JP6503513B2 - Multicore fiber - Google Patents

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Description

本発明は、マルチコアファイバに関する。
本願は、2017年3月16日に、日本に出願された特願2017−051904号に基づき優先権を主張し、これらの内容をここに援用する。
The present invention relates to multi-core fibers.
Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-051904, filed March 16, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.

近年の通信トラフィックの増大に対処するため、更なる通信(伝送)容量の増大が求められている。しかし、従来の光通信に用いられるシングルモードファイバ(SMF)を用いた光通信システムでは、容量の増大に対する限界が予想されている。その限界を超えるための技術として、空間多重の研究開発が盛んに行われている。   In order to cope with the increase in communication traffic in recent years, a further increase in communication (transmission) capacity is required. However, in an optical communication system using a single mode fiber (SMF) used in conventional optical communication, a limit to the increase in capacity is expected. As a technology to overcome the limitation, space-multiplexed research and development are actively conducted.

空間多重を実現する光ファイバとして、1つのコア内に複数のモードを伝搬させ、それぞれのモードに信号を載せることで容量の増大を図った数モードファイバ(FMF)と、複数のコアのそれぞれに信号を載せることで容量の増大を図ったマルチコアファイバ(MCF)とがある。数モードファイバについては例えば非特許文献1に開示される。
また、MCFには、大きく分けて、各コアが独立して情報を伝送させる非結合型MCFと、各コア(のモード)が結合することによってスーパーモードを形成し、それぞれのスーパーモードに情報を伝送させる結合型MCF(C−MCF:Coupled Multicore fiber)との2種類がある。C−MCFは、例えば非特許文献2及び3に開示されるようなモード多重伝送(MDM:Mode Division Multiplexing)伝送用ファイバの一つである。
As an optical fiber that realizes spatial multiplexing, a number mode fiber (FMF) that increases the capacity by propagating a plurality of modes in one core and placing a signal in each mode, and each of a plurality of cores There is a multi-core fiber (MCF) in which the capacity is increased by loading a signal. For example, Non-Patent Document 1 discloses a few mode fiber.
In addition, MCFs are roughly divided into non-bonded MCFs that allow each core to transmit information independently, and (in the mode of) each core combine to form a super mode, and information is sent to each super mode. There are two types: coupled MCF (C-MCF: Coupled Multicore fiber) to be transmitted. C-MCF is one of fibers for Mode Division Multiplexing (MDM) transmission as disclosed in, for example, Non-Patent Documents 2 and 3.

G. Milione1 et al., “1.2-Tb/s MIMO-less Transmission Over 1 km of Four-Core Elliptical-Core Few-Mode Fiber with 125-μm Diameter Cladding”, Proc. of OECC/PS2016, PD2-1 (2016).G. Milione et al., “1.2-Tb / s MIMO-less Transmission Over 1 km of Four-Core Elliptical-Core Few-Mode Fiber with 125-μm Diameter Cladding”, Proc. Of OECC / PS2016, PD2-1 ( 2016). C. Xia et al., “Supermodes for optical transmission”, Opt. Exp.,vol. 19, no. 17, pp. 16653-16664 (2011).C. Xia et al., "Supermodes for optical transmission", Opt. Exp., Vol. 19, no. 17, pp. 16653-16664 (2011). R. Ryf et al., “Long-Distance Transmission over Coupled-Core Multicore Fiber”, Proc. of ECOC 2016, Th.3.C.3 (2016).R. Ryf et al., “Long-Distance Transmission over Coupled-Core Multicore Fiber”, Proc. Of ECOC 2016, Th.3.C.3 (2016).

FMFやC−MCFでは、1つのコアに複数のモードを伝搬する。例えば、2LPモードの場合,LP01,LP11a,LP11bの3モードに情報を乗せて発信する。ここで、LP11a,LP11bのように縮退しているモードは、ファイバ中の構造揺らぎや、ファイバに加わるねじれや曲げなどの外乱によって、容易に混ざってしまうため、受信側で適切に識別されない場合がある。長距離伝送の場合は、MIMO(Multiple-input and Multiple-output)等のディジタル信号処理を行い、混ざったモードを分離して受信することが好ましい。しかしながら、データセンター等での短距離伝送の場合では、コスト等の観点からこのような処理は省略できることが好ましい。また、長距離伝送の場合でも、群遅延時間差(DGD:Differential Group Delay)の低減などによってMIMO処理の負荷を削減することが求められる。In FMF and C-MCF, a plurality of modes are propagated to one core. For example, in the case of the 2LP mode, the information is transmitted by being put on the 3 modes of LP 01 , LP 11a and LP 11b . Here, degenerate modes such as LP 11a and LP 11b are not easily identified on the receiving side because they are easily mixed due to structural fluctuations in the fiber and disturbances such as twist and bending applied to the fiber. There is a case. In the case of long distance transmission, it is preferable to perform digital signal processing such as Multiple-input and Multiple-output (MIMO) to separate and receive mixed modes. However, in the case of short distance transmission in a data center or the like, it is preferable that such processing can be omitted from the viewpoint of cost and the like. Further, even in the case of long distance transmission, it is required to reduce the load of the MIMO processing by reducing the differential group delay (DGD) or the like.

非特許文献1では、4つのコアが円形配列され、それぞれのコアがLP01とLP11との2つのLPモードを伝搬可能である数モードマルチコアファイバが開示されている。非特許文献1では、コアの形状を楕円形にして、縮退している片方のLP11モードをカットオフさせることで、2つのLP11モード間の結合を抑制し、MIMO処理を省略することが開示されている。なお、非特許文献1では、各コアが独立した伝送路となるため、スーパーモードは形成されない。
非特許文献2では、隣接するコアが等間隔で配置される結合型MCFを用いて、各コアのピッチと配置を調整することで、スーパーモードを形成し、また各モードのDGDを抑制することが開示されている。
非特許文献3では、4コア型の長距離伝送用の結合型マルチコアファイバ(CC−MCF)が開示されている。非特許文献3においては、CC−MCFを伝搬する複数のモードのDGDを低減し、8×8の行列で演算するMIMO処理のタップ数を削減して(処理の負荷を低減して)各モードを分離することが開示されている。
Non-Patent Document 1 discloses a multi-mode multi-core fiber in which four cores are circularly arranged, and each core can propagate two LP modes of LP 01 and LP 11 . In Non-Patent Document 1, it is possible to suppress coupling between two LP 11 modes and omit MIMO processing by making the shape of the core elliptical to cut off one degenerate LP 11 mode. It is disclosed. In Non-Patent Document 1, since each core is an independent transmission path, the super mode is not formed.
In Non-Patent Document 2, forming a super mode and suppressing DGD in each mode by adjusting the pitch and arrangement of each core using a coupled MCF in which adjacent cores are arranged at equal intervals. Is disclosed.
Non-Patent Document 3 discloses a four-core coupled multi-core fiber (CC-MCF) for long distance transmission. In Non-Patent Document 3, DGDs of a plurality of modes propagating CC-MCF are reduced, and the number of taps of MIMO processing calculated by an 8 × 8 matrix is reduced (with a reduction in processing load). It is disclosed to separate the

しかしながら、上記のいずれの文献においても、短距離伝送においてスーパーモードを形成するコアがMIMO処理を省略可能な構成や、長距離伝送において複数存在するスーパーモードに対してMIMO処理でモード分離が容易なコアの構成については十分に開示されていない。   However, in any of the above documents, mode separation can be easily performed by MIMO processing with respect to a configuration in which a core forming a super mode in short distance transmission can omit MIMO processing or in a plurality of super modes existing in long distance transmission. The configuration of the core is not fully disclosed.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、短距離伝送においてMIMO処理を省略可能であり、もしくは、長距離伝送においてはMIMO処理で容易にモード分離可能な結合型マルチコアファイバを提供する。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and it is possible to omit MIMO processing in short distance transmission, or a coupled multi-core fiber in which mode separation can be easily performed by MIMO processing in long distance transmission. provide.

本発明の第1態様は、マルチファイバであって、光ファイバの長手方向における断面において、m行×n列(m,nは2以上の整数)のマトリックス状に配置された複数のコアを備え、行方向において互いに隣り合う2つのコア同士の間隔より列方向において互いに隣り合う2つのコア同士の間隔の方が広く、前記行方向及び前記列方向の両方向において各コアを伝搬する光同士が強結合してスーパーモードを形成するように構成される。   A first aspect of the present invention is a multi-fiber, comprising a plurality of cores arranged in a matrix of m rows × n columns (m and n are integers of 2 or more) in a cross section in the longitudinal direction of the optical fiber The distance between two cores adjacent to each other in the column direction is wider than the distance between two cores adjacent to each other in the row direction, and light propagating in each core in both the row direction and the column direction is strong It is configured to combine to form a super mode.

本発明の第2態様は、上記第1態様に係るマルチコアファイバにおいて、n≧3の場合に、前記行方向において互いに隣り合うコア同士の間隔が実質的に一定であってもよい。   According to a second aspect of the present invention, in the multi-core fiber according to the first aspect, in the case of n 間隔 3, an interval between cores adjacent to each other in the row direction may be substantially constant.

本発明の第3態様は、上記第1又は第2態様に係るマルチコアファイバにおいて、m≧3の場合に、前記列方向において互いに隣り合うコア同士の間隔が実質的に一定であってもよい。   According to a third aspect of the present invention, in the multi-core fiber according to the first or second aspect, in the case of m 間隔 3, the spacing between cores adjacent to each other in the row direction may be substantially constant.

本発明の第4態様は、上記第1〜第3態様のいずれか一態様に係るマルチコアファイバにおいて、m行×n列のマトリックス状に配置された前記複数のコアが実質的に同一構造であってもよい。   According to a fourth aspect of the present invention, in the multi-core fiber according to any one of the first to third aspects, the plurality of cores arranged in a matrix of m rows and n columns have substantially the same structure. May be

本発明の第5態様は、上記第1〜第4態様のいずれか一態様に係るマルチコアファイバにおいて、所定の伝送波長帯域において、m行×n列のマトリックス状に配置された前記複数のコアがそれぞれシングルモードで動作するように構成されてもよい。   According to a fifth aspect of the present invention, in the multi-core fiber according to any one of the first to fourth aspects, the plurality of cores arranged in a matrix of m rows × n columns in a predetermined transmission wavelength band Each may be configured to operate in a single mode.

本発明の第6態様は、上記第1〜第5態様のいずれか一態様に係るマルチコアファイバにおいて、所定の伝送波長帯域において、伝送可能な最高次のスーパーモードの伝搬定数とクラッドの屈折率差が0.0005以上であるように構成されてもよい。   According to a sixth aspect of the present invention, in the multi-core fiber according to any one of the first to fifth aspects, the propagation constant of the highest order supermode which can be transmitted and the refractive index difference of the cladding in a predetermined transmission wavelength band May be configured to be 0.0005 or more.

本発明の第7態様は、上記第1〜第5態様のいずれか一態様に係るマルチコアファイバにおいて、所定の伝送波長帯域において、伝送に用いるモード群間の伝搬定数の差が0.0005以上であるように構成されてもよい。   A seventh aspect of the present invention is the multi-core fiber according to any one of the first to fifth aspects, wherein a difference in propagation constant between mode groups used for transmission is 0.0005 or more in a predetermined transmission wavelength band. It may be configured as it is.

本発明の第8態様は、上記第1〜第7態様のいずれか一態様に係るマルチコアファイバにおいて、前記列方向において互いに隣り合うコア同士の間隔が、前記行方向において互いに隣り合うコア同士の間隔のおよそ√3倍であってもよい。   According to an eighth aspect of the present invention, in the multi-core fiber according to any one of the first to seventh aspects, the spacing between the cores adjacent to each other in the column direction is the spacing between the cores adjacent to each other in the row direction It may be about √3 times of.

本発明の第9態様は、上記第1、第3〜第8態様のいずれか一態様に係るマルチコアファイバにおいて、n=2であってもよい。
本発明の第10態様は、上記第1、第2、第4〜第8態様のいずれか一態様に係るマルチコアファイバにおいて、m=2であってもよい。
The ninth aspect of the present invention may be n = 2 in the multi-core fiber according to any one of the first, third to eighth aspects.
According to a tenth aspect of the present invention, in the multi-core fiber according to any one of the first, second, and fourth to eighth aspects, m = 2.

本発明の第11態様は、上記第1〜第10態様のいずれか一態様に係るマルチコアファイバにおいて、上記態様に係るマルチファイバが、m行×n列(m,nは2以上の整数)のマトリックス状に配置された前記複数のコアが形成される領域を複数有し、前記複数の領域は、それぞれの領域を伝搬する光同士がそれぞれ非結合となるように配置されてもよい。   An eleventh aspect of the present invention is the multicore fiber according to any one of the first to tenth aspects, wherein the multi-fiber according to the above aspect is m rows x n columns (m and n are integers of 2 or more) There may be a plurality of regions in which the plurality of cores arranged in a matrix are formed, and the plurality of regions may be arranged such that light propagating in the respective regions is uncoupled.

本発明の上記態様によれば、短距離伝送においてはMIMO処理を省略可能な結合型マルチコアファイバを実現できる。もしくは、長距離伝送においてはMIMO処理で容易にモード分離可能な結合型マルチコアファイバを実現できる。   According to the above aspect of the present invention, it is possible to realize a coupled multi-core fiber in which MIMO processing can be omitted in short distance transmission. Alternatively, in long distance transmission, it is possible to realize a coupled multi-core fiber in which mode separation can be easily performed by MIMO processing.

本発明の第1実施形態に係るマルチコアファイバ1の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of a multi-core fiber 1 according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るマルチコアファイバ1の長手方向に垂直な断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of a multi-core fiber 1 according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るマルチコアファイバ1Aの長手方向に垂直な断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of a multi-core fiber 1A according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係るマルチコアファイバ1Bの長手方向に垂直な断面図である。It is sectional drawing perpendicular | vertical to the longitudinal direction of the multi-core fiber 1B which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 第1実施例における、(1)式及び有限要素法(FEM)の両方で算出したスーパーモードの伝搬定数neffと列方向Yのコア間距離Λとの関係を示すグラフである。In the first embodiment, it is a graph showing the relationship between the propagation constant n eff and the inter-core distance lambda 2 in the column direction Y of the super mode calculated in both (1) and the finite element method (FEM). 記録された画像のスペクトルのフーリエ変換結果を示すグラフである。It is a graph which shows the Fourier-transform result of the spectrum of the recorded image. 図4の2つのピークにおけるビームプロファイルである。It is a beam profile in two peaks of FIG. インパルス応答測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows an impulse response measurement result. C+Lバンド内の波長で、XTを3回測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured XT 3 times with the wavelength in a C + L band. 第1実施例において、Λ=8.66μmとした際の、(a)は各コアの屈折率分布を示し、(b)はLP01−likeモードのFEM電界分布を示し、(c)はLP11a−likeモードのFEM電界分布である。In the first embodiment, (a) shows the refractive index distribution of each core when Λ 2 = 8.66 μm, (b) shows the FEM electric field distribution of the LP 01 -like mode, and (c) shows the same. a FEM electric field distribution LP 11a -like mode. 比較例において、(a)は各コアの屈折率分布を示し、(b)はLP01−likeモードのFEM電界分布を示し、(c)はLP11a−likeモードのFEM電界分布を示し、(d)は次のモードのFEM電界分布である。In the comparative example, (a) shows the refractive index distribution of each core, (b) shows the FEM electric field distribution of the LP 01 -like mode, (c) shows the FEM electric field distribution of the LP 11a- like mode, d) is the FEM electric field distribution of the following mode: 第2実施例における、(1)式及び有限要素法(FEM)の両方で算出したスーパーモードの伝搬定数neffと列方向Yのコア間距離Λとの関係を示すグラフである。In the second embodiment, a graph showing the relationship between the propagation constants n eff and the inter-core distance lambda 2 in the column direction Y of the super mode calculated in both (1) and the finite element method (FEM).

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために、例を挙げて説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定しない。また、以下の説明に用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、省略した部分がある。   Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings. Note that the embodiments shown below are described by way of example in order to better understand the spirit of the invention, and the present invention is not limited unless otherwise specified. Further, in the drawings used for the following description, for the sake of easy understanding of the features of the present invention, the main parts may be enlarged for convenience, and the dimensional ratio of each component is the same as the actual Not necessarily. Moreover, in order to make the feature of the present invention intelligible, some parts are omitted for convenience.

第1実施形態
本発明の第1実施形態に係るマルチコアファイバ1の構成について、図1A、図1Bを用いて説明する。図1Aは、本発明の第1実施形態に係るマルチコアファイバ1の構成を示す模式図であり、図1Bはマルチコアファイバ1の長手方向に垂直な断面図である。
First Embodiment The configuration of a multi-core fiber 1 according to a first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a schematic view showing the configuration of a multi-core fiber 1 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core fiber 1.

図1A、図1Bに示すように、本実施形態に係るマルチコアファイバ1は、4つのコア2と、クラッド3とで構成される。
マルチコアファイバ1は、結合型マルチコアファイバ(C−MCF)であり、各コア2を伝搬する光同士が強結合してスーパーモードを形成するように構成される。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the multi-core fiber 1 according to the present embodiment is composed of four cores 2 and a clad 3.
The multi-core fiber 1 is a coupled multi-core fiber (C-MCF), and is configured such that light propagating through the cores 2 is strongly coupled to form a super mode.

4つのコア2は、マルチコアファイバ1の長手方向における断面において2行×2列に配列される。図1Bに示すように、コア2の半径はaである。行方向Xのコア間距離(コア中心間距離)はΛ、列方向Yのコア間距離はΛであり、本実施形態ではΛ<Λとなるように各コアが配列されている。つまり、行方向Xにおいて互いに隣り合う2つのコア同士の間隔より列方向Yにおいて互いに隣り合う2つのコア同士の間隔の方が広い。そして、行方向X及び列方向Yの両方向において各コア2を伝搬する光同士が強結合してスーパーモードを形成するように構成される。
このようにコアを配置することで、短距離伝送(例えば、100m以上10km以下の伝送)においてはMIMO処理を省略可能な結合型マルチコアファイバを実現できる。また長距離伝送(例えば、数10km以上の伝送)においてはMIMO処理で容易にモード分離可能な結合型マルチコアファイバを実現できる。
もしくは、コア2を2行×2列の4つで形成することで、2コア型結合MCFよりも各コアを小さくできる。そのため、同じロッド径のガラスロッドを母材として作製する場合はコアを長く形成することができ、作製効率を向上することができる。
The four cores 2 are arranged in 2 rows × 2 columns in a cross section in the longitudinal direction of the multi-core fiber 1. As shown in FIG. 1B, the radius of the core 2 is a. The core-to-core distance in the row direction X (core-to-center distance) is Λ 1 , the core-to-core distance in the column direction Y is Λ 2 , and in the present embodiment, each core is arranged such that Λ 12 . That is, the distance between two cores adjacent to each other in the column direction Y is wider than the distance between two cores adjacent to each other in the row direction X. Then, light propagating through each core 2 in both the row direction X and the column direction Y is strongly coupled to form a super mode.
By arranging the cores in this manner, it is possible to realize a coupled multi-core fiber in which MIMO processing can be omitted in short distance transmission (for example, transmission of 100 m to 10 km). In addition, in long distance transmission (for example, transmission of several tens of kilometers or more), it is possible to realize a coupled multi-core fiber in which mode separation can be easily performed by MIMO processing.
Alternatively, by forming the core 2 in fours of 2 rows × 2 columns, each core can be smaller than the two-core type coupled MCF. Therefore, when the glass rod of the same rod diameter is manufactured as a base material, the core can be formed long, and the manufacturing efficiency can be improved.

クラッド3すべてのコア2の周囲を覆う共通のクラッドである。コア2の屈折率をncoreとし、クラッド3の屈折率をncladとすると、コア2のncore>ncladとなるように構成される。Clad 3 A common clad covering the periphery of all cores 2. Assuming that the refractive index of the core 2 is n core and the refractive index of the cladding 3 is n clad , the core 2 is configured such that n core > n clad .

本実施形態において、すべてのコア2が、伝送帯域においてシングルモード伝送が可能であることが好ましい。またコア2は、すべて実質的に同一構造である(同種のコアから構成されている)ことが好ましい。ここで、実質的に同一構造とは、コア2を伝搬する光波の特性に影響がない程度に大きさ、形状、屈折率などが同一であることをいう。このようにコア2を形成することで各コアを伝搬する光が結合しやすくなり、スーパーモードの形成が容易になる。   In this embodiment, preferably, all cores 2 are capable of single mode transmission in the transmission band. The cores 2 are preferably all of substantially the same structure (composed of the same kind of core). Here, substantially the same structure means that the size, the shape, the refractive index, and the like are the same to the extent that the characteristics of the light wave propagating through the core 2 are not affected. By forming the cores 2 in this manner, light propagating through the cores is easily coupled, and the formation of the super mode is facilitated.

マルチコアファイバ1のコア2及びクラッド3を構成する媒質としては、石英系ガラス(シリカガラス)、多成分ガラス、プラスチック等が挙げられる。石英系ガラスとしては、添加物を含まない純石英ガラスと、添加物を含む石英系ガラスがある。添加物としては、Ge,Al,P,B,F,Cl,アルカリ金属等の1種又は2種以上が挙げられ、これらを石英系ガラスに添加することにより屈折率を調整することができる。   As a medium which comprises the core 2 and the clad 3 of the multi-core fiber 1, quartz system glass (silica glass), multicomponent glass, a plastics etc. are mentioned. The quartz-based glass includes pure quartz glass containing no additive and quartz-based glass containing an additive. As an additive, 1 type (s) or 2 or more types, such as Ge, Al, P, B, F, Cl, an alkali metal, are mentioned, A refractive index can be adjusted by adding these to quartz-type glass.

本実施形態に係るマルチコアファイバ1で伝送に使用される波長帯域は、特に限定されないが、Cバンド(1530〜1565nm)、Lバンド(1565〜1625nm)等が挙げられる。使用波長帯域でシングルモード動作する条件としては、正規化周波数v=2πa(ncore −nclad 1/2/λとして、v≦2.405のシングルモード動作条件を満たすことが好ましい。比屈折率差Δ=(ncore −nclad )/(2ncore )が0.05%以上で、C+Lバンドでv≦2.405が成り立つコア半径の上限はおおよそ13μmである。それぞれのコア半径でv≦2.405が成り立つΔの値は自動的に決めることができる。なお、λは波長であり、2π/λは波数kである。
また、v≧2.405となるようなaあるいはΔにおいては、LP11モード以上の高次モードの伝送損失がαLoss以上であってもよい。このとき、αLoss>0dB/mであり、例えば0.1dB/m、0.5dB/m、1.0dB/m、2.0dB/m等が挙げられる。ファイバのケーブルカットオフ波長λccとしては、例えば1530nm以下、1260nm以下、1000nm以下等が挙げられる。
The wavelength band used for transmission in the multicore fiber 1 according to the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include C band (1530-1565 nm), L band (1565-1625 nm), and the like. As a condition for single mode operation in the used wavelength band, it is preferable to satisfy the single mode operation condition of v ≦ 2.405 as normalized frequency v = 2πa (n core 2 −n clad 2 ) 1/2 / λ. The upper limit of the core radius at which the relative refractive index difference Δ = (n core 2 −n clad 2 ) / (2 n core 2 ) is 0.05% or more and v ≦ 2.405 holds in the C + L band is approximately 13 μm. The value of Δ for which v ≦ 2.405 holds at each core radius can be determined automatically. Here, λ is the wavelength, and 2π / λ is the wavenumber k 0 .
In addition, in a or Δ such that v ≧ 2.405, the transmission loss of the high-order mode higher than the LP 11 mode may be equal to or more than α Loss . At this time, α Loss > 0 dB / m, and for example, 0.1 dB / m, 0.5 dB / m, 1.0 dB / m, 2.0 dB / m and the like can be mentioned. Examples of the cable cutoff wavelength λ cc of the fiber include 1530 nm or less, 1260 nm or less, and 1000 nm or less.

なお、コア2の数及び配置は2行×2列の4つに限定されず、マルチコアファイバ1中を伝搬する光のモード数等に応じてm行×n列(m及びnは2以上の整数)のマトリックス状に配置されていればよい。この場合、行方向Xにおいて互いに隣り合う2つのコア同士の間隔より列方向Yにおいて互いに隣り合う2つのコア同士の間隔の方が広く、各コア2を伝搬する光同士がすべて強結合してスーパーモードを形成するように構成されていればよい。
またm≧3である場合、行方向Xにおいて互いに隣り合うコア同士の間隔(Λ)が実質的に一定であることが好ましい。また、n≧3である場合、列方向Yにおいて互いに隣り合うコア同士の間隔(Λ)が実質的に一定であることが好ましい。ここで、コア同士の間隔が実質的に一定とは、各コアを伝搬する光波の特性に影響がない程度に同一であることをいう。行方向Xや列方向Yの間隔を実質的に一定にすることで、スーパーモードの分布が各コアにほぼ均等に広がるため、マルチコアファイバ同士の接続などの際に好ましい。
The number and arrangement of the cores 2 are not limited to four in 2 rows × 2 columns, and m rows × n columns (m and n are 2 or more according to the number of modes of light propagating in the multicore fiber 1 etc. It may be arranged in a matrix of integers). In this case, the distance between two cores adjacent to each other in the column direction Y is wider than the distance between two cores adjacent to each other in the row direction X, and all light propagating through the cores 2 is strongly coupled It may be configured to form a mode.
When m 場合 3, it is preferable that the distance (こ と が2 ) between cores adjacent to each other in the row direction X be substantially constant. When n 3 3, it is preferable that the distance (好 ま し い2 ) between the cores adjacent to each other in the column direction Y be substantially constant. Here, that the distance between the cores is substantially constant means that they are the same to such an extent that the characteristics of the light waves propagating through the cores are not affected. By making the spacing in the row direction X and the column direction Y substantially constant, the distribution of super modes spreads almost equally in each core, which is preferable when connecting multi-core fibers or the like.

また列方向Yにおいて互いに隣り合うコア2同士の間隔(Λ)が、行方向Xにおいて互いに隣り合うコア2同士の間隔(Λ)のおよそ√3倍であることが好ましい。この場合、母材として、複数の同径のガラスロッドを最密充填配列して線引きすることで、ΛがΛの√3倍のマルチコアファイバを作製でき、複数種の径のガラスロッドを用意する必要がない。また、ΛがΛの√3倍であれば、後述するように短距離伝送においてMIMO処理を省略可能な結合型マルチコアファイバ、及び長距離伝送においてMIMO処理で容易にモード分離可能な結合型マルチコアファイバのどちらも実現できる。Further, it is preferable that the distance (Λ 2 ) between the cores 2 adjacent to each other in the column direction Y is approximately √3 times the distance (Λ 1 ) between the cores 2 adjacent to each other in the row direction X. In this case, as a base material, a glass rod of a plurality of same diameter by drawing in close-packed arrangement, lambda 2 can be prepared lambda 1 of √3 times the multi-core fiber, the glass rod of a plurality of types of diameter There is no need to prepare. Also, if Λ 2 is √ 3 times 結合1 , as described later, a coupled multi-core fiber capable of omitting MIMO processing in short distance transmission, and a coupled type capable of mode separation easily in MIMO processing in long distance transmission Both multicore fibers can be realized.

また、所定の伝送波長帯域において、伝送可能な最高次のスーパーモードの伝搬定数とクラッド3の屈折率差が0.0005以上となるようにΛとΛとの関係を設定することが好ましい。
このようにコア同士の間隔を設定することで、必要ないモードのみを確実にカットオフすることができ、より確実にMIMO処理を省略することができる。
Further, it is preferable to set the relationship between Λ 1 and Λ 2 so that the transmission difference of the highest order supermode that can be transmitted and the refractive index difference of the cladding 3 is 0.0005 or more in a predetermined transmission wavelength band. .
By setting the interval between cores in this manner, only the unnecessary mode can be cut off with certainty, and MIMO processing can be more reliably omitted.

また、所定の伝送波長帯域において、伝送に用いるモード群間の伝搬定数の差が0.0005以上となるようにΛとΛとの関係を設定することが好ましい。
このようにコア同士の間隔を設定することで、各モード群に含まれる少数のモードに対して別々にMIMO処理を行うことができ、MIMO処理の負荷をより削減することができる。さらに、各モード群がそれぞれ1つのモードのみを含むように定義する場合には、上記の関係を設定することでMIMO処理が不要となる。
Further, in a predetermined transmission wavelength band, it is preferable to set the relationship between よ う1 and 伝 搬2 so that the difference in propagation constant between mode groups used for transmission is 0.0005 or more.
By setting the interval between cores in this manner, MIMO processing can be performed separately for a small number of modes included in each mode group, and the load of MIMO processing can be further reduced. Furthermore, in the case where each mode group is defined to include only one mode, setting the above relationship eliminates the need for MIMO processing.

第2実施形態
図2A、図2Bは第2実施形態に係る、それぞれマルチコアファイバ1A、1Bの長手方向に垂直な断面図を示す。図2Aは2行×2列のコア2が形成される結合コア領域4が2つある場合であり、図2Bは2行×2列のコア2が形成される結合コア領域4が4つある場合である。
なお、マルチコアファイバ1A、1Bでは、マルチコアファイバ1に対して2行×2列のコア2が形成される結合コア領域4の数が異なる。そのため、以降の説明において、すでに説明したものと共通する構成については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
Second Embodiment FIGS. 2A and 2B show cross-sectional views perpendicular to the longitudinal direction of multi-core fibers 1A and 1B, respectively, according to a second embodiment. FIG. 2A shows the case where there are two bonded core regions 4 in which the core 2 of 2 rows × 2 columns is formed, and FIG. 2B shows that there are four bonded core regions 4 in which the cores 2 of 2 rows × 2 columns are formed. That's the case.
In the multicore fibers 1A and 1B, the number of coupled core regions 4 in which the cores 2 of 2 rows × 2 columns are formed with respect to the multicore fiber 1 is different. Therefore, in the following description, the same reference numerals are given to components common to those described above, and redundant description will be omitted.

図2Aでは、マルチコアファイバ1Aが、クラッド3中に2行×2列のコア2が形成される結合コア領域4を2つ有する。2つの結合コア領域4は、それぞれの領域を伝搬する光同士がそれぞれ非結合となるように距離を空けて行方向Xに並べて配置される。
また、同様に図2Bでは、マルチコアファイバ1Aが、クラッド3中に2行×2列のコア2が形成される結合コア領域4を4つ有する。4つの結合コア領域4は、それぞれの領域を伝搬する光同士がそれぞれ非結合となるようにそれぞれ距離を空けて2行×2列のマトリックス状に配置される。また、各結合コア領域4の間にクラッド3よりも屈折率の低い領域を設けて結合コア領域4間の結合を抑えるような構造としても良い。
In FIG. 2A, the multi-core fiber 1A has two coupled core regions 4 in which 2 rows × 2 columns of cores 2 are formed in the cladding 3. The two coupled core regions 4 are arranged side by side in the row direction X with a distance such that the lights propagating in the respective regions become uncoupled.
Similarly, in FIG. 2B, the multi-core fiber 1A has four coupled core regions 4 in which 2 rows × 2 columns of cores 2 are formed in the cladding 3. The four coupled core regions 4 are arranged in a matrix of 2 rows × 2 columns at a distance, respectively, so that the lights propagating in the respective regions become uncoupled to each other. In addition, it is possible to provide a region having a refractive index lower than that of the cladding 3 between the respective coupling core regions 4 so as to suppress the coupling between the coupling core regions 4.

マルチコアファイバ1A、1Bにおいては、結合コア領域4では、行方向Xにおいて互いに隣り合う2つのコア同士の間隔より列方向Yにおいて互いに隣り合う2つのコア同士の間隔の方が広い。そして、行方向X及び列方向Yの両方向において各コア2を伝搬する光同士が強結合してスーパーモードを形成するように構成される。そして、それぞれの結合コア領域4は、それぞれの領域を伝搬する光同士がそれぞれ非結合となるように互いに距離を空けて配置される。
このような構成を有することにより、1本のマルチコアファイバに対するモード多重度を増加させることができる。例えば、各結合コア領域4を伝搬可能なモードがLP01−likeモード,LP11a−likeモードである場合、マルチコアファイバ1Aではモード多重度を4にすることができ、マルチコアファイバ1Bではモード多重度を8にすることができる。
In the multi-core fibers 1A and 1B, in the coupling core region 4, the distance between two cores adjacent to each other in the column direction Y is wider than the distance between two cores adjacent to each other in the row direction X. Then, light propagating through each core 2 in both the row direction X and the column direction Y is strongly coupled to form a super mode. The respective coupling core regions 4 are arranged at a distance from each other so that the lights propagating in the respective regions become non-coupled to each other.
By having such a configuration, it is possible to increase the mode multiplicity for one multi-core fiber. For example, when the mode capable of propagating through each coupled core region 4 is LP 01 -like mode and LP 11a -like mode, the mode multiplicity can be set to 4 in the multicore fiber 1A, and the mode multiplicity in the multicore fiber 1B Can be eight.

なお、結合コア領域4を構成するコア2の数及び配置については第1実施形態のコア2の数及び配置と同様に限定されない。
また、結合コア領域4の数及び配置は、それぞれの領域を伝搬する光同士が非結合となるように配置されていれば限定されない。
The number and arrangement of the cores 2 constituting the coupling core region 4 are not limited to the same as the number and arrangement of the cores 2 in the first embodiment.
Further, the number and the arrangement of the coupled core regions 4 are not limited as long as the lights propagating in the respective regions are arranged so as not to be coupled.

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
本発明のMCFは、光伝送路、光導波路、光ケーブル等に使用される光ファイバの一部又は全部として用いることができる。光ケーブルは、本発明のMCFを少なくとも一部に有することが好ましい。
Although the present invention has been described above based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
The MCF of the present invention can be used as a part or all of an optical fiber used for an optical transmission line, an optical waveguide, an optical cable or the like. The optical cable preferably has at least a part of the MCF of the present invention.

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、本実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples. The present invention is not limited to only this embodiment.

実施例では、上述の第1実施形態に記載される4コアC−MCFであるマルチコアファイバ1の構成を用いた。すべてのコア2が同種でかつシングルモード動作するように構成した場合、4つのスーパーモードLP01−likeモード、LP11a−likeモード、LP11b−likeモード、LP21−likeモードの伝搬定数は以下の式で与えられる。In the example, the configuration of the multi-core fiber 1 which is the four-core C-MCF described in the first embodiment described above is used. When all cores 2 are configured to operate in the same kind and in single mode, the propagation constants of the four super mode LP 01 -like mode, LP 11a -like mode, LP 11b -like mode, and LP 21 -like mode are as follows: It is given by the formula of

ここで、βは非結合時の伝搬定数であり、κ1は行方向Xのコア2間のモード結合係数であり、κは列方向Yのコア2間のモード結合係数であり、κは対角のコア2間のモード結合係数である。Here, β 0 is a non-coupling propagation constant, κ 1 is a mode coupling coefficient between cores 2 in the row direction X, and κ 2 is a mode coupling coefficient between cores 2 in the column direction Y, κ 3 Is a mode coupling coefficient between diagonal cores 2.

第1実施例
スーパーモードの伝搬定数neffと列方向Yのコア間距離Λとの関係からLP11b−likeモード、LP21−likeモードがカットオフとなる構成を調査した。
コア半径a=2.5μm、比屈折率差Δ=0.35%、nclad=1.45、Λ=5.0μm、伝搬する光の波長を1550nmとして、上記(1)式及び有限要素法(FEM)の両方で算出したスーパーモードの伝搬定数neffと列方向Yのコア間距離Λとの関係を図3に示す。
First Example From the relationship between the propagation constant n eff of the super mode and the inter-core distance Λ 2 in the column direction Y, a configuration in which the LP 11b -like mode and the LP 21 -like mode are cut off was investigated.
Core radius a = 2.5 μm, relative refractive index difference Δ = 0.35%, n clad = 1.45, Λ 1 = 5.0 μm, the wavelength of propagating light is 1550 nm, and the above equation (1) and finite elements The relationship between the supermode propagation constant n eff calculated by both methods (FEM) and the inter-core distance Λ 2 in the column direction Y is shown in FIG.

図3に示すように、上記(1)式を用いた結果と有限要素法(FEM)を用いた結果はおおよそ一致した。なお、完全に一致しない理由としては、強結合時を考慮していないことや上記(1)式が単純な2コアモデルの結合係数の計算を用いたことが挙げられる。
図3からわかるように、ΛとΛとの差が広くなるほど、LP01−likeモードとLP11a−likeモードとの伝搬定数neffの差は小さくなった。一方、ΛとΛとの差が広くなるほど、LP11a−likeモードとLP11b−likeモードとの伝搬定数neffの差は大きくなった。そして、Λがおよそ8μm(Λの1.6倍)以上でLP11b−likeモード及びLP21−likeモードの伝搬定数がクラッドの伝搬定数より小さくなった。またこのとき、伝送可能な最高次のスーパーモードであるLP11a−likeモードの伝搬定数とクラッドの屈折率差が0.0005以上と十分大きく、LP11b−likeモード及びLP21−likeモードのみをカットオフ可能であることがわかった。さらに特に、Λが10μm(Λの2倍)程度より小さければ、LP01−likeモードとLP11a−likeモードとの伝搬定数の差も十分に大きく短距離伝送であればMIMO処理等によるモードの分離も不要であると考えられる。特に、Λ=8.66μm(Λの√3倍)の場合、LP11b−likeモード及びLP21−likeモードについてカットオフできかつMIMO処理も省略可能である。Λ=√3Λであれば、7つの同径のガラスロッドを最密充填配列して線引きすることで作製可能であり、製造上のメリットもあり好ましいことがわかった。
As shown in FIG. 3, the result using the above equation (1) and the result using the finite element method (FEM) roughly coincided. In addition, as a reason which does not correspond completely, the thing which did not consider at the time of strong coupling, and having said that Formula (1) used calculation of the coupling coefficient of a simple 2 core model is mentioned.
As can be seen from FIG. 3, as the difference between Λ 1 and Λ 2 increases, the difference between the propagation constants n eff of the LP 01 -like mode and the LP 11 a -like mode decreases. On the other hand, the larger the difference between Λ 1 and Λ 2 , the larger the difference between the propagation constants n eff of the LP 11a -like mode and the LP 11b -like mode. The propagation constant of the LP 11b -like mode and LP 21 -like mode lambda 2 is approximately 8 [mu] m (lambda 1 of 1.6 times) or more is smaller than the propagation constants of the cladding. At this time, the difference between the propagation constant of the LP 11a -like mode, which is the highest order supermode that can be transmitted, and the refractive index of the cladding is sufficiently large, 0.0005 or more, and only the LP 11b -like mode and the LP 21 -like mode are selected. It turned out that it is possible to cut off. By More particularly, lambda if 2 is less than (2 × lambda 1) degree 10μm, LP 01 -like mode and LP 11a -like mode MIMO process if the difference is also sufficiently large short distance transmission propagation constant between such Mode separation is also considered unnecessary. In particular, in the case of 8.6 2 = 8.66 μm (√3 times Λ 1 ), the LP 11 b -like mode and the LP 21 -like mode can be cut off, and MIMO processing can be omitted. It was found that if Λ 2 = √3 作 製1, it can be produced by close-packing arraying and drawing of seven glass rods of the same diameter, which is preferable because it has merits in manufacturing.

図3の構造(Λ=8.66μm)に基づいて、4コアC−MCFを作製し、その、伝播モードを観察するために、S測定を行った。ここでは、22mの長さの4コアC−MCFを測定した。4コアC−MCFの励振のために、シングルモードファイバ(SMF)を接合した。波長1.55μmにおいて計算した、LP01−likeモードとLP11a−likeモードの実効断面積(Aeff)は、それぞれ177μm、165μmであることから、通常のSMFよりもAeffの大きいSMF(波長1.55μm)を用いた。
近視野画像は、波長可変レーザー(TLS:tunable laser source)を用いた波長掃引(1.953GHzの波長間隔で、1.547μm〜1.553μm)中に、近赤外(NIR:near-infrared)カメラを用いて記録した。TLSとカメラは、コンピュータで同時に制御した。
Based on the structure of FIG. 3 (Λ 2 = 8.66 μm), a 4-core C-MCF was prepared, and S 2 measurement was performed to observe its propagation mode. Here, a 4-core C-MCF of 22 m in length was measured. A single mode fiber (SMF) was spliced to excite 4-core C-MCF. Calculated at the wavelength 1.55 .mu.m, LP 01 effective area of -like mode and LP 11a -like mode (A eff), respectively 177 .mu.m 2, since it is 165 .mu.m 2, greater SMF of A eff than normal SMF (Wavelength 1.55 μm) was used.
The near-field image is near-infrared (NIR) during wavelength sweep (1.547 μm to 1.553 μm at a wavelength interval of 1.953 GHz) using a tunable laser source (TLS). Recorded using a camera. The computer controlled TLS and the camera simultaneously.

図4に記録された画像のスペクトルのフーリエ変換結果を示す。0ps及び86ps(3.91ns/km)における群遅延時間差(DGD:differential group delay)の2つのピークが明瞭に観察される。図5に示すように、2つのピークにおけるビームプロファイルは、LP01−likeモードとLP11a−likeモードが共に伝播したことを示している。高次LP01−likeモードと高次LP11a−likeモードは観察されないため、それらはカットオフ波長を下回っていると考えられる。フーリエ変換を計算することで得られた、LP11a−likeモードのマルチパス干渉(MPI:multi-pass interference)は、−26.5dBであった。
さらに、図6に示すように、2つの伝播モード間のクロストーク(XT)を、インパルス応答(IR)測定を行うことで測定した。
The Fourier-transform result of the spectrum of the image recorded on FIG. 4 is shown. Two peaks of differential group delay (DGD) at 0 ps and 86 ps (3.91 ns / km) are clearly observed. As shown in FIG. 5, the beam profiles at the two peaks indicate that the LP 01 -like mode and the LP 11a -like mode were both propagated. Since the high order LP 01 -like mode and the high order LP 11a -like mode are not observed, they are considered to be below the cutoff wavelength. Obtained by calculating the Fourier transform, the multi-path interference of LP 11a -like mode (MPI: multi-pass interference) was -26.5DB.
Furthermore, as shown in FIG. 6, crosstalk (XT) between two propagation modes was measured by performing impulse response (IR) measurement.

光変調器及びフォトディテクタ(PD)を備えるベクトルネットワークアナライザを用いて、1km長の4コアC−MCFのIRを測定した。TLS及び光変調器はPMFに接続されている。4コアC−MCFを励起するために、S測定に用いたものと同じSMFを用いた。図6は、波長1.55μmにおけるIR測定結果を示す。
規格化DGDの値が0のところでは、LP01−likeモードが現れている。また、LP01−likeモードとLP11a−likeモードの間のXTは、規格化DGDの値が0〜1の間で「ステップ」状に現れている。IR測定によって、2つのモード間のDGDは、3.93ns/kmであり、S測定によって得られた結果と一致することがわかる。
The IR of a 1 km long 4-core C-MCF was measured using a vector network analyzer equipped with a light modulator and a photodetector (PD). The TLS and light modulators are connected to the PMF. To excite the 4-core C-MCF, using the same SMF as used for S 2 measurements. FIG. 6 shows the results of IR measurement at a wavelength of 1.55 μm.
The LP 01 -like mode appears when the value of the normalized DGD is zero. In addition, XT between the LP 01 -like mode and the LP 11a -like mode appears as a “step” like when the value of the normalized DGD is between 0 and 1. The IR measurement shows that the DGD between the two modes is 3.93 ns / km, which is consistent with the results obtained by the S 2 measurement.

図6の破線は、理論的なIRのモデルによって計算されたフィッティングカーブを表している。図6から、パワー結合係数は、約4.1×10−6/mであると推定された。従って、XTは約−24dB/kmと見積もられる。
図7は、C+Lバンドの波長帯域で、XTを3回測定した結果を示す。測定されたXTは、C+Lバンド内全体で、−23dB/km未満であった。MIMO処理が不要な短距離伝送を実現する上で十分低いXTであることがわかる。
以上の結果により、本実施例によって、MIMO処理が不要な短距離伝送が可能であることがわかる。
The dashed line in FIG. 6 represents the fitting curve calculated by the theoretical IR model. From FIG. 6, the power coupling coefficient was estimated to be about 4.1 × 10 −6 / m. Therefore, XT is estimated to be about -24 dB / km.
FIG. 7 shows the result of measuring XT three times in the wavelength band of C + L band. The measured XT was less than -23 dB / km throughout the C + L band. It can be seen that XT is sufficiently low to realize short distance transmission where MIMO processing is unnecessary.
From the above results, it can be understood that short distance transmission which does not require MIMO processing is possible according to this embodiment.

図8は、本実施例においてΛ=8.66μmとした際の、(a)各コアの屈折率分布、(b)LP01−likeモードのFEM電界分布、(c)LP11a−likeモードのFEM電界分布を示す。
図8(b)及び図8(c)に示されるFEM電界分布から、本実施例の構成で各コアが強結合しLP01−likeモード及びLP11a−likeモードのスーパーモードを形成可能であることがわかった。ここで、本実施例と同程度の実効屈折率差を有する2コア型(2行×1列)のC−MCFを比較例として、波長1550nmにおける各特性を比較した結果を以下の表1に示す。
FIG. 8 shows (a) refractive index distribution of each core, (b) FEM electric field distribution of LP 01 -like mode, and (c) LP 11a -like mode when 実 施2 = 8.66 μm in this example. The FEM electric field distribution of
From the FEM electric field distribution shown in FIGS. 8 (b) and 8 (c), each core can be strongly coupled to form the LP 01 -like mode and the LP 11a -like mode super mode in the configuration of this embodiment. I understood it. Here, Table 1 below shows the results of comparing the characteristics at a wavelength of 1550 nm using C-MCF of a two-core type (2 rows × 1 column) having an effective refractive index difference similar to that of this example as a comparative example. Show.

表1より、LP01−likeモードならびにLP11a−likeモードの実効断面積は実施例と比較例とでほぼ同等であることが分かる。しかしながら、比較例では次のモードが発生し、その実効屈折率のクラッドとの差は0.0005以上であることが分かる。From Table 1, it can be seen that the effective cross sections of the LP 01 -like mode and the LP 11a -like mode are substantially the same in the example and the comparative example. However, in the comparative example, the following mode occurs, and it is understood that the difference between the effective refractive index and the cladding is 0.0005 or more.

図9は、比較例における(a)各コアの屈折率分布、(b)LP01−likeモードのFEM電界分布、(c)LP11a−likeモードのFEM電界分布、(d)次のモードのFEM電界分布を示す。
図9(d)に示す通り、次のモードは各コアのLP11モードが結合して生じる。このように各コアの高次モードが結合して生じるスーパーモードは、電磁界分布の節が各コアの中心に存在するために、各コアが基本モードのみで結合して生じるスーパーモードに比べて、ファンイン/ファンアウトデバイスのような入出力デバイスを用いてモードを励振ならびに受光することが難しくなる。加えて、このような高次モードを使用しないように通信システムを構成した場合であっても、入出力部のわずかな軸ずれなどによってこのような高次モードが励振されてしまい、受光側でノイズとなる場合がある。従って、本実施例の構成を用いることで、より安定したモードの励振ならびに受光が行える。さらに、本実施例では比較例に比べてコア部分の総面積が少ないため、同じロッド径のガラスロッドを母材として作製する場合はコアを長く形成することができ、作製効率を向上することができる。
FIG. 9 shows (a) refractive index distribution of each core in a comparative example, (b) FEM electric field distribution of LP 01 -like mode, (c) FEM electric field distribution of LP 11a- like mode, and (d) next mode The FEM electric field distribution is shown.
As shown in FIG. 9D, the next mode is generated by combining the LP 11 modes of the respective cores. As described above, the super modes generated by coupling the higher order modes of the cores are compared to the super modes generated by coupling the respective cores in only the fundamental mode because the nodes of the electromagnetic field distribution exist at the centers of the cores. It becomes difficult to excite and receive modes using input / output devices such as fan-in / fan-out devices. In addition, even when the communication system is configured not to use such high-order modes, such high-order modes are excited by a slight axis deviation of the input and output parts, etc. It may be noise. Therefore, by using the configuration of this embodiment, more stable mode excitation and light reception can be performed. Furthermore, since the total area of the core portion is smaller in this embodiment than in the comparative example, the core can be formed long when a glass rod of the same rod diameter is manufactured as a base material, and the manufacturing efficiency can be improved. it can.

第2実施例
スーパーモードの伝搬定数neffと列方向Yのコア間距離Λとの関係から4モードを2つのモード群の伝送として扱える構成を調査した。
コア半径a=4.0μm、比屈折率差Δ=0.35%,nclad=1.45、Λ=8.0μm、伝搬する光の波長を1550nmとして、上記(1)式及び有限要素法(FEM)の両方で算出したスーパーモードの伝搬定数neffと列方向Yのコア間距離Λとの関係を図11に示す。
Second Embodiment From the relationship between the propagation constant n eff of the super mode and the inter-core distance Λ 2 in the column direction Y, a configuration in which four modes can be handled as transmission of two mode groups was investigated.
Core radius a = 4.0 μm, relative refractive index difference Δ = 0.35%, n clad = 1.45, Λ 1 = 8.0 μm, the wavelength of the propagating light is 1550 nm, and the above equation (1) and finite elements The relationship between the supermode propagation constant n eff calculated by both methods (FEM) and the inter-core distance Λ 2 in the column direction Y is shown in FIG.

図10に示すように、本実施例でも上記(1)式を用いた結果と有限要素法(FEM)を用いた結果はおおよそ一致した。
図10からわかるように、ΛとΛとの差が広くなるほど、LP01−likeモードとLP11a−likeモードとの伝搬定数neffの差は小さくなった。また、ΛとΛとの差が広くなるほど、LP11b−likeモードとLP21−likeモードとの伝搬定数neffの差も小さくなった。そして、Λがおよそ13μm(Λの1.6倍)以上で、LP01−likeモードとLP11a−likeモードとの伝搬定数がおおよそ同じになり、LP11b−likeモードとLP21−likeモードとの伝搬定数ともおおよそ同じになった。また、Λがおよそ13μm(Λの1.6倍)以上で、LP11a−likeモードとLP11b−likeモードとの伝搬定数の差が0.0005以上と十分大きくなった。従って、ΛがΛの1.6倍以上であれば、LP01−likeモードとLP11a−likeモードとで構成されるモード群と、LP11b−likeモードとLP21−likeモードとで構成されるモード群との2つのモード群の伝送として扱えると考えられる。従って、各モード群に含まれる2つのモードに対して別々にMIMO処理を行うことができ、MIMO処理の行列サイズをより削減することができ、負荷の削減につながる。特に、Λ=13.86μm(Λの√3倍)の場合、2つのモード群の伝送として扱え、かつ上述のように7つの同径のガラスロッドを最密充填配列して線引きすることで作製可能であり、製造上のメリットもあり好ましいことがわかった。
As shown in FIG. 10, the result using the above equation (1) and the result using the finite element method (FEM) were almost the same in this example as well.
As can be seen from FIG. 10, the larger the difference between Λ 1 and Λ 2 , the smaller the difference between the propagation constants n eff of the LP 01 -like mode and the LP 11a- like mode. Further, as the difference between Λ 1 and Λ 2 increases, the difference between the propagation constants n eff of the LP 11 b -like mode and the LP 21 -like mode also decreases. Then, at lambda 2 is approximately 13 .mu.m (lambda 1 of 1.6 times) or more, the propagation constant of the LP 01 -like mode and LP 11a -like mode becomes approximately the same, LP 11b -like mode and LP 21 -like The propagation constant with the mode was approximately the same. Further, in lambda 2 is approximately 13 .mu.m (lambda 1.6 times the 1) above, the difference in propagation constant between the LP 11a -like mode and LP 11b -like mode becomes 0.0005 sufficiently large. Therefore, if the lambda 2 is lambda 1 of 1.6 times or more, and composed of mode group in the LP 01 -like mode and LP 11a -like mode, the LP 11b -like mode and LP 21 -like mode It can be considered that it can be handled as transmission of two mode groups with the configured mode group. Therefore, MIMO processing can be performed separately for the two modes included in each mode group, and the matrix size of the MIMO processing can be further reduced, which leads to a reduction in load. In particular, in the case of 3.8 2 = 13.86 μm (Λ3 times え1 ), it can be treated as a transmission of two mode groups, and as described above, a close-packed arrangement and drawing of seven equal diameter glass rods It was found that it is possible to produce it and that it is preferable because it has manufacturing merits.

以上、本発明のマルチコアファイバについて説明してきたが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   As mentioned above, although the multi-core fiber of this invention was demonstrated, this invention is not limited to said example, It can change suitably in the range which does not deviate from the meaning of invention.

1…マルチコアファイバ、2…コア、3…クラッド、4…結合コア領域   1 ... multi-core fiber, 2 ... core, 3 ... cladding, 4 ... coupled core region

Claims (11)

光ファイバの長手方向における断面において、m行×n列(m,nは2以上の整数)のマトリックス状に配置された複数のコアを備え、
行方向において互いに隣り合う2つのコア同士の間隔より列方向において互いに隣り合う2つのコア同士の間隔の方が広く、
前記行方向及び前記列方向の両方向において各コアを伝搬する光同士が強結合してスーパーモードを形成するように構成される、マルチコアファイバ。
And a plurality of cores arranged in a matrix of m rows and n columns (m and n are integers of 2 or more) in a cross section in the longitudinal direction of the optical fiber,
The distance between two cores adjacent to each other in the column direction is wider than the distance between two cores adjacent to each other in the row direction,
A multi-core fiber configured such that light propagating in each core in both the row direction and the column direction is strongly coupled to form a super mode.
n≧3の場合に、前記行方向において互いに隣り合うコア同士の間隔が実質的に一定である、請求項1に記載のマルチコアファイバ。   The multi-core fiber according to claim 1, wherein when n 3 3, the spacing between cores adjacent to each other in the row direction is substantially constant. m≧3の場合に、前記列方向において互いに隣り合うコア同士の間隔が実質的に一定である、請求項1又は2に記載のマルチコアファイバ。   The multi-core fiber according to claim 1 or 2, wherein when m 3 3, the distance between cores adjacent to each other in the row direction is substantially constant. m行×n列のマトリックス状に配置された前記複数のコアが実質的に同一構造である、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載のマルチコアファイバ。   The multi-core fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of cores arranged in a matrix of m rows x n columns have substantially the same structure. 所定の伝送波長帯域において、m行×n列のマトリックス状に配置された前記複数のコアがそれぞれシングルモードで動作するように構成される、請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載のマルチコアファイバ。   The plurality of cores arranged in a matrix of m rows by n columns in a predetermined transmission wavelength band are configured to operate in a single mode. Multicore fiber. 所定の伝送波長帯域において、伝送可能な最高次のスーパーモードの伝搬定数とクラッドの屈折率差が0.0005以上であるように構成される、請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載のマルチコアファイバ。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein in the predetermined transmission wavelength band, the difference between the propagation constant of the highest order supermode that can be transmitted and the refractive index of the cladding is 0.0005 or more. Multicore fiber described. 所定の伝送波長帯域において、伝送に用いるモード群間の伝搬定数の差が0.0005以上であるように構成される、請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載のマルチコアファイバ。   The multi-core fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein in the predetermined transmission wavelength band, the difference in propagation constant between mode groups used for transmission is 0.0005 or more. 前記列方向において互いに隣り合うコア同士の間隔が、前記行方向において互いに隣り合うコア同士の間隔のおよそ√3倍である、請求項1〜7のうちのいずれか一項に記載のマルチコアファイバ。   The multi-core fiber according to any one of claims 1 to 7, wherein an interval between cores adjacent to each other in the column direction is approximately √3 times an interval between cores adjacent to each other in the row direction. n=2である、請求項1及び3〜8のうちのいずれか一項に記載のマルチコアファイバ。   The multi-core fiber according to any one of claims 1 and 3 to 8, wherein n = 2. m=2である、請求項1,2,及び4〜8のうちのいずれか一項に記載のマルチコアファイバ。   The multi-core fiber according to any one of claims 1, 2, and 4-8, wherein m = 2. m行×n列(m,nは2以上の整数)のマトリックス状に配置された前記複数のコアが形成される領域を複数有し、
前記複数の領域は、それぞれの領域を伝搬する光同士がそれぞれ非結合となるように配置される、請求項1〜10のうちのいずれか一項に記載のマルチコアファイバ。
a plurality of regions in which the plurality of cores are arranged in a matrix of m rows and n columns (m and n are integers of 2 or more);
The multi-core fiber according to any one of claims 1 to 10, wherein the plurality of regions are arranged such that lights propagating in the respective regions are uncoupled from each other.
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