JP7172634B2 - マルチコア光ファイバ及び設計方法 - Google Patents
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Description
長手方向に沿って正方格子状に配置された半径aの単峰型屈折率分布の4個のコアと、
前記コアの外周部に、前記コアとの比屈折率差の絶対値がΔとなる、前記コアより屈折率が低く、直径が125±1μmであるクラッド領域と、
を有するマルチコア光ファイバであって、
波長1310nmにおけるモードフィールド径(MFD)が8.2~9.6μmであり、
波長1625nmにおける曲げ半径30mmでの曲げ損失が0.1dB/100turn以下であり、
カットオフ波長が1260nm以下であり、
前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離(OCT)、前記コアの間隔の最小値Λ、及び波長1310nmにおけるMFDの関係が数C1を満たすように、4個の前記コアが配置され、前記コアの半径a及び前記コアと前記クラッド領域との比屈折率差Δが設定されていることを特徴とする。
長手方向に沿って正方格子状に配置された半径aの単峰型屈折率分布の4個のコアと、
前記コアの外周部に、前記コアとの比屈折率差の絶対値がΔとなる、前記コアより屈折率が低く、直径が125±1μmであるクラッド領域と、
を有するマルチコア光ファイバであって、
波長1550nmにおけるモードフィールド径MFDが9~12μmであり、
波長1625nm、曲げ半径30mmにおける曲げ損失が0.1dB/100turn以下であり、
カットオフ波長が1530nm以下であり、
前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離(OCT)、前記コアの間隔の最小値Λ、及び波長1550nmにおけるMFDの関係が数C4を満たすように、4個の前記コアが配置され、前記コアの半径a及び前記コアと前記クラッド領域との比屈折率差Δが設定されていることを特徴とする。
第1のマルチコア光ファイバの場合、
前記コアの任意のコアが他のコアから受ける波長1625nmにおける単位長のクロストークの合計値XTと波長1310nmにおけるMFDとの関係が数C2を満たすこと、又は、前記コアの任意のコアが他のコアから受ける波長1360nmにおける単位長のクロストークの合計値XTと波長1310nmにおけるMFDとの関係が数C3を満たすことを特徴とする。
前記コアの任意のコアが他のコアから受ける波長1625nmにおける単位長のクロストークの合計値XTと波長1550nmにおけるMFDとの関係が数C5を満たすこと、又は、前記コアの任意のコアが他のコアから受ける波長1565nmにおける単位長のクロストークの合計値XTと波長1550nmにおけるMFDとの関係が数C6を満たすことを特徴とする。
本発明に係るマルチコア光ファイバの設計方法は、
前記マルチコア光ファイバに要求されるカットオフ波長、及び前記コアの任意のコアが他のコアから受ける単位長のクロストークの合計値XTを決定する仕様決定手順と、
前記仕様決定手順で決定したカットオフ波長が1260nm以下、且つ前記単位長のクロストークの合計値XTが波長1625nmにおける値である場合、数C2で、
前記仕様決定手順で決定したカットオフ波長が1260nm以下、且つ前記単位長のクロストークの合計値XTが波長1360nmにおける値である場合、数C3で、
波長1310nmにおけるモードフィールド径(MFD)を計算する第1MFD算出手順と、
前記第1MFD算出手順で計算したMFDを数C1に代入して前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離(OCT)及び前記コアの間隔の最小値Λを計算する第1構造算出手順と、
前記仕様決定手順で決定したカットオフ波長が1530nm以下、且つ前記単位長のクロストークの合計値XTが波長1625nmにおける値である場合、数C5で、
前記仕様決定手順で決定したカットオフ波長が1530nm以下、且つ前記単位長のクロストークの合計値XTが波長1565nmにおける値である場合、数C6で、
波長1550nmにおけるモードフィールド径(MFD)を計算する第2MFD算出手順と、
前記第2MFD算出手順で計算したMFDを数C4に代入して前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離(OCT)及び前記コアの間隔の最小値Λを計算する第2構造算出手順と、
を行う。
(式1)
MFD/2a≒0.65+1.619V-1.5+2.879V-6 (1)
ここで、Vは規格化周波数で、コア半径a、コアの屈折率n1、クラッドの屈折率n2、波長λを用いて、
V≡2πa/λ(n1 2-n2 2)0.5
で定義される。
実施形態1として第1のマルチコア光ファイバについて説明する。
MCFではコア中心からクラッド外周までの最小距離(OCT)を適切に設定し、過剰損失αcを十分に抑制する必要がある。αcは長波長側で増加する傾向があり、一般に、使用する上限波長で0.01dB/km以下であることが好ましい。図3に波長1310nmにおけるMFDとOCTの関係を示す。ここでは、一例として使用波長帯域を1260nm~1625nmとした。即ち、カットオフ波長を1260nm、波長1625nmにおけるαcを0.01dB/km以下とすることとした。また、曲げ損失は既存のSMFと同等とし、波長1625nmの曲げ半径30mmにおける値が0.1dB/100turn以下となるようにした。
(式2)
OCT≧3.73MFD+3.43 (2)
(式3)
Λ≦-5.28MFD+83.54 (3)
前記コアの外周部に、前記コアとの比屈折率差の絶対値がΔとなる、前記コアより屈折率が低く、直径が125±1μmであるクラッド領域と、
を有するマルチコア光ファイバであって、
波長1310nmにおけるモードフィールド径(MFD)が8.2~9.6μmであり、
波長1625nmにおける曲げ半径30mmでの曲げ損失が0.1dB/100turn以下であり、
カットオフ波長が1260nm以下であり、
前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離(OCT)、前記コアの間隔の最小値Λ、及び波長1310nmにおけるMFDの関係が数(2)及び式(3)を満たすように、4個の前記コアが配置され、前記コアの半径a及び前記コアと前記クラッド領域との比屈折率差Δが設定されていることを特徴とする。
(式4)
XT≦27.0MFD-251.8 (4)
XT+10log(L)
で与えられる。
(式5)
XT≦33.7MFD-342.3 (5)
実施形態2として第2のマルチコア光ファイバについて説明する。
本MCFは、カットオフ波長を1530nmとした場合である。図5に波長1550nmにおけるMFDとOCTの関係を示す。ここで、一例として使用波長帯域を1530nm~1625nmとした。即ち、カットオフ波長を1530nm、波長1625nmにおけるαcを0.01dB/km以下とすることとした。また、曲げ損失は既存のSMFと同等とし、波長1625nmの曲げ半径30mmにおける値が0.1dB/100turn以下となるようにした。
(式6)
OCT≧2.82MFD+3.7 (6)
(式7)
Λ≦-3.99MFD+83.15 (7)
前記コアの外周部に、前記コアとの比屈折率差の絶対値がΔとなる、前記コアより屈折率が低く、直径が125±1μmであるクラッド領域と、
を有するマルチコア光ファイバであって、
波長1550nmにおけるモードフィールド径MFDが9~12μmであり、
波長1625nm、曲げ半径30mmにおける曲げ損失が0.1dB/100turn以下であり、
カットオフ波長が1530nm以下であり、
前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離(OCT)、前記コアの間隔の最小値Λ、及び波長1550nmにおけるMFDの関係が数(6)及び式(7)を満たすように、4個の前記コアが配置され、前記コアの半径a及び前記コアと前記クラッド領域との比屈折率差Δが設定されていることを特徴とする。
(式8)
XT≦24.6MFD-294.4 (8)
(式9)
XT≦26.0MFD-315.8 (9)
図7は、実施形態1と2で説明したMCFの設計方法を説明するフローチャートである。本設計方法は、
前記マルチコア光ファイバに要求されるカットオフ波長、及び前記コアの任意のコアが他のコアから受ける単位長のクロストークの合計値XTを決定する仕様決定手順S01と、
仕様決定手順S01で決定したカットオフ波長が1260nm以下(ステップS02で1260nm以下)、且つ前記単位長のクロストークの合計値XTが波長1625nmにおける値である場合、式(4)で、
仕様決定手順S01で決定したカットオフ波長が1260nm以下(ステップS02で1260nm以下)、且つ前記単位長のクロストークの合計値XTが波長1360nmにおける値である場合、式(5)で、
波長1310nmにおけるモードフィールド径(MFD)を計算する第1MFD算出手順S03と、
第1MFD算出手順S03で計算したMFDを式(2)と式(3)に代入して前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離(OCT)及び前記コアの間隔の最小値Λを計算する第1構造算出手順S04と、
仕様決定手順S01で決定したカットオフ波長が1530nm以下(ステップS02で1530nm以下)、且つ前記単位長のクロストークの合計値XTが波長1625nmにおける値である場合、式(8)で、
仕様決定手順S01で決定したカットオフ波長が1530nm以下(ステップS02で1530nm以下)、且つ前記単位長のクロストークの合計値XTが波長1565nmにおける値である場合、式(9)で、
波長1550nmにおけるモードフィールド径(MFD)を計算する第2MFD算出手順S06と、
第2MFD算出手順S06で計算したMFDを式(6)と式(7)に代入して前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離(OCT)及び前記コアの間隔の最小値Λを計算する第2構造算出手順S07と、
を行うことを特徴とする。
本設計方法は、さらに、第1MFD算出手順S03もしくは第2MFD算出手順S06で計算したMFDを式(1)に代入してコア半径aと比屈折率差Δを計算する(ステップS05、S08)。
12:クラッド領域
Claims (1)
- 長手方向に沿って正方格子状に配置された半径aの単峰型屈折率分布の4個のコアと、
前記コアの外周部に、前記コアとの比屈折率差の絶対値がΔとなる、前記コアより屈折率が低く、直径が125±1μmであるクラッド領域と、
を有するマルチコア光ファイバであって、
波長1550nmにおけるモードフィールド径MFDが9~12μmであり、
波長1625nm、曲げ半径30mmにおける曲げ損失が0.1dB/100turn以下であり、
カットオフ波長が1530nm以下であり、
前記コアの中心から前記クラッド領域の外周までの最小距離OCT、前記コアの間隔の最小値Λ、及び波長1550nmにおけるMFDの関係が数C4を満たすように、4個の前記コアが配置され、前記コアの半径a及び前記コアと前記クラッド領域との比屈折率差Δが設定されていることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
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