JPH09311242A - 光ファイバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のマルチモード・ステップインデックス形
の光ファイバと同様な製造の容易性や接続などについて
の取扱いの容易性を持ち、しかも従来のマルチモード・
ステップインデックス形に比べ大幅に広い伝送帯域を可
能とする光ファイバの提供。 【解決手段】コア１を、クラッドＣに内接するアウター
コア２と、このアウターコア内に離散的に設けられイン
ナーコア３、４とで形成するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信用の光ファイ
バに関し、特にマルチモード形の光ファイバにおける伝
送情報量の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信に用いられる光ファイバには、モー
ドに関してシングルモード形とマルチモード形があり、
また屈折率分布の形態に関してステップインデックス形
とグラディエントインデックス形があるなど種々のタイ
プがあり、その各々に特徴がある。中でもマルチモード
・ステップインデックス形は、例えば数百μｍ〜１ｍｍ
程度のコア径とすることが可能で、光源や受光器との接
続やファイバ−ファイバ間の接続などにおける取扱いが
容易であり、また同じく大きなコア径が可能なグラディ
エントインデックス形に比べ低コストであることなどか
ら、比較的短距離の通信や器機内でのデータ伝送手段と
して多用されている。

【０００３】しかしマルチモード・ステップインデック
ス形の光ファイバには、伝搬する光線のモードによる伝
搬速度が異なる効果、いわゆるモード分散が大きく、こ
れによって入射光パルスの時間幅が伝搬距離の増大に応
じて広がり、パルス形状が崩れ易いという現象がある。
このためマルチモード・ステップインデックス形の光フ
ァイバは、シングルモード・ステップインデックス形や
グラディエントインデックス形に比べ、同じ伝送距離に
おける伝送帯域が数百分の１程度と狭く、単位時間に伝
送可能な情報量が格段に少ない。もっともマルチモード
・ステップインデックス形の光ファイバでも、コアとク
ラッドの屈折率差を小さくすることで伝送帯域を広くさ
せることが可能である。しかしこのようにすることは、
開口数が減少して伝送効率の悪化を招き、実用的でな
い。

【０００４】ただ伝送距離が短かければモード分散によ
る伝送帯域の低下は比較的小さいこと、またマルチモー
ド・ステップインデックス形が多用されている近距離通
信などの分野で今まで必要とされた伝送帯域があまり大
きくなかったなどの理由から、上記のようなモード分散
がそれほど問題にされていなかった。ところが最近にお
ける情報処理器機はその処理速度がますます高速化する
傾向にあり、これに伴って近距離通信でもより広い伝送
帯域が求められ、マルチモード・ステップインデックス
形における伝送帯域の限界が問題になって来ている。

【０００５】ところでグラディエントインデックス形の
光ファイバは、上記のようにマルチモード・ステップイ
ンデックス形の光ファイバに比べ数百倍の伝送帯域を持
ち、しかも接続などの取扱いを容易とする大きなコア径
が可能である。したがってこのグラディエントインデッ
クス形の光ファイバを用いることで、上記のような高速
化に対応することができる。しかし、グラディエントイ
ンデックス形は、例えば特開平４−９７３０２号公報や
特公表平５−８０８４８８号公報などで知られるよう
に、屈折率分布用の物質を拡散させることで放物線分布
の屈折率分布を与えて形成するなどのため、ステップイ
ンデックス形に比べてその製造工程などが大幅に複雑に
なり、コストアップを伴うという問題があること、それ
にその可能な伝送帯域が現在の一般的な通信システムに
あっては過剰性能となることなどから、近距離通信系に
グラディエントインデックス形の光ファイバを全面的に
用いることは必ずしも適切な対応とはならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような事情を背景
になされたのが本発明で、従来のマルチモード・ステッ
プインデックス形の光ファイバと同様な製造の容易性や
接続などについての取扱いの容易性を持ち、しかも従来
のマルチモード・ステップインデックス形における伝送
帯域の限界を超えて、情報処理器機の高速化により求め
られる伝送帯域を可能とする新たな光ファイバの提供を
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
では、光ファイバにおけるコアを、クラッドに内接させ
て設け且つクラッドより大きな屈折率を与えた円形断面
形状のアウターコアと、このアウターコア内に設け且つ
アウターコアとは異なる屈折率を与えたインナーコアと
で形成することを基本とし、これに加えて、インナーコ
アを複数設け、且つ各インナーコアを離散的に、つまり
互いが重なることのないように分離させて設けるように
している。

【０００８】このようなコアがアウターコアと離散的に
した複数のインナーコアとからなる離散形複合コア構造
の光ファイバにあっては、光ファイバ端面への入射条件
の異なる光線について以下のようなメカニズムにより伝
搬時間の均一化を生じさせることができ、伝送帯域を広
くすることができる。これによる伝搬時間の均一化効果
は、従来の同一開口数のステップインデックス形の光フ
ァイバに比べ、５倍弱程度に伝送帯域を広げることがで
きる。

【０００９】光ファイバを伝搬する光線は、実質的に全
てスキューレイ、つまり光ファイバの中心軸を含むメリ
ディオナル面から外れる光線であると見なせる。そして
離散形複合コア構造の光ファイバにあっては、そのコア
が、円形のアウターコアの内部に複数のインナーコアを
離散的に設けた構造であるため、スキューレイは、その
ほとんどが、アウターコア又はインナーコアの何れか
で、屈折率が相対的に高いコアに閉じ込められてそのコ
アのみを伝搬する光と、アウターコアとインナーコアの
両方を交互に通過しながら伝搬する光の何れかであり、
これらは何れも、伝搬途中でアウターコアとクラッドと
の界面やアウターコアとインナーコアとの界面における
入射・反射のパターンを非周期的つまりランダム的に変
化させる。この結果、伝搬途中のスキューレイは、屈折
率が異なることで伝搬速度の異なる領域の通過距離を１
周期（１周期は、アウターコアとクラッドとの界面での
ある反射から次の反射までの周期）毎にランダムに変化
させることになり、ランダム的に速度変化を生じ、この
ランダム的な速度変化による平均化作用により、伝搬時
間に効果的な均一化を生じる。

【００１０】この形態の光ファイバの開口数は、コアに
おける最も高い屈折率によって決まるため、コアにおけ
る屈折率が低い部分の屈折率を、コアにおける屈折率が
高い部分の屈折率とクラッドの屈折率とのほぼ中間の値
とすることで、上記２種類の伝搬光成分による伝送帯域
は同じ開口数のステップインデックスファイバの伝送帯
域より極めて大きなものになる。またこの両成分の平均
伝搬速度はインナーコアの形状や屈折率の調整で等しく
することが可能で、そうすることにより両成分が加え合
わされた結果の伝送帯域も両成分と同程度の大きさとな
る。

【００１１】本発明による離散形複合コア構造の光ファ
イバは、以上のようにして広い伝送帯域を可能とする
が、同時に製造の容易性も持っている。すなわち本発明
による光ファイバは、基本的には従来のステップインデ
ックス形の光ファイバで一般的に用いられているのと同
様の製造方法で製造することが可能であり、したがって
コアが複合的であるものの、コアの複合化程度を適当な
範囲、例えばインナーコアの数を二つとすることで、従
来のステップインデックス形の光ファイバにおけるのと
それ程変わらない条件で製造することができる。

【００１２】上記のような離散形複合コア構造の光ファ
イバにおける各インナーコアの断面形状は、円形として
もよいが、インナーコアの屈折率がアウターコアの屈折
率より高い構成にあっては、より好ましくは非円形とす
る。すなわちインナーコアの断面形状を非円形とするこ
とにより、インナーコアに閉じ込められて伝搬する光線
の中の特に伝搬速度が遅い成分をアウターコアに漏れ出
させて無くすことができ、上記ランダム的な速度変化に
よる平均化作用をより効果的に機能させることができ
る。非円形とするについては多様な形態が可能である。
ただアウターコアとインナーコアの界面に不連続な曲折
部を含むと伝送損失を増大させることになるので、イン
ナーコアの外面形状は連続曲面のみからなるようにする
ことが望ましい。また連続曲面は凹凸を含まない方が製
造し易いと言える。このような条件を満足させる非円形
形状としては楕円形が最も適している。したがって各イ
ンナーコアは、その断面形状を楕円形とするのが好まし
い。

【００１３】また上記のような離散形複合コア構造の光
ファイバについては、各インナーコアの屈折率を異なら
せようにするのがさらに好ましい。このようにすること
により、屈折率の異なる領域を交互に通過する回数が増
加し、上記の平均化作用を高めることができ、伝搬時間
の均一化をより効果的なものとすることができる。

【００１４】

【実施の形態】本発明の一実施形態はインナーコアを２
つ有する構造に関し、図１に示すように、本実施形態に
よる光ファイバのコア１は、円形断面形状としてクラッ
ドＣに内接させて設けるアウターコア２と、このアウタ
ーコア２の内部で互いが重ならないように分離させて設
ける第１及び第２の両インナーコア３、４とからなる。
両インナーコア３、４は、何れも楕円形の断面形状に形
成し、アウターコア２の中心を挟んで互いに対称となる
ように設ける。また両インナーコア３、４は、両インナ
ーコア３、４それぞれの外周面とアウターコア２の外周
面との間隔を製造上で支障のない範囲で十分に狭めて設
けるようにする。このようにすることにより、光ファイ
バを伝搬するスキューレイの伝搬路に対しこれを漏れな
くカバーするように両インナーコア３、４を重ならせる
ことができ、上記したスキューレイにおけるランダム的
な速度変化による平均化作用をより効果的に得るがこと
ができる。

【００１５】この実施形態におけるアウターコアとイン
ナーコアのサイズやそれぞれの屈折率についての一数値
例を挙げると以下のようになる。第１のインナーコアの
屈折率＝1.505 、第２のインナーコアの屈折率＝1.500
、アウターコアの屈折率＝1.495 、クラッドの屈折率
＝1.490 、アウターコアの半径＝0.50mm、各インナーコ
アの短半径＝0.2425mm、各インナーコアの長半径＝0.33
mm。この数値条件における伝送帯域改善効果は、従来の
同一開口数のステップインデックス形の光ファイバとの
比較をモデルにしたがった計算から求めると、５倍弱程
度になる。

【００１６】ここで上記の実施形態では、インナーコア
の屈折率をアウターコアの屈折率より大きくしている
が、この逆にすることも可能である。このタイプでは上
記実施形態のタイプよりも伝送帯域改善効果が若干高い
が、伝送損失も高くなる傾向を持つ。

【００１７】

【発明の効果】以上説明してきた如く、本発明による
と、従来のステップインデックス形光ファイバとほぼ同
様な条件で製造することが可能で、しかも従来のステッ
プインデックス形光ファイバに比べ大幅に伝送帯域を広
くすることのできる光ファイバを提供することができ、
光ファイバを用いる通信システムの機能向上に大きく寄
与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による光ファイバの断面図。

【符号の説明】

１ …… コア ２ …… アウターコア ３ …… 第１のインナーコア ４ …… 第２のインナーコア Ｃ …… クラッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 則司 神奈川県藤沢市辻堂新町２−12−８コーポ イザワ103

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クラッドに内接させて設け且つクラッド
   より大きな屈折率を与えた円形断面形状のアウターコア
   と、このアウターコア内に設け且つアウターコアとは異
   なる屈折率を与えたインナーコアとでコアを形成した光
   ファイバであって、前記インナーコアを複数設け、且つ
   各インナーコアを離散的に設けたことを特徴とする光フ
   ァイバ。
2. 【請求項２】 各インナーコアの断面形状を楕円形とし
   た請求項１に記載の光ファイバ。
3. 【請求項３】 各インナーコアの屈折率を異ならせた請
   求項１又は請求項２に記載の光ファイバ。