアは、有効コア断面積が小さい４つの第１のコア４１Ａと、有効コア断面積が大きい５つの第２のコア４１Ｂとで構成される。これら第１のコア４１Ａ及び第２のコア４１Ｂは、クラッド４２の中心を通る直線に平行でありその直線を境界として一方側と他方側とに等距離となる１対の線Ｌ１及びＬ２上において交互に配置される。一方の線Ｌ１において交互に配置される第１のコア４１Ａ及び第２のコア４１Ｂのコア数と、他方の線Ｌ２において交互に配置される第１のコア４１Ａ及び第２のコア４１Ｂのコア数とは同じとされる。また、各線Ｌ１、Ｌ２上において交互に配置される第１のコア４１Ａと第２のコア４１Ｂとのコア間距離Λhetは均等とされ、当該コア間距離Λhetは一方の線Ｌ１と他方の線Ｌ２とにおいて隣接する第１のコア４１Ａ同士及び第２のコア４１Ｂ同士のコア間距離Λhemよりも小さくされる。
他方、図８に示すように、１２つのコアは、有効コア断面積が小さい６つの第１のコア５１Ａと、有効コア断面積が大きい６つの第２のコア５１Ｂとで構成される。これら第１のコア５１Ａ及び第２のコア５１Ｂは、クラッド５２の中心を通る直線に平行でありその直線を境界として一方側と他方側とに等距離となる１対の線Ｌ１及びＬ２上と、当該中心を通る直線の垂線に平行でありその垂線を境界として一方側と他方側とに等距離となる１対の線Ｌ３及びＬ４上とにおいて交互に配置される。一方の線Ｌ１又はＬ３において交互に配置されるコア数と、他方の線Ｌ２又はＬ４において交互に配置されるコア数とは同じとされ、各線Ｌ１〜Ｌ４上におけるコア間距離Λhetは均等とされ、当該コア間距離Λhetはコア間距離Λhemよりも小さくされる。
このように、２種類の有効コア断面積を有するコアのコア数を偶数個とし、当該コアを円環配置又は平行配置とした場合には、第１マルチコアファイバ部材１０における第１のコアと第２のコア、及び、第２マルチコアファイバ部材２０における第１のコアと第２のコアのすべてが、互いに隣接して配置されることになる。このため、第１のコアと第２のコアとの有効コア断面積が同じである場合に比べてクロストークをより低減させることができる。
なお、第１のコアと第２のコアとのすべてを交互に配置しない場合であっても、互いに隣接して配置される第１のコアと第２のコアとがある限り、当該第１のコアと第２のコアとの伝搬モードの伝搬定数を異ならせ、これらコア同士のクロストークをより低減させることができる。

上述のマルチコアファイバ１及び２における各構成要素は、上記実施形態及び変形例に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。

以下、実施例・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＞
第１実施形態におけるマルチコアファイバ１を想定したマルチコアファイバを試作した。このマルチコアファイバを図９に示す。図９の（Ａ）は第１マルチコアファイバ部材１０を示し、図９の（Ｂ）は第２マルチコアファイバ部材２０を示している。

図９に示すように、第１マルチコアファイバ部材１０はクラッド１２の中心軸ＣＡ１周りに１２つのコア１１を等間隔で配置した。コア１１の直径Ｄ１は１１．１μｍ、クラッド１２に対するコア１１の非屈折率差は０．２９％、コア間距離Λ１は４０μｍとした。また、第１マルチコアファイバ部材１０のファイバ長は２２ｋｍとした。このコア１１のカットオフ波長は１４５０μｍ、有効コア断面積は１１０μｍ^２であった。

一方、第２マルチコアファイバ部材２０はクラッド２２の中心軸ＣＡ２周りに１２つのコア２１を配置した。コア２１の直径Ｄ２は９．３８μｍ、クラッド２２に対するコア２１の非屈折率差は０．３９％、コア間距離Λ２は４０μｍとした。また、第２マルチコアファイバ部材２０のファイバ長は５８ｋｍとした。このコア２１のカットオフ波長は１４５０μｍ、有効コア断面積は８０μｍ^２であった。

長さが２２ｋｍの第１マルチコアファイバ部材１０と、長さが５８ｋｍの第２マルチコアファイバ部材２０とを融着接続し、当該融着接続した第１マルチコアファイバ部材１０及び第２マルチコアファイバ部材２０を一つのスパンとした。また、このスパンを複数組み合わせることで情弱の伝送線路を形成した。

＜比較例１＞
実施例１の第１マルチコアファイバ部材１０と同じ構成でなる８０ｋｍのマルチコアファイバを一つのスパンとし、当該スパンを複数組み合わせた伝送線路を用意した。

＜実施例１と比較例１とのクロストーク測定＞
実施例１のマルチコアファイバを半径３００ｍｍに巻いた状態で、当該マルチコアファイバにおける第１マルチコアファイバ部材１０のコア端面から１５５０ｎｍ帯の光を入射し、クロストークを測定した。光入射端面から１０００ｋｍ地点でのクロストークはおおむね−３３ｄＢであった。

一方、比較例１のマルチコアファイバを半径３００ｍｍに巻いた状態で、当該マルチコアファイバにおける一方のコア端面から１５５０ｎｍ帯の光を入射し、クロストークを測定した。光入射端面から１０００ｋｍ地点でのクロストークはおおむね−１８ｄＢであった。

すなわち、上記第１実施形態において述べたように、実施例１は比較例１に比べてクロストークを低減しながらもファイバ長をより大きくすることができる結果が得られた。

＜実施例２＞
第２実施形態におけるマルチコアファイバ２を想定したマルチコアファイバを試作した。このマルチコアファイバを図１０に示す。図１０の（Ａ）は第１マルチコアファイバ部材１０を示し、図１０の（Ｂ）は第２マルチコアファイバ部材２０を示している。

図１０の（Ａ）に示すように、第１マルチコアファイバ部材１０はクラッド１２の中心軸ＣＡ１周りに、６つの第１のコア１１Ａ及び６つの第２のコア１１Ｂを交互に等間隔で配置した。第１のコア１１Ａは上記実施例１のコア２１と同じとし、第２のコア１１Ｂは上記実施例１のコア１１と同じとし、第１のコア２１Ａと第２のコア２１Ｂとのコア間距離Λ１は４０μｍとした。この第１のコア２１Ａ及び第２のコア２１Ｂのカットオフ波長は１４５０μｍであり、第１のコア２１Ａの有効コア断面積は８０μｍ^２であり、第２のコア２１Ｂの有効コア断面積は１１０μｍ^２である。なお、第１マルチコアファイバ部材１０のファイバ長は４０ｋｍとした。

一方、図１０の（Ｂ）に示すように、第２マルチコアファイバ部材２０はクラッド２２の中心軸ＣＡ２周りに、６つの第１のコア２１Ａ及び６つの第２のコア２１Ｂを交互に等間隔で配置した。第１のコア２１Ａは上記実施例１のコア２１と同じとし、第２のコア２１Ｂは上記実施例１のコア１１と同じとし、第１のコア２１Ａと第２のコア２１Ｂとのコア間距離Λ２は４０μｍとした。この第１のコア２１Ａ及び第２のコア２１Ｂのカットオフ波長は１４５０μｍであり、第１のコア２１Ａの有効コア断面積は８０μｍ^２であり、第２のコア２１Ｂの有効コア断面積は１１０μｍ^２である。なお、第２マルチコアファイバ部材２０のファイバ長は４０ｋｍとした。

このような第１マルチコアファイバ部材１０における第１のコア１１Ａと第２マルチコアファイバ部材２０における第２のコア２１Ｂとのコア端面同士を１対１で融着接続するとともに、第１マルチコアファイバ部材１０における第２のコア１１Ｂと第２マルチコアファイバ部材２０における第１のコア２１Ａとのコア端面同士を１対１で融着接続して８０ｋｍでなる一つのスパンを形成し、当該スパンを複数組み合わせることで伝送線路を形成した。

＜実施例２のクロストーク測定＞
実施例２のマルチコアファイバを半径３００ｍｍに巻いた状態で、当該マルチコアファイバにおける第２のコア２１Ａの開放端面から１５５０ｎｍ帯の光を入射し、クロストークを測定した。光入射端面から１０００ｋｍ地点でのクロストークはおおむね−５８ｄＢであった。

実施例１のクロストークとの比較から、実施例２は実施例１に比べて大幅にクロストークを低減できていることが分かる。すなわち、上記第２実施形態において述べたように、当該第２実施形態に相当する実施例２は第１実施形態に相当する実施例１に比べてクロストークを低減できる結果が得られた。

なお、実施例１及び実施例２におけるマルチコアファイバの１０００ｋｍ地点で曲げ半径を異ならせた場合のクロストーク変化を図１１に示す。図１１に示すように、実用上マルチコアファイバが耐え得る曲げ半径はおおむね１００ｍｍであるので、上記第２実施形態に相当するマルチコアファイバは、クロストークを低減できるのみならず、曲げに対するクロストークの安定性を実現できることが分かった。

本発明に係るマルチコアファイバは、光ファイバを取り扱う分野において利用可能性がある。

１、２・・・マルチコアファイバ
１０・・・第１マルチコアファイバ部材
２０・・・第２マルチコアファイバ部材
１１、１１Ａ，１１Ｂ、２１、２１Ａ，２１Ｂ、３１Ａ，３１Ｂ、４１Ａ，４１Ｂ、５１Ａ，５１Ｂ・・・コア
１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ、４１Ａ、５１Ａ・・・第１のコア
１１Ｂ、２１Ｂ、３１Ｂ、４１Ｂ、５１Ｂ・・・第２のコア
１２、２２・・・クラッド
１３、２３・・・第１被覆層
１４、２４・・・第２被覆層

Claims

第１マルチコアファイバ部材と第２マルチコアファイバ部材との一端面同士が接続されたマルチコアファイバであって、
前記第１マルチコアファイバ部材における複数のコアと前記第２マルチコアファイバ部材における複数のコアとのコア端面同士が１対１で接続され、
コア端面同士が１対１で接続される前記第１マルチコアファイバ部材における複数のコアと前記第２マルチコアファイバ部材における複数のコアとのうち（ただし、コア端面同士が１対１で接続される一方が正の分散値を有するコアであり他方が負の分散値を有するコアである場合を除く。）、少なくとも１つの前記第１マルチコアファイバ部材のコアと前記第２マルチコアファイバ部材のコアとの有効コア断面積は異なり、前記有効コア断面積が大きいほうのコアの開放端面は光を入射すべき面とされる
ことを特徴とするマルチコアファイバ。
前記第１マルチコアファイバ部材及び前記第２マルチコアファイバ部材における複数のコアは、第１のコアと前記第１のコアの有効コア断面積よりも大きい有効コア断面積をもつ第２のコアとを含み、
前記第１マルチコアファイバ部材における前記第１のコアのコア端面と前記第２マルチコアファイバ部材における前記第２のコアのコア端面とが１対１で接続され、前記第１マルチコアファイバ部材における前記第２のコアのコア端面と前記第２マルチコアファイバ部材における前記第１のコアのコア端面とが１対１で接続される
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。
前記第１マルチコアファイバ部材における前記第１のコアと前記第２のコア、及び、前記第２マルチコアファイバ部材における前記第１のコアと前記第２のコアは、互いに隣接して配置される
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。
前記第１マルチコアファイバ部材における中心軸と前記第２マルチコアファイバ部材における中心軸とは一致し、
前記第１のコアと前記第２のコアとのコア間距離が均等な状態で、前記中心軸周りに前記第１のコア及び前記第２のコアが交互に配置される
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。
コア端面同士が１対１で接続される前記第１マルチコアファイバ部材における複数のコアの有効コア断面積は、コア端面同士が１対１で接続される前記第２マルチコアファイバ部材のコアの有効コア断面積よりも大きい
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。
前記第１マルチコアファイバ部材のコアと前記第２マルチコアファイバ部材のコアとの有効コア断面積の差は、４５μｍ^２以下とされる
ことを特徴とする請求項１〜請求項５いずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
前記第１マルチコアファイバ部材のコアと前記第２マルチコアファイバ部材のコアとの有効コア断面積の差は、１０μｍ^２以上とされる
ことを特徴とする請求項１〜請求項６いずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
前記有効コア断面積が大きいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差よりも小さく、
前記有効コア断面積が大きいほうのコアの直径は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアの直径と同程度とされる
ことを特徴とする請求項１〜請求項７いずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
前記有効コア断面積が大きいほうのコアの直径は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアの直径よりも大きく、
前記有効コア断面積が大きいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差と同程度とされる
ことを特徴とする請求項１〜請求項７いずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
前記有効コア断面積が大きいほうのコアの直径は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアの直径よりも大きく、
前記有効コア断面積が大きいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差は、前記有効コア断面積が小さいほうのコアとそのコアを囲むクラッドとの屈折率差よりも小さくされる
ことを特徴とする請求項１〜請求項７いずれか１項に記載のマルチコアファイバ。