JP6328745B2 - マルチコアファイバ - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第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。図1に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ1は、第1コア11と、第2コア12と、第1コア11の外周面及び第2コア12の外周面を隙間なく包囲するクラッド20とを備える。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。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。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。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。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。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。
本実施例では、第1実施形態のマルチコアファイバ1を作製して、作製されたマルチコアファイバ1によりモード合分波を行えるかを確認した。
第1実施形態のマルチコアファイバ1において、Cバンド(波長1530nm〜1565nm)において、LP01モードの光とLP11モードの光を合分波する設計条件、及びLバンド(波長1565nm〜1625nm)において、LP01モードの光とLP11モードの光を合分波する設計条件を求める。
第1実施形態の説明のように、第1コア11は2次LPモードまでの光を伝搬し3次LPモード以上の光を伝搬しない。図8は、波長を1550nmとしたときのコアの半径と実効屈折率との関係を1次LPモードの光、2次LPモードの光、3次LPモードの光について示す図である。なお、本図は第1コア11が、比屈折率差が0.55%のステップ型屈折率分布である場合の図である。図8に示すように、コアの半径が4.1μm〜6.3μmであれば、2次LPモードまでの光を伝搬し3次LPモード以上の光を伝搬しないことが分かる。そこで、第1コア11の径は小径部において大径部よりも小さくなること考慮すると、大径部でのコアの径はできるだけ大きい方が良い。そこで、大径部での第1コア11の半径を6.3μmとした。また、第1コア11のLP01モードの実効コア断面積Aeffが波長1550nmにおいて100μm2となるように、クラッド20に対する第1コア11の比屈折率差Δ11を0.55%とした。
一般的なシングルモードファイバの波長が1550nmにおける実効コア断面積Aeffは80μm2であるため、第2コア12の実効コア断面積Aeffもこれと同程度となるようにした。そこで、クラッドに対する第2コア12の比屈折率差Δ12を0.36%とした。また、第2コア12の半径を3.7μmとした。
図9は、マルチコアファイバの曲げ直径が80mmであり、波長が1625nmのときのLP01モードの光とLP11モードの光との間のコア間クロストークXT01−11とコア間距離(コアの中心間距離)との関係及びLP01モードの光同士のコア間クロストークXT01−01とコア間距離との関係を示す図である。
図10は、延伸比と実効屈折率との関係を第1コア11を伝搬するLP11モードの光と第2コア12を伝搬するLP01モードの光について、波長が1550nm及び1595nmで示す図である。1550nmはCバンドの中心波長、1595nmはLバンドの中心波長である。図10に示すように、波長1550nmでは延伸比が1.42でLP01モードの光の実効屈折率とLP11モードの光の実効屈折率とが同じ値となる。波長1595nmでは延伸比が1.38でLP01モードの光の実効屈折率とLP11モードの光の実効屈折率とが同じ値となる。そこで、Cバンド用のマルチコアファイバでは延伸比を1.42とし、Lバンド用のマルチコアファイバでは延伸比を1.38とした。
図11は、延伸比が1.42で波長が1550nmである光の選択比の状態を示す図であり、図12は、延伸比が1.38で波長が1595nmである光の選択比の状態を示す図である。図11及び図12では、小径部の長さとテーパ部の長さによる選択比の状態を示す。ここでいう選択比とは、マルチコアファイバ1の第2コア12にLP01モードの光を入射する場合における第1コア11から出射するLP11モードの光のパワーと第2コア12から出射するLP01モードの光のパワーとの比をさす。この選択比を評価することで、どの程度のモード合分波が生じているかが分かる。図11に示すように、テーパ部の長さが3.0〜3.8mmで小径部の長さが4.8mmから5.0mmとされることでおよそ25dBの選択比を実現できることが分かる。また、図12に示すように、テーパ部の長さが3.0〜3.7mmで小径部の長さが4.8mmから5.1mmとされることでおよそ25dBの選択比を実現できることが分かる。選択比は高い方が良いが25dBまで必要ないことから、Cバンド用のマルチコアファイバでは、テーパ部の長さを4.0mmとし小径部の長さを4.7mmとした。また、Lバンド用のマルチコアファイバでは、テーパ部の長さを4.0mmとし小径部の長さを4.9mmとした。このときそれぞれのマルチコアファイバで選択比は約22dBとなった。
次に、上記で定めた設計に基づいて、テーパ部や小径部が形成されない大径部のみからなるマルチコアファイバを作成した。このマルチコアファイバは、コア間距離が25.6μmであった。また、波長が1625nmの光でのクロストークX01−01が−43.4dB/mとなりクロストークX11−01が−32.4dB/mとなり、設計値のクロストークから悪化しない結果となった。
本実施例では、第2実施形態のマルチコアファイバ2を作製して、作製されたマルチコアファイバ2によりモード合分波を行えるかを確認した。
第1コア11及び第2コア12は、実施例1の第1コア11及び第2コア12と同様にして設計した。また、本実施例のマルチコアファイバ2では、第1コア11の中心を基準として第2コア12と90度異なる位置に配置される第3コア13を備えている。この第3コア13の設計は、第2コア12と同様とした。
次に、上記で定めた設計に基づいて、テーパ部や小径部が形成されない大径部のみからなるマルチコアファイバを作成した。このマルチコアファイバは、第1コア11と第2コア12とのコア間距離、及び、第1コア11と第3コア13とのコア間距離が共に25.0μmであった。また、第2コア12と第3コア13とのコア間距離が共に35.4μmであった。また、第1コア11の中心を基準とした第2コア12と第3コア13とがなす角度は88.7°であった。コア12とコア13の間のクロストークXT01-01は、波長1625nmおよび曲げ直径120mmにおいて−29dB/mであった。
11・・・第1コア
12・・・第2コア
13・・・第3コア
14・・・第4コア
15・・・第5コア
20・・・クラッド
31・・・大径部
32・・・テーパ部
33・・・小径部
Claims (10)
- x次LPモードまでの光(xは2以上の整数)を伝搬する第1コアと、
y次LPモードまでの光(yは1以上の整数)を伝搬する第2コアと、
を備え、
前記第1コアのx1次LPモードの光(x1は1以上x以下の整数)の伝搬定数と前記第2コアのy1次LPモードの光(y1は1以上y以下のx1と異なる整数)の伝搬定数とが一致する異モード相互作用区間と、
前記第1コアの各LPモードの光の伝搬定数と前記第2コアの各LPモードの光の伝搬定数とが不一致とされる異モード非相互作用区間と、
が設けられ、
z次LPモードまでの光(zは1以上の整数)を伝搬し、前記第1コアの中心を基準として前記第2コアと所定角度異なる位置に配置される第3コアを更に備え、
前記異モード相互作用区間では、前記第1コアの前記x 1 次LPモードの光の伝搬定数と前記第3コアのz 1 次LPモードの光(z 1 は1以上z以下のx 1 と異なる整数)の伝搬定数とが一致し、
前記異モード非相互作用区間では、前記第1コアの各LPモードの光の伝搬定数と前記第3コアの各LPモードの光の伝搬定数とが不一致とされ、
前記x 1 次LPモードの光は、前記第1コアの中心を基準として互いに前記所定角度異なるように回転する場合に互いに異なるエネルギー分布となる互いに等しい2つのLPモードの光が、前記第1コアの中心を基準として互いに前記所定角度異なるように回転した状態で足し合わされた光とされる
ことを特徴とするマルチコアファイバ。 - 前記所定角度は90度とされ、
前記x1次LPモードは2次LPモードとされる
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。 - 前記所定角度は45度とされ、
前記x1次LPモードは3次LPモードとされる
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。 - xは3以上の整数であり、
v次LPモードまでの光(vは1以上の整数)を伝搬する第4コアを更に備え、
前記異モード相互作用区間では、前記第1コアのx2次LPモードの光(x2は1以上x以下のx1と異なる整数)の伝搬定数と前記第4コアのv 1次LPモードの光(v 1は1以上v以下のx1及びx2と異なる整数)の伝搬定数とが一致し、
前記異モード非相互作用区間では、前記第1コアの各LPモードの光の伝搬定数と前記第4コアの各LPモードの光の伝搬定数とが不一致とされる
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。 - y1とv 1とが互いに等しい
ことを特徴とする請求項4に記載のマルチコアファイバ。 - y1とz1とが互いに等しい
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のマルチコアファイバ。 - y1及びz1が1とされる
ことを特徴とする請求項6に記載のマルチコアファイバ。 - 前記第1コアは、クラッドの中心に位置する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のマルチコアファイバ。 - 前記異モード相互作用区間は、前記異モード非相互作用区間の一部が延伸されることで形成される
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のマルチコアファイバ。 - 使用波長帯域におけるそれぞれのコアを伝搬する光のLPモードの数は、前記異モード相互作用区間と前記異モード非相互作用区間とで変化しない
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のマルチコアファイバ。
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