WO2011114795A1 - マルチコア光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents

マルチコア光ファイバおよびその製造方法 Download PDF

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WO2011114795A1
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勝徳 今村
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古河電気工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/0365—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - - +

Definitions

  • the present invention relates to a multi-core optical fiber and a manufacturing method thereof.
  • Multi-core optical fibers with multiple cores are used in optical transmission lines that require optical fibers to be accommodated in optical communication cables at high density, optical interconnection systems that require high-density wiring in equipment, etc. It is assumed that it will be used.
  • the multi-core optical fiber is of a type in which light is confined in the core portion by the refractive index difference between the core portion and the cladding portion made of a medium having different refractive indexes as in the conventional optical fiber (for example, see Non-Patent Document 1). There is.
  • a plurality of core portions are separated from each other at a predetermined interval in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, and a high-density arrangement of the core portions is realized while suppressing crosstalk between the core portions.
  • an optical fiber having a trench type refractive index profile has been disclosed in order to realize an increase in effective core area (Aeff) of a single mode optical fiber (for example, Non-Patent Document 2).
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a multi-core optical fiber capable of arranging the core portions at a higher density while suppressing crosstalk between the core portions, and a method for manufacturing the same. .
  • a multi-core optical fiber according to the present invention has a plurality of core portions and a clad portion positioned on the outer periphery of each core portion, and the core portion is A central core portion having a higher refractive index than the clad portion, a second core portion formed so as to surround an outer periphery of the central core portion and having a lower refractive index than the central core portion, the second A second core portion and a depressed portion having a refractive index lower than that of the second cladding portion and the cladding portion, and each core portion has a separation distance between adjacent core portions in the entire length. It is characterized in that the crosstalk of light between the core portions is set to be ⁇ 30 dB or less at a wavelength of 1.55 ⁇ m.
  • the relative refractive index difference of the central core portion relative to the cladding portion is ⁇ 1
  • the relative refractive index difference of the second core portion relative to the cladding portion is ⁇ 2
  • the relative refractive index difference of the depressed part with respect to the cladding part is ⁇ 3, the diameter of the core part is 2A
  • the outer diameter of the second core part is 2B
  • the outer diameter of the depressed part is 2C
  • B / A is
  • Ra2 and C / A are Ra3
  • ⁇ 1 is 0.05 to 1.2%
  • ⁇ 2 is almost 0%
  • ⁇ 3 is ⁇ 0.6% or more
  • 2A is 4 to 14 ⁇ m
  • Ra2 is 1 to 3
  • (Ra3-Ra2) is 2 or less
  • the cutoff wavelength is 1 to 1.53 ⁇ m
  • the effective core area at a wavelength of 1.55 ⁇ m is 30 to 180 ⁇ m 2
  • the effective core area at a wavelength of 1.55 ⁇ m is 30 to 180 ⁇ m
  • the multi-core optical fiber according to the present invention has an overall length of 100 km or more in the above invention, and all the plurality of core portions have the same ⁇ 1, ⁇ 3, 2A, Ra2, and Ra3, and adjacent cores.
  • the separation distance from the part is 40 ⁇ m or more.
  • the multi-core optical fiber according to the present invention is the above-described invention, wherein the total length is 100 km or more, and the plurality of core parts are two or more cores in which ⁇ 1, ⁇ 3, 2A, Ra2, and Ra3 are all the same. And at least one different core part in which at least one value of ⁇ 1, ⁇ 3, 2A is different from the two or more core parts, and the two or more core parts have a separation distance of 40 ⁇ m or more.
  • the dissimilar core part is characterized in that a separation distance between adjacent core parts is shorter than a separation distance between the two or more core parts.
  • the shortest distance between the center of the core part closest to the outer periphery of the cladding part and the outer periphery of the cladding part is 20 ⁇ m or more.
  • the multi-core optical fiber according to the present invention is a step index having a cut-off wavelength and an effective core area equal to that of the multi-core optical fiber when the bending loss when the multi-core optical fiber is wound at a diameter of 20 mm at a wavelength of 1.55 ⁇ m is wound. It is characterized by being smaller than the bending loss of a multi-core optical fiber having a refractive index profile.
  • the multi-core optical fiber according to the present invention is a step index having a cut-off wavelength and an effective core area equal to that of the multi-core optical fiber when the bending loss when the multi-core optical fiber is wound at a diameter of 20 mm at a wavelength of 1.55 ⁇ m is wound. It is characterized in that it is 1/5 or less of the bending loss of a multi-core optical fiber having a refractive index profile.
  • a method for producing a multi-core optical fiber according to the present invention is a method for producing a multi-core optical fiber according to any one of the above inventions, wherein the core region for forming each of the core portions, A capillary having a depressed region for forming a depressed portion is disposed in a glass member for forming the cladding portion to form an optical fiber preform, and drawing the optical fiber preform.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a refractive index profile around the core portion of the multi-core optical fiber shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between Ra2 and bending loss (normalized value) when ⁇ 3 is ⁇ 0.6% and (Ra3-Ra2) is 0.5, 1, and 1.5.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between Ra2 and bending loss (normalized value) when ⁇ 3 is ⁇ 0.4% and (Ra3-Ra2) is 0.5, 1, and 1.5.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a refractive index profile around the core portion of the multi-core optical fiber shown in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between Ra2 and bending loss (normalized value) when ⁇ 3 is ⁇ 0.6% and (R
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between Ra2 and bending loss (normalized value) when ⁇ 3 is ⁇ 0.2% and (Ra3-Ra2) is 0.5, 1, and 1.5.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between (Ra3-Ra2) and bending loss (normalized value) when Ra2 is 2 and ⁇ 3 is ⁇ 0.6%, ⁇ 0.4%, and ⁇ 0.2%. It is.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between Aeff and ⁇ 1 when the cutoff wavelengths are 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between Aeff and 2A when the cutoff wavelengths are 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between Aeff and the separation distance of the core portion when the cutoff wavelength is 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an example of a manufacturing method of the multi-core optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining another example of the manufacturing method of the multi-core optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical fiber according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical fiber according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining an example of a method for producing a multi-core optical fiber according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an example of a manufacturing method of the multi-core optical fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining another example of the manufacturing method
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining another example of the manufacturing method of the multi-core optical fiber according to the third embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing the relationship between Aeff and the outer diameter of the cladding when the cutoff wavelength is 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m in the trench type single core optical fiber.
  • FIG. 17 is a diagram showing the structural parameters of the core part used when manufacturing the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the manufactured multi-core optical fiber of Example 1.
  • FIG. 19 is a diagram showing measurement results of characteristics of the single core optical fibers of Reference Examples 1 to 3.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the cladding thickness and the outer diameter of the cladding part in the single-core optical fibers of Reference Examples 1 to 3.
  • FIG. 21 is a diagram showing the measurement results of the characteristics of the core portions of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 22 is a diagram showing the separation distance between the core parts, the cladding thickness, and the outer diameter of the cladding part in the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 23 is a diagram showing transmission loss spectra of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4.
  • FIG. 24 is a diagram showing a transmission loss spectrum of the multicore optical fiber of Comparative Example 1.
  • FIG. 25 is a diagram showing transmission loss spectra of the single core optical fibers of Reference Examples 1 to 3.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between ⁇ cc and Aeff for each core portion of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 27 is a diagram showing the relationship between ⁇ cc and bending loss for each core part of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 28 is a diagram showing the relationship between ⁇ cc and transmission loss for each core part of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 29 is a diagram showing a difference spectrum between the transmission loss spectrum of each core part of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and the transmission loss spectrum of the single core optical fiber of Reference Example 1.
  • FIG. 30 is a diagram showing the length dependency of the multicore optical fiber of the crosstalk of the multicore optical fibers according to Examples 1 and 3 and Comparative Example 1 at a wavelength of 1.55 ⁇ m.
  • the cut-off wavelength ( ⁇ c ) refers to the shortest wavelength at which the confinement loss in the higher-order mode is 10 dB / m or more.
  • the cable cut-off wavelength ( ⁇ cc ) is ITU-T (International Telecommunication Union).
  • the bending loss is a value when wound at a diameter of 20 mm at a wavelength of 1.55 ⁇ m.
  • the ITU-T G.G. It shall follow the definition and measurement method in 650.1.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical fiber according to the first embodiment.
  • this multi-core optical fiber 100 includes seven core portions 1 to 7 and a clad portion 8 located on the outer periphery of each core portion 1 to 7, and each core portion 1 to 7 includes: The central core portions 1a to 7a located at the center, the second core portions 1b to 7b formed so as to surround the outer periphery of the central core portions 1a to 7a, and the second core portions 1b to 7b are formed. Depressed portions 1c to 7c.
  • a covering portion 16 is formed on the outer periphery of the cladding portion 8.
  • the core part 1 is located in the vicinity of the central axis of the multi-core optical fiber 100, and the other core parts 2 to 7 are arranged so as to be located at the apex of a regular hexagon with the core part 1 as the center.
  • the core parts 1 to 7 and the clad part 8 are made of, for example, quartz glass. Further, the cladding part 8 has a refractive index lower than that of the central core parts 1a to 7a.
  • the second core portions 1b to 7b have a lower refractive index than the central core portions 1a to 7a. Further, the depressed portions 1c to 7c have a refractive index lower than the refractive indexes of the second core portions 1b to 7b and the cladding portion 8.
  • the central core portions 1a to 7a are made of quartz glass to which Ge as a dopant for increasing the refractive index is added.
  • the second core portions 1b to 7b and the cladding portion 8 are made of pure silica glass that does not contain a refractive index adjusting dopant.
  • the depressed portions 1c to 7c are made of quartz glass to which fluorine (F), which is a dopant that lowers the refractive index, is added.
  • the covering portion 16 is appropriately set so as to protect the clad portion 8, and the thickness is, for example, 62.5 ⁇ m.
  • FIG. 2 is a diagram showing a refractive index profile around the core portion 1 of the multi-core optical fiber 100 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the refractive index profile P is a trench type.
  • portions P1, P2, P3, and P4 indicate the refractive index profiles of the central core portion 1a, the second core portion 1b, the depressed portion 1c, and the cladding portion 8, respectively.
  • the relative refractive index differences ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 are respectively given by assuming that the maximum refractive index of the core portion 1 is n1, the minimum refractive index of the depressed portion 1c is n3, and the refractive index of the cladding portion 8 is nc. It is defined by the following formulas (1) to (3).
  • the diameter (core diameter) 2A of the central core portion 1a is a diameter at a position that is 1 ⁇ 2 of ⁇ 1.
  • the outer diameter 2B of the second core portion is an outer diameter at a position having a relative refractive index 1/2 of ⁇ 3 in the boundary region between the second core portion 1b and the depressed portion 1c, and the outer diameter 2C of the display portion 1c. Is defined as the outer diameter at a position having a relative refractive index difference of 1 ⁇ 2 of ⁇ 3 in the boundary region between the depressed portion 1 c and the cladding portion 8.
  • the structural parameters ⁇ 1, ⁇ 3, 2A, Ra2, and Ra3 are the same for all the core portions 1 to 7, respectively.
  • the core coupling constant ⁇ is 3.16 ⁇ 10 ⁇ 7 / m with respect to the set core diameter and relative refractive index difference of the core portions 1 and 2 and the desired total length. If the separation distance between the part 1 and the core part 2 is set, the crosstalk between the core parts becomes -30 dB or less in the desired overall length, and the crosstalk of the optical signals transmitted through the two core parts 1 and 2 is sufficient. It will be very low.
  • the adjacent core parts are the core parts 2 to 7, and the number thereof is six.
  • the number of adjacent core parts is 3, and the remaining three core parts are far apart from the three adjacent core parts.
  • the separation distance between the adjacent core portions is set in consideration of the crosstalk in the core portion 1 having the largest number of adjacent core portions and the largest crosstalk. .
  • ⁇ 1 is 0.05 to 1.2%
  • ⁇ 2 is 0%
  • ⁇ 3 is ⁇ 0.6% or more
  • 2A is 4 to 14 ⁇ m
  • Ra2 is 1 to 3
  • Ra3-Ra2 is 2 or less
  • the cutoff wavelength is 1 to 1.53 ⁇ m
  • the effective core area at a wavelength of 1.55 ⁇ m is 30 to 180 ⁇ m 2 .
  • the separation distance between the core portion 1 and the other core portions 2 to 7 is 40 ⁇ m or more
  • the optical signals transmitted individually in the core portions 2 to 7 when the total length of the multi-core optical fiber 100 is 100 km.
  • the crosstalk in the core portion 1 is -30 dB or less.
  • the crosstalk in the other core portions 2 to 7 is smaller than the crosstalk in the core portion 1, it is surely -30 dB or less. Further, even when the total length of the multi-core optical fiber 100 is longer than 100 km, the distance between the core portions can be set to a value larger than 40 ⁇ m, and the crosstalk between the core portions can be ⁇ 30 dB or less.
  • the crosstalk of the multi-core optical fiber 100 will be described based on the bending loss having a correlation with the crosstalk, using a simulation calculation result by FEM (Finite Element Method).
  • FEM Finite Element Method
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between Ra2 and bending loss when ⁇ 3 is ⁇ 0.6% and (Ra3-Ra2) is 0.5, 1, and 1.5.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between Ra2 and bending loss when ⁇ 3 is ⁇ 0.4% and (Ra3-Ra2) is 0.5, 1, 1.5.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between Ra2 and bending loss when ⁇ 3 is ⁇ 0.2% and (Ra3-Ra2) is 0.5, 1, and 1.5.
  • 3 to 5 is the bending loss [dB / m] calculated based on the combination of the above design parameters, without the depressed portion (that is, ⁇ 3 is 0%), and the refractive index profile is The value is normalized by the bending loss [dB / m] when the relative refractive index difference ⁇ 1 is set to a value that is a step index type and has a cutoff wavelength of 1.31 ⁇ m and an effective core area of 80 ⁇ m 2. Show.
  • the multi-core optical fiber 100 has a bending loss when (Ra3-Ra2) is 0.5, 1, 1.5, and Ra2 is 1-3. Since the normalized value of is less than 1, preferably 0.2 or less, the bending loss is small compared to an optical fiber having a step index type refractive index profile having the same cutoff wavelength and effective core area, Preferably, it can be a small value of 1/5 or less.
  • FIG. 6 shows the relationship between (Ra3-Ra2) and bending loss (normalized value) when Ra2 is 2 and ⁇ 3 is -0.6%, -0.4%, and -0.2%.
  • (Ra3-Ra2) of 0 means that there is no depressed portion and the refractive index profile is a step index type.
  • the multi-core optical fiber 100 sets the value of (Ra3-Ra2) according to the value of ⁇ 3, that is, the layer thickness of the depressed portion to 2 or less, Bending loss can be further reduced. Moreover, bending loss can be further reduced by making ⁇ 3 smaller.
  • the core diameter 2A and the relative refractive index difference ⁇ 1 are set to values such that the cutoff wavelength is 1.31 ⁇ m and the effective core area is 80 ⁇ m 2 .
  • the relative refractive index difference ⁇ 2 is fixed to 0%
  • the relative refractive index differences ⁇ 3, Ra2, and (Ra3-Ra2) are combinations that minimize the bending loss in FIG. 6, and ⁇ 3 is ⁇ 0.6%.
  • Ra2 is fixed to 2
  • (Ra3-Ra2) is fixed to 0.75.
  • the cutoff wavelength is changed to 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m, and the effective core area is changed in the range of 30 to 180 ⁇ m 2 .
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the effective core area Aeff and the relative refractive index difference ⁇ 1 when the cutoff wavelengths are 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the effective core area Aeff and the core diameter 2A when the cutoff wavelengths are 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m.
  • the relative refractive index difference ⁇ 1 is used to make the bending loss a value near the minimum value. 0.05 to 1.2% and 2A to 4 to 14 ⁇ m.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between Aeff and the spacing between adjacent core portions when the cutoff wavelength is 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m.
  • the separation interval shown in FIG. 9 is a separation interval at which the crosstalk of light with the adjacent core portion becomes ⁇ 30 dB when the total length is 100 km. Therefore, for each Aeff, if the separation distance is equal to or greater than the value indicated by the data point, the crosstalk is ⁇ 30 dB or less. As shown in FIG. 9, when the effective core area is 30 to 180 ⁇ m 2 , the separation interval is 40 ⁇ m or more.
  • ⁇ 1 is 0.05 to 1.2%
  • ⁇ 2 is 0%
  • ⁇ 3 is ⁇ 0.6% or more
  • 2A Is 4 to 14 ⁇ m
  • Ra2 is 1 to 3
  • (Ra3-Ra2) is 2 or less
  • a cutoff wavelength is 1 to 1.53 ⁇ m
  • an effective core area at a wavelength of 1.55 ⁇ m is 30 to If it is 180 ⁇ m 2 , the above-mentioned crosstalk of ⁇ 30 dB or less can be realized by setting the separation distance of the core part to 40 ⁇ m or more at a total length of 100 km or more.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for manufacturing the multi-core optical fiber 100 according to the first embodiment.
  • the capillary 21 is manufactured by a VAD (Vapor phase Axial Deposition) method or the like, and includes a central core region 21a for forming any one of the core portions 1 to 7 and a second core portion.
  • VAD Vapor phase Axial Deposition
  • a second core region 21b for forming, a depressed region 21c for forming a depressed portion, and a cladding region 21d for forming a part of the cladding portion 8 are provided. Thereafter, the gaps in the glass tube 22 are filled with the filling capillaries 23 and 24 made of the same material as that of the clad portion 8, thereby producing the optical fiber preform 200. Instead of the filling capillaries 23 and 24, glass powder may be filled. Next, the optical fiber preform 200 is drawn while maintaining the outer diameter calculated so as to realize a desired core diameter and a separation distance between the core portions, thereby producing the multi-core optical fiber 100 shown in FIG. it can.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining another example of the manufacturing method of the multi-core optical fiber 100 according to the first embodiment.
  • the capillary 31 has a central core region 21a, a second core region 21b formed concentrically, and a depressed region 21c.
  • seven holes 32 a having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the capillary 31 are formed in the longitudinal direction of the pure quartz glass rod by a drill or the like, thereby producing the glass member 32.
  • the capillary 31 is inserted and disposed in the hole 32 a of the glass member 32, thereby forming the optical fiber preform 300.
  • the optical fiber preform 300 is drawn while maintaining an outer diameter calculated so as to realize a desired core diameter and a separation distance between the core portions, whereby the multi-core optical fiber 100 shown in FIG. 1 is manufactured. it can.
  • the capillaries 31 can be arranged with high positional accuracy by inserting the seven capillaries 31 into the air holes 32a of the glass member 32, the core portions 1 to 7 in the multi-core optical fiber 100 to be manufactured.
  • the position accuracy of is increased.
  • the capillary 31 has fewer glass layers than the capillary 21 by the amount of the cladding region 21d, it can be easily manufactured at a lower cost with fewer steps.
  • the capillary 31 is disposed in advance inside the glass tube, and the sol that is the material of the glass member 32 is poured into the glass tube.
  • a method of forming a glass member 32 by gelation may be used.
  • the multi-core optical fiber 100 according to the first embodiment ⁇ 1, ⁇ 3, 2A, Ra2, and Ra3 are the same for all the core portions 1 to 7.
  • the multi-core optical fiber according to the second embodiment includes a heterogeneous core portion in which at least one of ⁇ 1, ⁇ 3, and 2A is different from other core portions.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical fiber according to the second embodiment.
  • this multi-core optical fiber 400 is different from the multi-core optical fiber 100 shown in FIG. 1 in that the central core portions 1a, 3a, 5a, and 7a of the core portions 1, 3, 5, and 7 are respectively connected to the central core portion.
  • 41a, 42a, 43a, 44a are replaced with core parts 41, 42, 43, 44.
  • the core portion 41 has at least one value of ⁇ 1, ⁇ 3, 2A, Ra2, Ra3 different from the corresponding values of the core portions 2, 4, 6 by about 1% or more.
  • the core portions 42, 43, 44 have the same ⁇ 1, ⁇ 3, 2A, Ra2, Ra3, but at least one of these structural parameters has the core portions 2, 4, 6 and the core portion 41. It is different from any of the above. That is, the core parts 2, 4 and 6, the core part 41, and the core parts 42, 43 and 44 are different kinds of core parts.
  • the core portion 41 and the core portions 42, 43, 44 have, for example, ⁇ 1 of 0.05 to 1.2%, ⁇ 2 of 0%, ⁇ 3 of ⁇ 0.6% or more, and 2A Is 4 to 14 ⁇ m, Ra2 is 1 to 3, (Ra3-Ra2) is 2 or less, a cutoff wavelength is 1 to 1.53 ⁇ m, and an effective core area at a wavelength of 1.55 ⁇ m is 30 to 180 ⁇ m 2 .
  • the coefficient f in the above-described equation (4) is smaller than 1 between different types of core parts having different structural parameters.
  • the maximum value becomes smaller. Therefore, even in the case where the same crosstalk is realized, the separation distance between different core parts can be made smaller than the separation distance between the same kind of core parts having the same structure parameter.
  • the separation distance between the core parts of the same type needs to be the same as that of the multi-core optical fiber 100 according to the first embodiment in order to realize, for example, ⁇ 30 dB crosstalk.
  • the core portions 2, 4, and 6 are arranged so that the separation distance between them is the largest, and the core portions 42, 43, and 44 are connected to each other.
  • the separation distance is maximized. Therefore, even if the separation distance between the core portions 2, 4, 6 is 40 ⁇ m or more, for example 40 ⁇ m, and the separation distance between the core portions 42, 43, 44 is 40 ⁇ m or more, for example 40 ⁇ m, the core portions 2, 4, 6
  • the crosstalk with the adjacent core part can be set to -30 dB or less.
  • the separation distance from the adjacent core part is 40 ⁇ m ⁇ 1 / ⁇ 3, that is, about 23.1 ⁇ m, which is much smaller than 40 ⁇ m in the first embodiment. That is, the multi-core optical fiber 400 according to the second embodiment can arrange the core portions at a higher density.
  • the core portions 1 to 7 other than the two core portions are replaced with different core portions, so that the multicore optical fiber is replaced.
  • the separation distance between the core part 2 and the core part 5 which are the same kind of core parts is, for example, 40 ⁇ m.
  • -30 dB crosstalk can be realized in each core portion.
  • the separation distance between adjacent core portions can be 40 ⁇ m ⁇ 1/2, that is, 20 ⁇ m, the core portions can be arranged at a higher density.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a multi-core optical fiber according to the third embodiment.
  • the multi-core optical fiber 500 is the same as the multi-core optical fiber 100 according to the first embodiment, except that the outer cladding portions 8 of the depressed portions 1c to 7c of the core portions 1 to 7 are connected to the depressed portion.
  • the clad portion 58 has the same refractive index difference as 1c to 7c and is integrated with the depressed portions 1c to 7c.
  • a covering portion 59 is formed on the outer periphery of the cladding portion 58.
  • This multi-core optical fiber 500 also has a refractive index profile of a trench type.
  • the outer diameter of a certain depressed portion is the distance from the center of a certain core portion to the outer edge of the cladding portion formed on the outer periphery of the core portion closest to the core portion. Defined. For example, in the case of the core part 1, it is the distance to the outer edge (boundary with the 2nd core part 2b) of the clad part 58 of the outer periphery of the adjacent core part 2, for example. For example, in the case of the core part 2, it is the distance to the outer edge (boundary with the 2nd core part 3b) of the clad part 58 of the outer periphery of the adjacent core part 3, for example.
  • ⁇ 1 is 0.34%
  • ⁇ 3 is ⁇ 0.2%
  • 2A is 7.97 ⁇ m
  • Ra2 is 4
  • (Ra3-Ra2) is 1. 5
  • the effective core cross-sectional area at a wavelength of 1.55 ⁇ m is 80 ⁇ m 2
  • the separation distance between the core portions 1 to 7 is about 37.9 ⁇ m.
  • This separation distance is larger than 36.43 ⁇ m, which is the separation interval at which the crosstalk between the core portions 1 to 7 becomes ⁇ 30 dB when the total length is 1 km, so that the crosstalk at each core portion 1 to 7 is ⁇ 30 dB. It becomes as follows.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining an example of a manufacturing method of the multi-core optical fiber 500 according to the third embodiment.
  • first, seven capillaries 61 are prepared.
  • the capillary 61 has a central core region 21a and a second core region 21b formed concentrically to form any of the second core portions.
  • seven glass holes 62 a having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the capillary 61 are formed on the end surface of the quartz glass rod to which fluorine has been added by a drill or the like to produce the glass member 62. To do.
  • the capillary 61 is inserted and disposed in the hole 62 a of the glass member 62 to form the optical fiber preform 600.
  • the multi-core optical fiber 500 shown in FIG. 13 is manufactured by drawing the optical fiber preform 600 while maintaining a desired core diameter and an outer diameter calculated so as to realize a separation distance between the core portions. it can.
  • the capillary 61 can be arranged with high positional accuracy as in the method shown in FIG. 11, so that the positional accuracy of the core portions 1 to 7 in the multi-core optical fiber 500 to be manufactured is increased. Further, since the capillary 61 has fewer glass layers than the capillary 31, it can be easily manufactured at a lower cost and with fewer steps.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining another example of the manufacturing method of the multi-core optical fiber according to the third embodiment.
  • a pure quartz glass tube 71 is further arranged on the outer periphery of the glass member 62 shown in FIG. 14, and a capillary 61 is inserted into the hole 62 a of the glass member 62 to form an optical fiber preform 700.
  • the glass member 62 made of quartz glass to which fluorine is added is relatively soft, by disposing the pure quartz glass tube 71 on the outer periphery in this way, the mechanical strength of the optical fiber preform 700 is increased and the outer diameter shape thereof is increased. It can be stabilized.
  • the structural parameters ⁇ 1, ⁇ 3, 2A, Ra2, and Ra3 are the same for all the core portions.
  • three types of different core portions are used. It is to be prepared.
  • the present invention is not limited to this, and may be a multi-core optical fiber including a core portion in which some or all of the core portions are different.
  • the multi-core optical fiber according to the present invention includes a plurality of core portions and these are arranged at a predetermined separation distance, the core portion has a short distance from the outer periphery of the cladding portion. There is something. For this reason, it is necessary to consider the influence of the microbend for each core part.
  • microbend loss is a transmission loss caused by a slight bend applied to an optical fiber due to minute irregularities on the surface of an object (for example, a bobbin) to which the lateral pressure is applied when a lateral pressure is applied to the optical fiber. Defined as an increase.
  • FIG. 16 shows the outer diameter of the cladding part required to realize the microbend loss equivalent to Aeff and SMF when the cutoff wavelength is 1 ⁇ m, 1.31 ⁇ m, and 1.53 ⁇ m in the trench type single core optical fiber. It is a figure which shows the relationship. For comparison, the SMF cladding outer diameter and Aeff are shown. As shown in FIG. 16, in the trench type single core optical fiber, if the outer diameter of the cladding is 40 ⁇ m or more, that is, the outer radius is 20 ⁇ m or more, microbend loss equivalent to SMF can be realized.
  • the multi-core optical fiber according to the first embodiment if the shortest distance between the center of the cores 2 to 7 closest to the outer periphery of the cladding 8 and the outer periphery of the cladding 8 is 20 ⁇ m or more, In all the core portions 1 to 7, microbend loss equivalent to that of SMF can be realized.
  • FIG. 17 is a diagram showing the structural parameters of the core part used when manufacturing the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4.
  • the structural parameters of each core part included in the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 are values in the vicinity of the structural parameter values shown in FIG. 17 (about ⁇ 5% of the value of FIG. 17 for 2A, The other structural parameters have a value of about ⁇ 2% with respect to the values shown in FIG.
  • Comparative Example 1 of the present invention in the manufacturing method shown in FIG. 10, a multi-core optical fiber having seven core portions including different core portions was manufactured using a capillary having no depressed region. However, the structural parameters of the core part used at the time of manufacture were set such that ⁇ 1 was 0.34% and 2A was 9.1 ⁇ m. In the multi-core optical fiber of Comparative Example 1, the refractive index profile of each core part is a step index type.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the manufactured multi-core optical fiber of Example 1.
  • symbols A to G are given to the respective core portions for later explanation.
  • the symbols A to G are used for the corresponding core portions.
  • the three black circles in the figure are hole markers formed in order to specify the arrangement of the core part.
  • FIG. 19 is a diagram showing measurement results of characteristics of the single core optical fibers of Reference Examples 1 to 3.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating the cladding thickness and the outer diameter of the cladding part in the single-core optical fibers of Reference Examples 1 to 3.
  • “MFD” means mode field diameter.
  • Each characteristic is a value at a wavelength of 1.55 ⁇ m except for the cable cutoff wavelength ⁇ cc.
  • the characteristics that the cutoff wavelength is 1 to 1.53 ⁇ m (1000 to 1530 nm) and the effective core area (Aeff) is 30 to 180 ⁇ m 2 are satisfied.
  • the effective core area is 90 ⁇ m 2 or more.
  • FIG. 21 is a diagram showing measurement results of characteristics of the core portions A to G of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • MFD means mode field diameter.
  • Each characteristic is a value at a wavelength of 1.55 ⁇ m except for the cable cutoff wavelength ⁇ cc.
  • “-” indicates an unmeasured item.
  • the cut-off wavelength is 1 to 1.53 ⁇ m (1000 to 1530 nm)
  • the effective core area (Aeff) is 30 to 180 ⁇ m 2, which is almost the same as Reference Examples 1 to 3.
  • the characteristics are satisfied.
  • the multicore optical fibers of Examples 1 to 4 obtained an average larger effective core area and a smaller bending loss than the multicore optical fiber of Comparative Example 1, which will be described in detail later.
  • FIG. 22 is a diagram showing the separation distance between the core portions, the cladding thickness, and the outer diameter of the cladding portions in the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • the cladding thickness means the shortest distance between the center of the core portion closest to the outer periphery of the cladding portion and the outer periphery of the cladding portion.
  • Each of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 has a sufficient cladding thickness as compared with Reference Examples 1 to 3, and the communication wavelength band (1.3 to At 1.65 ⁇ m), the core is considered to be hardly affected by microbending.
  • FIG. 23 is a diagram showing transmission loss spectra of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4.
  • FIGS. 23A to 23D show transmission loss spectra of Examples 1 to 4, respectively.
  • FIG. 24 is a diagram showing a transmission loss spectrum of the multicore optical fiber of Comparative Example 1.
  • FIG. 25 is a diagram showing transmission loss spectra of the single core optical fibers of Reference Examples 1 to 3.
  • the symbols A to G in the legends of FIGS. 23 and 24 indicate the codes of the core part.
  • the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 realize a transmission loss of 1 dB / km or less at a wavelength of 1550 nm (1.55 ⁇ m).
  • the transmission loss is as low as the transmission loss of the single core optical fibers of Reference Examples 1 and 2 shown in FIG. 25 and the step index type multi-core optical fiber of Comparative Example 1.
  • FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the cable cutoff wavelength ( ⁇ cc ) and Aeff for each core part of the multicore optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • the data points in the figure are the core parts A, B, D, G for Example 1, the core parts A, B, G for Example 2, and the core parts A, E, F, G, for Example 3.
  • Example 4 corresponds to cores A, C, E, F, and G
  • Comparative Example 1 corresponds to cores A to G.
  • the solid line in Example 1-4 shows a linear approximation curve for each data point in the Comparative Example 1, a broken line, a relationship between lambda cc and Aeff is calculated from the structural parameters shown in FIG. 17 Show.
  • FIG. 27 is a diagram showing the relationship between the cable cutoff wavelength ( ⁇ cc ) and the bending loss for each core part of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • the data points in the figure are the core parts A, B, D, and G for Example 1, the core parts A, B, and G for Example 2, and the core part A for Example 3.
  • E, F, G, Example 4 corresponds to the core parts A, C, E, F, G, and Comparative Example 1 corresponds to the core parts A to G.
  • the solid lines in the figure indicate linear approximation curves for the data points of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the cable cutoff wavelength ( ⁇ cc ) and the transmission loss for each core part of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • the data points in the figure are the core parts A, B, D, and G for Example 1, the core parts A, B, and G for Example 2, and the core part A for Example 3.
  • E, F, G, Example 4 corresponds to the core parts A, C, E, F, G, and Comparative Example 1 corresponds to the core parts A to G.
  • the solid lines in the figure indicate linear approximation curves for the data points of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
  • FIG. 29 is a diagram showing a difference spectrum between the transmission loss spectrum of each core part of the multi-core optical fibers of Examples 1 to 4 and the transmission loss spectrum of the single core optical fiber of Reference Example 1.
  • each differential spectrum shows linear wavelength dependence.
  • the transmission loss tends to decrease as ⁇ cc increases or ⁇ It has been found that it is highly likely that the transmission loss tends to decrease as cc decreases due to light interference between the core portions.
  • FIG. 30 is a diagram showing the length dependence of the multicore optical fiber of the crosstalk of the multicore optical fibers according to Examples 1 and 3 and Comparative Example 1 at a wavelength of 1.55 ⁇ m.
  • Example 1 B refers to the core part of reference A and the core of reference B when light is incident on the core part of reference sign A located in the center in the multi-core optical fiber according to the first example.
  • the crosstalk between parts is shown.
  • the crosstalk of light between core portions is ⁇ 45 dB or less at a wavelength of 1.55 ⁇ m, and the crosstalk of optical signals transmitted individually in each core portion is sufficiently low. It has become.
  • the present invention is not limited by the above embodiment. Moreover, what comprised each component of said each embodiment suitably was also included in this invention.
  • the multi-core optical fiber according to Embodiment 3 may be configured to include different types of core portions as in the multi-core optical fiber according to Embodiment 2.
  • the number of core parts is not particularly limited as long as it is 2 or more.
  • the multi-core optical fiber and the manufacturing method thereof according to the present invention are suitable for use in the field of large-capacity optical communication.

Abstract

　複数のコア部と、前記各コア部の外周に位置するクラッド部と、を有し、前記コア部は、中心に位置し前記クラッド部よりも屈折率が高い中心コア部と、前記中心コア部の外周を離間して囲むように形成され前記クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有するディプレスト部と、を備え、前記各コア部は、隣接するコア部との離隔距離が、全長における該コア部間での光のクロストークが波長１．５５μｍにおいて－３０ｄＢ以下となるように、設定されている。これによって、コア部間のクロストークを抑制しつつ、より高密度にコア部を配置できるマルチコア光ファイバおよびその製造方法を提供する。

Description

マルチコア光ファイバおよびその製造方法
　本発明は、マルチコア光ファイバおよびその製造方法に関するものである。
　複数のコア部を有するマルチコア光ファイバは、光通信ケーブルに光ファイバを高密度に収容することが要求される光伝送路や、機器内における高密度配線が要求されている光インターコネクションシステムなどにおいて利用されることが想定されている。マルチコア光ファイバには、従来の光ファイバと同様に、互いに屈折率が異なる媒質からなるコア部とクラッド部との屈折率差によってコア部に光を閉じ込める種類のもの（たとえば非特許文献１参照）がある。マルチコア光ファイバでは、長手方向に垂直な断面において複数のコア部が所定の間隔で互いに離隔しており、コア部間のクロストークを抑制しつつコア部の高密度な配置が実現されている。
　一方、シングルモード光ファイバの有効コア断面積（Ａeff）の拡大を実現するために、トレンチ型の屈折率プロファイルを有する光ファイバが開示されている（たとえば非特許文献２）。
M.　Koshiba,　et　al.,　"Heterogeneous　multi-core　fibers　proposal　and　design　principle",　IEICE　Electronics　Express,　vol.　6,　no.　2,　pp.　98-103　(2009) M.　B.　Astruc,　et　al.,　"Trench-Assisted　Profiles　for　Large-Effective-Area　Single-Mode　Fibers",　ECOC　2008,　MO.4.B.1(2008)
　ところで、光通信のさらなる大容量化に伴い、コア部間のクロストークを抑制しつつ、より高密度にコア部を配置したマルチコア光ファイバが要求されている。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コア部間のクロストークを抑制しつつ、より高密度にコア部を配置できるマルチコア光ファイバおよびその製造方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマルチコア光ファイバは、複数のコア部と、前記各コア部の外周に位置するクラッド部と、を有し、前記コア部は、中心に位置し前記クラッド部よりも屈折率が高い中心コア部と、前記中心コア部の外周を囲むように形成され前記中心コア部よりも屈折率が低い第２コア部と、前記第２コア部の外周を囲むように形成され第２コア部および前記クラッド部よりも屈折率が低いディプレスト部と、を備え、前記各コア部は、隣接するコア部との離隔距離が、全長における該コア部間での光のクロストークが波長１．５５μｍにおいて－３０ｄＢ以下となるように、設定されていることを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、前記中心コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差をΔ１、前記第２コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差をΔ２、前記ディプレスト部の前記クラッド部に対する比屈折率差をΔ３とし、前記コア部の直径を２Ａ、前記第２コア部の外径を２Ｂ、前記ディプレスト部の外径を２Ｃとし、Ｂ／ＡをＲａ２、Ｃ／ＡをＲａ３とすると、Δ１は０．０５～１．２％であり、Δ２はほぼ０％であり、Δ３は－０．６％以上であり、２Ａは４～１４μｍであり、Ｒａ２は１～３であり、（Ｒａ３－Ｒａ２）は２以下であり、カットオフ波長が１～１．５３μｍであり、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積が３０～１８０μｍ2であることを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、全長が１００ｋｍ以上であり、全ての前記複数のコア部は、Δ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３がそれぞれ同じであり、隣接するコア部との離隔距離が４０μｍ以上であることを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、全長が１００ｋｍ以上であり、前記複数のコア部は、Δ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３の全てがそれぞれ同じである２以上のコア部と、Δ１、Δ３、２Ａのうちの少なくとも１つの値が前記２以上のコア部と異なる、少なくとも１つの異種コア部を含み、前記２以上のコア部は、互いの離隔距離が４０μｍ以上であり、前記異種コア部は、隣接する他のコア部との離隔距離が前記２以上のコア部同士の離隔距離よりも短いことを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、前記クラッド部の外周に最も近接している前記コア部の中心と、前記クラッド部の外周との最短距離が２０μｍ以上であることを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、波長１．５５μｍにおける直径２０ｍｍで巻いた場合の曲げ損失が、当該マルチコア光ファイバと等しいカットオフ波長および有効コア断面積を有するステップインデックス型屈折率プロファイルのマルチコア光ファイバの曲げ損失よりも小さいことを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、波長１．５５μｍにおける直径２０ｍｍで巻いた場合の曲げ損失が、当該マルチコア光ファイバと等しいカットオフ波長および有効コア断面積を有するステップインデックス型屈折率プロファイルのマルチコア光ファイバの曲げ損失の１／５以下であることを特徴とする。
　また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記の発明のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、前記各コア部を形成するためのコア領域と、前記ディプレスト部を形成するためのディプレスト領域とを備えるキャピラリーを、前記クラッド部を形成するためのガラス部材内に配置して光ファイバ母材を形成し、前記光ファイバ母材を線引きすることを特徴とする。
　本発明によれば、コア部間のクロストークを抑制しつつ、より高密度にコア部を配置できるマルチコア光ファイバを実現できるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。 図２は、図１に示すマルチコア光ファイバのコア部の周辺の屈折率プロファイルを示す図である。 図３は、Δ３が－０．６％、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．５、１、１．５の場合の、Ｒａ２と曲げ損失（規格化値）との関係を示す図である。 図４は、Δ３が－０．４％、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．５、１、１．５の場合の、Ｒａ２と曲げ損失（規格化値）との関係を示す図である。 図５は、Δ３が－０．２％、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．５、１、１．５の場合の、Ｒａ２と曲げ損失（規格化値）との関係を示す図である。 図６は、Ｒａ２が２、Δ３が－０．６％、－０．４％、－０．２％の場合の、（Ｒａ３－Ｒａ２）と曲げ損失（規格化値）との関係を示す図である。 図７は、カットオフ波長が１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍの場合の、ＡeffとΔ１との関係を示す図である。 図８は、カットオフ波長が１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍの場合の、Ａeffと２Ａとの関係を示す図である。 図９は、カットオフ波長が１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍの場合の、Ａeffとコア部の離隔間隔との関係を示す図である。 図１０は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバの製造方法の一例を説明する説明図である。 図１１は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバの製造方法の他の一例を説明する説明図である。 図１２は、実施の形態２に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。 図１３は、実施の形態３に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。 図１４は、実施の形態３に係るマルチコア光ファイバの製造方法の一例を説明する説明図である。 図１５は、実施の形態３に係るマルチコア光ファイバの製造方法の他の一例を説明する説明図である。 図１６は、トレンチ型シングルコア光ファイバにおいて、カットオフ波長が１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍの場合の、Ａeffとクラッド部外径との関係を示す図である。 図１７は、実施例１～４のマルチコア光ファイバを製造する際に用いたコア部の構造パラメータを示す図である。 図１８は、製造した実施例１のマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。 図１９は、参考例１～３のシングルコア光ファイバの特性の測定結果を示す図である。 図２０は、参考例１～３のシングルコア光ファイバでのクラッド厚、およびクラッド部外径を示す図である。 図２１は、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの各コア部の特性の測定結果を示す図である。 図２２は、実施例１～４および比較例１のマルチコア光ファイバでのコア部間の離隔距離、クラッド厚、およびクラッド部外径を示す図である。 図２３は、実施例１～４のマルチコア光ファイバの伝送損失スペクトルを示す図である。 図２４は、比較例１のマルチコア光ファイバの伝送損失スペクトルを示す図である。 図２５は、参考例１～３のシングルコア光ファイバの伝送損失スペクトルを示す図である。 図２６は、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの各コア部について、λｃｃとＡeffとの関係を示す図である。 図２７は、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの各コア部について、λｃｃと曲げ損失との関係を示す図である。 図２８は、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの各コア部について、λｃｃと伝送損失との関係を示す図である。 図２９は、実施例１～４のマルチコア光ファイバの各コア部の伝送損失スペクトルと、参考例１のシングルコア光ファイバの伝送損失スペクトルとの差分スペクトルを示す図である。 図３０は、実施例１、３ならびに比較例１に係るマルチコア光ファイバの波長１．５５μｍにおけるクロストークの、マルチコア光ファイバの長さ依存性を示す図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係るマルチコア光ファイバおよびその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図において、同一または対応する要素には適宜同一符号を付している。また、本明細書においては、カットオフ波長（λc）とは、高次モードの閉じ込め損失が１０ｄＢ／ｍ以上になる最短の波長をいう。また、ケーブルカットオフ波長（λｃｃ）とは、ＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）　Ｇ．６５０に規定されたケーブルカットオフ波長をいう。また、曲げ損失とは、波長１．５５μｍにおける直径２０ｍｍで巻いた場合の値をいう。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。
（実施の形態１）
　図１は、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。図１に示すように、このマルチコア光ファイバ１００は、７つのコア部１～７と、各コア部１～７の外周に位置するクラッド部８と、を備え、各コア部１～７は、中心に位置する中心コア部１ａ～７ａと各中心コア部１ａ～７ａの外周を囲むように形成された第２コア部１ｂ～７ｂと、各第２コア部１ｂ～７ｂを囲むように形成されたディプレスト部１ｃ～７ｃと、を備えている。また、クラッド部８の外周には、被覆部１６が形成されている。
　コア部１は、マルチコア光ファイバ１００の中心軸の近傍に位置し、その他のコア部２～７は、コア部１を中心として、ほぼ正六角形の頂点に位置するように配置している。
　コア部１～７および、クラッド部８は、いずれもたとえば石英系ガラスからなる。また、クラッド部８は、中心コア部１ａ～７ａの屈折率よりも低い屈折率を有する。また、第２コア部１ｂ～７ｂは中心コア部１ａ～７ａよりも低い屈折率を有する。また、ディプレスト部１ｃ～７ｃは、第２コア部１ｂ～７ｂおよびクラッド部８の屈折率よりも低い屈折率を有する。たとえば、中心コア部１ａ～７ａは、屈折率を高めるドーパントであるＧｅが添加された石英ガラスからなる。また、第２コア部１ｂ～７ｂおよびクラッド部８は、屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラスからなる。また、ディプレスト部１ｃ～７ｃは、屈折率を低くするドーパントであるフッ素（Ｆ）が添加された石英ガラスからなる。
　また、被覆部１６は、クラッド部８を保護できるように厚さが適宜設定されたものであり、厚さはたとえば６２．５μｍである。
　図２は、図１に示すマルチコア光ファイバ１００のコア部１の周辺の屈折率プロファイルを示す図である。図２に示すように、屈折率プロファイルＰはトレンチ型となっている。
　屈折率プロファイルＰのうち、部分Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はそれぞれ、中心コア部１ａ、第２コア部１ｂ、ディプレスト部１ｃ、クラッド部８の屈折率プロファイルをそれぞれ示している。また、図２において、比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３は、コア部１の最大屈折率をｎ１、ディプレスト部１ｃの最小屈折率をｎ３、クラッド部８の屈折率をｎｃとすると、それぞれ下記式（１）～（３）で定義される。
　　Δ１={(ｎ１－ｎｃ)／ｎｃ}×１００　［％］・・・・・（１）
　　Δ２={(ｎ２－ｎｃ)／ｎｃ}×１００　［％］・・・・・（２）
　　Δ３={(ｎ３－ｎｃ)／ｎｃ}×１００　［％］・・・・・（３）
　また、中心コア部１ａの直径（コア径）２Ａは、Δ１の１／２となる位置での径とする。また、第２コア部の外径２Ｂは、第２コア部１ｂとディプレスト部１ｃとの境界領域でΔ３の１／２の比屈折率を有する位置における外径、ディスプレイ部１ｃの外径２Ｃは、ディプレスト部１ｃとクラッド部８との境界領域でΔ３の１／２の比屈折率差を有する位置における外径として定義される。
　また、上述した第２コア部１ｂの外径２Ｂ、ディプレスト部１ｃの外径２Ｃとコア径２Ａとの比をそれぞれＲａ２＝Ｂ／Ａ、Ｒａ３＝Ｃ／Ａとすると、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００は、全てのコア部１～７について、構造パラメータであるΔ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３がそれぞれ同じである。
　つぎに、このマルチコア光ファイバ１００の光のクロストークについて具体的に説明する。マルチコア光ファイバ１００の２つのコア部（たとえばコア部１、２）が平行に存在するような導波路構造における、コア部間の光の干渉の大きさは、モード結合理論によって表される。すなわち、一方のコア部１に入射した光のうち、このコア部１を伝送する間にモード結合によって他方のコア部２に乗り移る光のパワーＰwは、伝送距離ｚと、２つのコア部間のモード結合定数χとを用いて、下記式（４）で計算することができる。
　　Ｐw＝ｆ×ｓｉｎ２（χｚ）　・・・　（４）
　式（４）において、コア部１とコア部２とで、構造パラメータが同一の場合は、ｆ＝１である。したがって、ｚ＝π／（２χ）のときに、Ｐw＝１となり、光のパワーの１００％が一方のコア部から他方のコア部に乗り移ることとなる。このように光のパワーの１００％が乗り移るまでの伝送距離は結合長Ｌと呼ばれる。すなわち、Ｌ＝π／（２χ）である。なお、このモード結合定数χは、各コア部１、２のコア径、比屈折率差およびコア部１、２の離隔距離により定まる。
　ここで、設定された各コア部１、２のコア径および比屈折率差と、所望の全長とに対して、モード結合定数χが３．１６×１０－７／ｍになるように、コア部１とコア部２との離隔距離を設定すれば、上記所望の全長において、コア部間のクロストークが－３０ｄＢ以下となり、２つのコア部１、２を伝送する光信号のクロストークが十分に低いものとなる。
　なお、このマルチコア光ファイバ１００では、コア部１に関しては、隣接するコア部はコア部２～７であり、その数は６である。一方、各コア部２～７に関しては、隣接するコア部の数は３であり、残りの３つのコア部は、隣接する３つのコア部よりも大きく離隔している。ここで、コア部間のクロストークは、離隔距離が大きくなるにつれて急激に減少するので、隣接するコア部とのクロストークのみを考慮すればよい。
　そこで、このマルチコア光ファイバ１００においては、隣接するコア部の数が最も多く、クロストークが最も大きくなるコア部１におけるクロストークを勘案して、隣接するコア部間の離隔距離を設定している。
　たとえば、Δ１が０．０５～１．２％であり、Δ２が０％であり、Δ３が－０．６％以上であり、２Ａが４～１４μｍであり、Ｒａ２が１～３であり、（Ｒａ３－Ｒａ２）が２以下であり、カットオフ波長が１～１．５３μｍであり、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積が３０～１８０μｍ2であるとする。この場合、コア部１と他のコア部２～７との離隔距離を４０μｍ以上とすれば、マルチコア光ファイバ１００の全長が１００ｋｍの場合において、各コア部２～７において個別に伝送する光信号の、コア部１におけるクロストークが－３０ｄＢ以下となる。また、他のコア部２～７におけるクロストークについては、コア部１のクロストークよりも小さくなるので、確実に－３０ｄＢ以下となる。さらに、マルチコア光ファイバ１００の全長が１００ｋｍより長い場合についても、コア部間の離隔距離を４０μｍより大きい値として、コア部間のクロストークを－３０ｄＢ以下とできる。
　以下、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ）によるシミュレーション計算結果を用いて、マルチコア光ファイバ１００のクロストークについて、クロストークと相関関係がある曲げ損失をもとに説明する。一般に光ファイバのクロストークと曲げ損失とには正の相関関係があり、曲げ損失が小さくなればクロストークも小さくなる。はじめに、Ｒａ２、および（Ｒａ３－Ｒａ２）と曲げ損失との関係について説明する。なお、比屈折率差Δ２は０％に固定し、コア径２Ａ、比屈折率差Δ１については、カットオフ波長が１．３１μｍ、有効コア断面積が８０μｍ２になるような値に設定している。
　図３は、Δ３が－０．６％、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．５、１、１．５の場合の、Ｒａ２と曲げ損失との関係を示す図である。図４は、Δ３が－０．４％、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．５、１、１．５の場合の、Ｒａ２と曲げ損失との関係を示す図である。図５は、Δ３が－０．２％、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．５、１、１．５の場合の、Ｒａ２と曲げ損失との関係を示す図である。ただし、図３～図５の曲げ損失は、上記の設計パラメータの組み合わせのもとに計算した曲げ損失［ｄＢ／ｍ］を、ディプレスト部が無く（すなわちΔ３が０％）、屈折率プロファイルがステップインデックス型であり、カットオフ波長が１．３１μｍかつ有効コア断面積が８０μｍ２になるような値に比屈折率差Δ１を設定した場合の曲げ損失［ｄＢ／ｍ］で規格化した値を示している。
　図３～５に示すように、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００は、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．５、１、１．５、かつＲａ２が１～３の場合において、曲げ損失の規格化値が１より小さく、好ましくは０．２以下であるから、同じカットオフ波長および有効コア断面積を有するステップインデックス型屈折率プロファイルの光ファイバと比較して、曲げ損失を小さい値、好ましくは１／５以下の小さい値にすることができる。
　また、図６は、Ｒａ２が２、Δ３が－０．６％、－０．４％、－０．２％の場合の、（Ｒａ３－Ｒａ２）と曲げ損失（規格化値）との関係を示す図である。図６において、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０とは、ディプレスト部が無く、屈折率プロファイルがステップインデックス型であることを意味する。
　図６に示すように、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００は、Δ３の値に応じて（Ｒａ３－Ｒａ２）の値、すなわちディプレスト部の層厚を２以下に設定することによって、曲げ損失を一層低減することができる。また、Δ３をより小さくすることによって、曲げ損失を一層低減することができる。
　以上の図４～６では、コア径２Ａ、比屈折率差Δ１については、カットオフ波長が１．３１μｍ、有効コア断面積が８０μｍ２になるような値に設定している。以下では、カットオフ波長と有効コア断面積とを変化させた場合のコア径２Ａ、比屈折率差Δ１の値について説明する。なお、比屈折率差Δ２は０％に固定し、比屈折率差Δ３、Ｒａ２、（Ｒａ３－Ｒａ２）については、図６において曲げ損失が最小となる組み合わせである、Δ３が－０．６％、Ｒａ２が２、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．７５という値に固定する。そして、カットオフ波長は、１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍと変化させ、有効コア断面積は３０～１８０μｍ２の範囲で変化させる。
　図７は、カットオフ波長が１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍの場合の、有効コア断面積Ａeffと比屈折率差Δ１との関係を示す図である。図８は、カットオフ波長が１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍの場合の、有効コア断面積Ａeffとコア径２Ａとの関係を示す図である。図７、８に示すように、カットオフ波長が１～１．５５μｍ、有効コア断面積が３０～１８０μｍ２の場合に、曲げ損失を最小値近傍の値とするには、比屈折率差Δ１は０．０５～１．２％、２Ａは４～１４μｍとする必要がある。
　つぎに、図９は、カットオフ波長が１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍの場合の、Ａeffと、コア部の隣接するコア部との離隔間隔との関係を示す図である。図９に示す離隔間隔は、全長が１００ｋｍの場合に、隣接するコア部との光のクロストークが－３０ｄＢとなる離隔間隔である。したがって、それぞれのＡeffに対して、データ点で示した値以上の離隔距離であれば、クロストークが－３０ｄＢ以下となる。図９に示すように、有効コア断面積が３０～１８０μｍ２の場合に、離隔間隔は４０μｍ以上となる。
　以上の結果から、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００において、Δ１が０．０５～１．２％であり、Δ２が０％であり、Δ３が－０．６％以上であり、２Ａが４～１４μｍであり、Ｒａ２が１～３であり、（Ｒａ３－Ｒａ２）が２以下であり、カットオフ波長が１～１．５３μｍであり、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積が３０～１８０μｍ2であれば、全長１００ｋｍ以上において、コア部の離隔距離を４０μｍ以上として、上記の－３０ｄＢ以下のクロストークを実現できる。
（製造方法）
　つぎに、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００の製造方法について説明する。図１０は、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００の製造方法の一例を説明する説明図である。図１０に示すように、この製造方法においては、まず、７本のキャピラリー２１を、クラッド部８を形成するためのガラス部材であるガラス管２２内に配置する。このキャピラリー２１は、ＶＡＤ（Vapor　phase　Axial　Deposition）法等によって製造したものであって、コア部１～７のいずれかの中心コア部を形成するための中心コア領域２１ａと、第２コア部を形成するための第２コア領域２１ｂと、ディプレスト部を形成するためのディプレスト領域２１ｃと、クラッド部８の一部を形成するためのクラッド領域２１ｄとを有するものである。その後、ガラス管２２内の隙間に、クラッド部８と同じ材料からなる充填用キャピラリー２３、２４を充填し、光ファイバ母材２００を作製する。なお、充填用キャピラリー２３、２４の代わりにガラスの粉を充填してもよい。つぎに、この光ファイバ母材２００を、所望のコア径ならびにコア部間の離隔距離を実現するように計算された外径を保ちつつ線引きすることで、図１に示すマルチコア光ファイバ１００を製造できる。
　図１１は、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００の製造方法の他の一例を説明する説明図である。図１１に示すように、この製造方法においては、まず、７本のキャピラリー３１を準備する。このキャピラリー３１は、中心コア領域２１ａと、同心円状に形成した、第２コア領域２１ｂと、ディプレスト領域２１ｃとを有するものである。つぎに、クラッド部８を形成するために、純石英ガラス棒の長手方向にドリル等によってキャピラリー３１の外径よりやや大きい内径の７つの空孔３２ａを形成してガラス部材３２を作製する。つぎに、ガラス部材３２の空孔３２ａ内にキャピラリー３１を挿入して配置し、光ファイバ母材３００を形成する。つぎに、この光ファイバ母材３００を、所望のコア径ならびにコア部間の離隔距離を実現するように計算された外径を保ちつつ線引きすることで、図１に示すマルチコア光ファイバ１００を製造できる。
　図１１に示す方法によれば、ガラス部材３２の空孔３２ａに７本のキャピラリー３１を挿入することによって、キャピラリー３１を位置精度高く配置できるので、製造するマルチコア光ファイバ１００においてコア部１～７の位置精度が高くなる。また、このキャピラリー３１は、キャピラリー２１と比較して、クラッド領域２１ｄの分だけガラス層が少ないので、より少ない工程数で低コストかつ簡易に製造できる。
　なお、ガラス部材３２は、ドリル法でなく公知のゾル／ゲル法を用いて作製してもよい。この場合、ガラス部材３２内にキャピラリー３１を配置する方法として、たとえばガラス管の内部に予めキャピラリー３１を配置しておき、このガラス管の中にガラス部材３２の材料となるゾルを流し込んで、その後にゲル化してガラス部材３２を形成するという方法を用いてもよい。
（実施の形態２）
　上記実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００では、全てのコア部１～７について、Δ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３のそれぞれが同じである。これに対して、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバは、Δ１、Δ３、２Ａのうちの少なくとも１つの値が他のコア部と異なる異種コア部を含むものである。
　図１２は、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。図１２に示すように、このマルチコア光ファイバ４００は、図１に示すマルチコア光ファイバ１００において、コア部１、３、５、７の中心コア部１ａ、３ａ、５ａ、７ａを、それぞれ中心コア部４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａに置き換えてコア部４１、４２、４３、４４とした構造を有している。このコア部４１は、Δ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３のうちの少なくとも１つの値が、コア部２、４、６の対応する値に対して１％程度以上異なるものである。さらに、コア部４２、４３、４４は、互いに同じΔ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３を有するが、これらの構造パラメータのうちの少なくとも１つの値が、コア部２、４、６およびコア部４１のいずれとも異なるものである。すなわち、コア部２、４、６、コア部４１、およびコア部４２、４３、４４は互いに異種のコア部である。
　なお、コア部４１、およびコア部４２、４３、４４は、たとえば、Δ１が０．０５～１．２％であり、Δ２が０％であり、Δ３が－０．６％以上であり、２Ａが４～１４μｍであり、Ｒａ２が１～３であり、（Ｒａ３－Ｒａ２）が２以下であり、カットオフ波長が１～１．５３μｍであり、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積が３０～１８０μｍ2である。
　ここで、非特許文献１に記載されるように、構造パラメータの異なる異種のコア部間では、上述した式（４）における係数ｆが１より小さくなるため、コア部間を乗り移る光のパワーの最大値が小さくなる。したがって、同じクロストークを実現する場合であっても、異種のコア部間の離隔距離は、構造パラメータが同じである同種のコア部間の離隔距離と比較して小さくできる。しかしながら、同種のコア部間の離隔距離は、たとえば－３０ｄＢのクロストークを実現するためには、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００の場合と同じにする必要がある。
　そこで、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバ４００は、コア部２、４、６を、互いの離隔距離が最も大きくなるように配置し、かつ、コア部４２、４３、４４を、互いの離隔距離が最も大きくなるように配置している。したがって、コア部２、４、６の互いの離隔距離を４０μｍ以上、たとえば４０μｍとし、コア部４２、４３、４４の互いの離隔距離を４０μｍ以上、たとえば４０μｍとしても、コア部２、４、６、コア部４１、コア部４２、４３、４４のうちの任意のコア部について、隣接するコア部とのクロストークを－３０ｄＢ以下とできる。
　この場合、コア部２、４、６、コア部４１、コア部４２、４３、４４は、正六角形の頂点および中心に位置するものであるから、隣接するコア部との離隔距離は、４０μｍ×１／√３、すなわち約２３．１μｍであり、実施の形態１の場合の４０μｍよりも大幅に小さくなる。すなわち、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバ４００は、より高密度にコア部を配置できるものとなる。
　なお、本実施の形態２の変形例として、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００において、コア部１～７のうち２つのコア部以外を、互いに異種のコア部に置き換えて、マルチコア光ファイバを構成することもできる。この場合、たとえば最も離隔しているコア部２およびコア部５以外を異種のコア部に置き換えるようにすると、同種のコア部であるコア部２とコア部５との離隔距離を、たとえば４０μｍとすれば、各コア部において－３０ｄＢのクロストークを実現できる。この場合、隣接するコア部間の離隔距離を４０μｍ×１／２、すなわち２０μｍにできるので、コア部をさらに高密度に配置することができる。
（実施の形態３）
　つぎに、本発明の実施の形態３に係るマルチコア光ファイバについて説明する。図１３は、本実施の形態３に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。図１３に示すように、このマルチコア光ファイバ５００は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００において、コア部１～７の各ディプレスト部１ｃ～７ｃの外周のクラッド部８を、ディプレスト部１ｃ～７ｃと同じ屈折率差を有しディプレスト部１ｃ～７ｃと一体になったクラッド部５８に置き換えた構成を有している。また、クラッド部５８の外周には、被覆部５９が形成されている。
　このマルチコア光ファイバ５００も、屈折率プロファイルはトレンチ型となっている。ただし、マルチコア光ファイバ５００において、或るディプレスト部の外径とは、或るコア部の中心から、このコア部と最も隣接するコア部の外周に形成されたクラッド部の外縁までの距離として定義される。たとえば、コア部１の場合は、たとえば隣接するコア部２の外周のクラッド部５８の外縁（第２コア部２ｂとの境界）までの距離である。また、たとえばコア部２の場合は、たとえば隣接するコア部３の外周のクラッド部５８の外縁（第２コア部３ｂとの境界）までの距離である。
　このマルチコア光ファイバ５００は、たとえば、Δ１が０．３４％であり、Δ３が－０．２％であり、２Ａが７．９７μｍであり、Ｒａ２が４であり、（Ｒａ３－Ｒａ２）が１．５である場合に、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積が８０μｍ2なるとともに、各コア部１～７間の離隔距離が約３７．９μｍとなる。この離隔距離は、全長が１ｋｍの場合において各コア部１～７間のクロストークが－３０ｄＢとなる離隔間隔である３６．４３μｍよりも大きいので、各コア部１～７におけるクロストークが－３０ｄＢ以下となる。
　このマルチコア光ファイバ５００は、以下のようにして製造することができる。図１４は、本実施の形態３に係るマルチコア光ファイバ５００の製造方法の一例を説明する説明図である。図１４に示すように、この製造方法においては、図１１に示す製造方法と同様に、まず、７本のキャピラリー６１を準備する。このキャピラリー６１は、中心コア領域２１ａと、同心円状に形成した、第２コア部のいずれかを形成するための第２コア領域２１ｂとを有するものである。つぎに、ディプレスト部５８を形成するために、フッ素を添加した石英ガラス棒の端面にドリル等によってキャピラリー６１の外径よりやや大きい内径の７つの空孔６２ａを形成してガラス部材６２を作製する。つぎに、ガラス部材６２の空孔６２ａ内にキャピラリー６１を挿入して配置し、光ファイバ母材６００を形成する。つぎに、この光ファイバ母材６００を、所望のコア径ならびにコア部間の離隔距離を実現するように計算された外径を保ちつつ線引きすることで、図１３に示すマルチコア光ファイバ５００を製造できる。
　図１４に示す方法によれば、図１１に示す方法と同様に、キャピラリー６１を位置精度高く配置できるので、製造するマルチコア光ファイバ５００においてコア部１～７の位置精度が高くなる。また、このキャピラリー６１は、キャピラリー３１と比較しても、ディプレスト領域２１ｃの分だけガラス層が少ないので、さらに少ない工程数で低コストかつ簡易に製造できる。
　なお、ガラス部材６２は、図１１に示すガラス部材３２の場合と同様に、ドリル法でなく公知のゾル／ゲル法を用いて作製してもよい。
　また、図１５は、実施の形態３に係るマルチコア光ファイバの製造方法の他の一例を説明する説明図である。図１５では、図１４に示すガラス部材６２の外周にさらに純石英ガラス管７１を配置し、ガラス部材６２の空孔６２ａ内にキャピラリー６１を挿入して配置し、光ファイバ母材７００を形成している。フッ素を添加した石英ガラスからなるガラス部材６２は比較的軟らかいため、このように外周に純石英ガラス管７１を配置することによって、光ファイバ母材７００の機械的強度を高め、その外径形状を安定させることができる。
　なお、上記実施の形態１、３では、全てのコア部について、構造パラメータであるΔ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３がそれぞれ同じであり、実施の形態２では、３種類の異種のコア部を備えるものである。しかしながら、本発明はこれに限らず、一部または全てのコア部が異種であるコア部を備えるマルチコア光ファイバでも良い。
　ところで、本発明に係るマルチコア光ファイバは、複数のコア部を備え、かつこれらを所定の離隔距離で配置するようにしているので、コア部の中には、クラッド部の外周との距離が近いものがある。このため、各コア部についてマイクロベンドの影響を考慮する必要がある。なお、マイクロベンド損失は、光ファイバに側圧が加えられたときに、この側圧を加えた物（たとえばボビン）の表面の微少な凹凸等によって光ファイバに微小な曲げが加えられることによる伝送損失の増加量として定義される。
　そこで、以下に、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１００と同様のトレンチ型屈折率プロファイルを有するコア部を、１つだけクラッド部の中心に有するシングルコア光ファイバにおいて、ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５２に規定される、クラッド部の外径が１２５μｍのシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）と同等のマイクロベンド損失を実現するために必要なクラッド部の外径について計算した結果を示す。なお、この計算では、トレンチ型シングルコア光ファイバにおける比屈折率差Δ３、Ｒａ２、（Ｒａ３－Ｒａ２）について、図６において曲げ損失が最小となる組み合わせである、Δ３が－０．６％、Ｒａ２が２、（Ｒａ３－Ｒａ２）が０．７５という値に固定し、カットオフ波長は、１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍと変化させ、有効コア断面積は３０～１８０μｍ２の範囲で変化させた。
　図１６は、トレンチ型シングルコア光ファイバにおいて、カットオフ波長が１μｍ、１．３１μｍ、１．５３μｍの場合の、Ａeffと、ＳＭＦと同等のマイクロベンド損失を実現するために必要なクラッド部外径との関係を示す図である。なお、比較として、ＳＭＦのクラッド部外径とＡeffとを示している。図１６に示すように、トレンチ型シングルコア光ファイバにおいて、クラッド部外径が４０μｍ以上、すなわち外半径が２０μｍ以上であれば、ＳＭＦと同等のマイクロベンド損失を実現することができる。したがって、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバにおいても、クラッド部８の外周に最も近接しているコア部２～７の中心と、クラッド部８の外周との最短距離が２０μｍ以上であれば、全てのコア部１～７において、ＳＭＦと同等のマイクロベンド損失を実現することができる。
（実施例１～４、比較例１、参考例１～３）
　つぎに、本発明の実施例１～４として、図１０に示した製造方法を用いて、異種コア部を含む７つのコア部を有するマルチコア光ファイバを製造した。図１７は、実施例１～４のマルチコア光ファイバを製造する際に用いたコア部の構造パラメータを示す図である。実施例１～４のマルチコア光ファイバに含まれる各コア部の構造パラメータは、図１７に示す構造パラメータの値の近傍の値（２Ａについては図１７の値に対して約±５％の値、それ以外の構造パラメータについては図１７の値に対して約±２％の値）を有している。
　また、本発明の比較例１として、図１０に示した製造方法において、ディプレスト領域を有さないキャピラリーを用いて、異種コア部を含む７つのコア部を有するマルチコア光ファイバを製造した。ただし、製造する際に用いたコア部の構造パラメータは、Δ１を０．３４％、２Ａを９．１μｍとした。この比較例１のマルチコア光ファイバは、各コア部の屈折率プロファイルがステップインデックス型となる。
　さらに、本発明の参考例１～３として、本発明の実施例１～４のマルチコア光ファイバを製造する際に用いたものと同じキャピラリーを用いて、シングルコア光ファイバを製造した。
　図１８は、製造した実施例１のマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。図１８では、後の説明のために、各コア部に符号Ａ～Ｇを付している。なお、他の実施例２～４、比較例１のマルチコア光ファイバのコア部を説明する際にも、対応するコア部についてはこの符号Ａ～Ｇを使用する。また、図中の３つの黒丸は、コア部の配置を特定するために形成した空孔マーカである。
　つぎに、実施例１～４、比較例１、参考例１～３の特性の測定結果について説明する。
　はじめに、参考例１～３のシングルコア光ファイバの特性について説明する。図１９は、参考例１～３のシングルコア光ファイバの特性の測定結果を示す図である。図２０は、参考例１～３のシングルコア光ファイバでのクラッド厚、およびクラッド部外径を示す図である。なお、「ＭＦＤ」はモードフィールド径を意味する。また、各特性は、ケーブルカットオフ波長λｃｃ以外は、波長１．５５μｍにおける値である。この参考例１～３では、カットオフ波長が１～１．５３μｍ（１０００～１５３０ｎｍ）、かつ有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が３０～１８０μｍ2という特性が満たされている。特に、有効コア断面積については９０μｍ２以上が実現されている。
　つぎに、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの特性について説明する。図２１は、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの各コア部Ａ～Ｇの特性の測定結果を示す図である。なお、「ＭＦＤ」はモードフィールド径を意味する。また、各特性は、ケーブルカットオフ波長λｃｃ以外は、波長１．５５μｍにおける値である。また、図中「－」は、未測定の項目を示している。図２１に示す実施例１～４では、カットオフ波長が１～１．５３μｍ（１０００～１５３０ｎｍ）、かつ有効コア断面積（Ａｅｆｆ）が３０～１８０μｍ2であり、参考例１～３と同程度の特性が満たされている。また、実施例１～４のマルチコア光ファイバは、比較例１のマルチコア光ファイバよりも平均的に大きな有効コア断面積および小さな曲げ損失が得られたが、これについては後で詳述する。
　図２２は、実施例１～４および比較例１のマルチコア光ファイバでのコア部間の離隔距離、クラッド厚、およびクラッド部外径を示す図である。なお、クラッド厚とは、コア部のうち、クラッド部の外周に最も近接しているコア部の中心と、クラッド部の外周との最短距離を意味する。実施例１～４および比較例１のマルチコア光ファイバは、参考例１～３と比較してもいずれも十分なクラッド厚を有しており、通常の光通信の通信波長帯域（１．３～１．６５μｍ）においては、コア部はマイクロベンドの影響はほぼ受けないと考えられる。
　つぎに、実施例１～４、比較例１、参考例１～３の伝送損失スペクトルを示す。図２３は、実施例１～４のマルチコア光ファイバの伝送損失スペクトルを示す図である。なお、図２３（ａ）～（ｄ）が、それぞれ実施例１～４の伝送損失スペクトルを示している。図２４は、比較例１のマルチコア光ファイバの伝送損失スペクトルを示す図である。図２５は、参考例１～３のシングルコア光ファイバの伝送損失スペクトルを示す図である。なお、図２３、２４の凡例の符号Ａ～Ｇは、コア部の符号を示している。
　図２３に示すように、実施例１～４のマルチコア光ファイバは、波長１５５０ｎｍ（１．５５μｍ）において、１ｄＢ／ｋｍ以下の伝送損失を実現しており、特に実施例１、２では、図２４、２５に示す参考例１、２のシングルコア光ファイバ、および比較例１のステップインデックス型のマルチコア光ファイバの伝送損失と同程度の低い伝送損失を実現している。
　つぎに、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの有効コア断面積、曲げ損失、および伝送損失についてさらに具体的に説明する。図２６は、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの各コア部について、ケーブルカットオフ波長（λｃｃ）とＡeffとの関係を示す図である。図中のデータ点は、実施例１についてはコア部Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇ、実施例２についてはコア部Ａ、Ｂ、Ｇ、実施例３についてはコア部Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、実施例４についてはコア部Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、比較例１についてはコア部Ａ～Ｇに対応している。また、図中実線は実施例１～４、比較例１のそれぞれのデータ点に対する線形近似曲線を示しており、破線は、図１７に示す構造パラメータから計算されるλｃｃとＡeffとの関係を示している。
　図２６に示すように、実施例１～４のマルチコア光ファイバの各コア部のλｃｃとＡeffとの関係は、図１７に示す構造パラメータから計算される関係と良く一致している。また、実施例１～４と比較例１とを比較すると、同じλｃｃの値に対して、実施例１～４の方が比較例１よりもＡeffを８μｍ２程度大きくできることが確認された。
　図２７は、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの各コア部について、ケーブルカットオフ波長（λｃｃ）と曲げ損失との関係を示す図である。図２６と同様に、図中のデータ点は、実施例１についてはコア部Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇ、実施例２についてはコア部Ａ、Ｂ、Ｇ、実施例３についてはコア部Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、実施例４についてはコア部Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、比較例１についてはコア部Ａ～Ｇに対応している。また、図中実線は実施例１～４、比較例１のそれぞれのデータ点に対する線形近似曲線を示している。
　図２７に示すように、実施例１～４と比較例１とを比較すると、同じλｃｃの値に対して、実施例１～４の方が比較例１よりも曲げ損失を１／１０倍程度に小さくできることが確認された。
　図２８は、実施例１～４、比較例１のマルチコア光ファイバの各コア部について、ケーブルカットオフ波長（λｃｃ）と伝送損失との関係を示す図である。図２６と同様に、図中のデータ点は、実施例１についてはコア部Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇ、実施例２についてはコア部Ａ、Ｂ、Ｇ、実施例３についてはコア部Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、実施例４についてはコア部Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、比較例１についてはコア部Ａ～Ｇに対応している。また、図中実線は実施例１～４、比較例１のそれぞれのデータ点に対する線形近似曲線を示している。
　図２８に示すように、実施例１、２および比較例１の場合、コア部の位置によらず、λｃｃが大きくなるにつれ伝送損失が小さくなる傾向を示すことが確認された。また、実施例３、４の場合、コア部の位置によらず、λｃｃが小さくなるにつれ伝送損失が小さくなる傾向を示すことが確認された。このように、伝送損失がケーブルカットオフ波長依存性を示す要因としては、マクロベンド、マイクロベンド（曲げ損失）、クロストーク等が考えられる。
　そこで、実施例１～４のマルチコア光ファイバの各コア部の伝送損失スペクトルと、ケーブルカットオフ波長が約１２６０ｎｍである参考例１のシングルコア光ファイバの伝送損失スペクトルとの差分を計算した。図２９は、実施例１～４のマルチコア光ファイバの各コア部の伝送損失スペクトルと、参考例１のシングルコア光ファイバの伝送損失スペクトルとの差分スペクトルを示す図である。図２９に示すように、各差分スペクトルは線形の波長依存性を示すことが確認された。ここで、曲げ損失やマイクロベンド損失は波長に対して指数関数的に増大することを考えると、マルチコア光ファイバにおいて、図２８に示すようにλｃｃが大きくなるにつれ伝送損失が小さくなる傾向あるいはλｃｃが小さくなるにつれ伝送損失が小さくなる傾向を示すのは、コア部間の光の干渉に起因する可能性が高いことが分った。
　図３０は実施例１、３ならびに比較例１に係るマルチコア光ファイバの波長１．５５μｍにおけるクロストークの、マルチコア光ファイバの長さ依存性を示す図である。図中、たとえば「実施例１　Ｂ」とは、実施例１に係るマルチコア光ファイバにおいて、中心に位置する符号Ａのコア部に光を入射したときの、符号Ａのコア部と符号Ｂのコア部との間のクロストークを示している。図３０に示すようにいずれのデータにおいてもコア部間での光のクロストークが波長１．５５μｍにおいて－４５ｄＢ以下であり、各コア部において個別に伝送する光信号のクロストークが十分に低いものとなっている。
　なお、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態３に係るマルチコア光ファイバにおいて、実施の形態２に係るマルチコア光ファイバのように異種のコア部を含むような構成としてもよい。また、コア部の個数も特に限定はされず、２以上であればよい。
　以上のように、本発明に係るマルチコア光ファイバおよびその製造方法は、大容量光通信の分野に利用して好適なものである。
　１～７、４１～４４　コア部
　１ａ～７ａ、４１ａ～４４ａ　中心コア部
　１ｂ～７ｂ　第２コア部
　１ｃ～７ｃディプレスト部
　８、５８　クラッド部
　１６、５９　被覆部
　２１、３１、６１　キャピラリー
　２１ａ　中心コア領域
　２１ｂ　第２コア領域
　２１ｃ　ディプレスト領域
　２１ｄ　クラッド領域
　２２　ガラス管
　２３　充填用キャピラリー
　３２、６２　ガラス部材
　３２ａ、６２ａ　空孔
　７１　純石英ガラス管
　１００、４００、５００　マルチコア光ファイバ
　２００、３００、６００、７００　光ファイバ母材
　Ｐ　屈折率プロファイル
　Ｐ１～Ｐ４　部分

Claims (8)

  1. 　複数のコア部と、
    　前記各コア部の外周に位置するクラッド部と、を有し、
    　前記コア部は、中心に位置し前記クラッド部よりも屈折率が高い中心コア部と、前記中心コア部の外周を囲むように形成され前記中心コア部よりも屈折率が低い第２コア部と、前記第２コア部の外周を囲むように形成され第２コア部および前記クラッド部よりも屈折率が低いディプレスト部と、
    　を備え、前記各コア部は、隣接するコア部との離隔距離が、全長における該コア部間での光のクロストークが波長１．５５μｍにおいて－３０ｄＢ以下となるように、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。
  2. 　前記中心コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差をΔ１、前記第２コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差をΔ２、前記ディプレスト部の前記クラッド部に対する比屈折率差をΔ３とし、前記コア部の直径を２Ａ、前記第２コア部の外径を２Ｂ、前記ディプレスト部の外径を２Ｃとし、Ｂ／ＡをＲａ２、Ｃ／ＡをＲａ３とすると、Δ１は０．０５～１．２％であり、Δ２はほぼ０％であり、Δ３は－０．６％以上であり、２Ａは４～１４μｍであり、Ｒａ２は１～３であり、（Ｒａ３－Ｒａ２）は２以下であり、カットオフ波長が１～１．５３μｍであり、波長１．５５μｍにおける有効コア断面積が３０～１８０μｍ2であることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
  3. 　全長が１００ｋｍ以上であり、全ての前記複数のコア部は、Δ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３がそれぞれ同じであり、隣接するコア部との離隔距離が４０μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。
  4. 　全長が１００ｋｍ以上であり、前記複数のコア部は、Δ１、Δ３、２Ａ、Ｒａ２、Ｒａ３の全てがそれぞれ同じである２以上のコア部と、Δ１、Δ３、２Ａのうちの少なくとも１つの値が前記２以上のコア部と異なる、少なくとも１つの異種コア部を含み、前記２以上のコア部は、互いの離隔距離が４０μｍ以上であり、前記異種コア部は、隣接する他のコア部との離隔距離が前記２以上のコア部同士の離隔距離よりも短いことを特徴とする請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。
  5. 　前記クラッド部の外周に最も近接している前記コア部の中心と、前記クラッド部の外周との最短距離が２０μｍ以上であることを特徴とする請求項２～４のいずれか一つ記載のマルチコア光ファイバ。
  6. 　波長１．５５μｍにおける直径２０ｍｍで巻いた場合の曲げ損失が、当該マルチコア光ファイバと等しいカットオフ波長および有効コア断面積を有するステップインデックス型屈折率プロファイルのマルチコア光ファイバの曲げ損失よりも小さいことを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバ。
  7. 　波長１．５５μｍにおける直径２０ｍｍで巻いた場合の曲げ損失が、当該マルチコア光ファイバと等しいカットオフ波長および有効コア断面積を有するステップインデックス型屈折率プロファイルのマルチコア光ファイバの曲げ損失の１／５以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバ。
  8. 　請求項１～７のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、　前記各コア部を形成するためのコア領域と、前記ディプレスト部を形成するためのディプレスト領域とを備えるキャピラリーを、前記クラッド部を形成するためのガラス部材内に配置して光ファイバ母材を形成し、前記光ファイバ母材を線引きすることを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
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