WO2013051485A1 - 偏波保持マルチコア光ファイバ - Google Patents

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WO2013051485A1
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core
cores
optical fiber
polarization maintaining
axis direction
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笹岡　英資
弘雄 金森
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住友電気工業株式会社
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    • 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
    • G02B6/024—Optical fibres with cladding with or without a coating with polarisation maintaining properties

Definitions

  • the present invention relates to a polarization maintaining multi-core optical fiber.
  • An intermediate layer (stress applying layer or hole) for generating birefringence in the cores is provided between the cores.
  • a shared polarization-maintaining multicore optical fiber is known (see, for example, Patent Document 1).
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber described in Patent Document 1 has a problem that the fiber diameter cannot be sufficiently reduced. The reason is that in order to generate birefringence in the core, it is necessary to secure a stress-applying portion sufficiently larger than the core, and the size of the stress-applying portion hinders the high-density arrangement of the core and the fiber diameter reduction. Because there is a possibility of causing.
  • the occurrence of crosstalk between the cores has often been a problem.
  • the crosstalk between the cores has not been studied. Therefore, the conventional polarization maintaining multi-core optical fiber may have insufficient suppression of crosstalk between cores.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and achieves a high-density arrangement of cores and a fiber diameter reduction, and a polarization maintaining multicore optical fiber in which crosstalk between cores is suppressed.
  • the purpose is to provide.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber according to the present invention includes a plurality of cores in the same cladding.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber according to the first aspect has polarization maintaining characteristics due to structural asymmetry in each of the plurality of cores or in the vicinity of each of the plurality of cores.
  • the light field distribution in each of the plurality of cores is asymmetric.
  • the direction of a straight line connecting the center of an arbitrary core of the plurality of cores and the center of the core closest to the arbitrary core is the arbitrary It differs from the long axis direction of the light field distribution in the core.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber when linearly polarized light is incident due to structural birefringence due to structural asymmetry in each core in the cladding or in the vicinity of each core. It is possible to propagate while maintaining the polarization state. Accordingly, a stress applying portion or the like required for a general polarization maintaining multi-core optical fiber is not necessary, and the cores can be arranged at a higher density in a certain cladding cross-sectional area.
  • the direction of the straight line connecting the center of an arbitrary core and the center of the core closest to the arbitrary core is different from the major axis direction of the light field distribution in the arbitrary core. Thereby, the overlap of field distribution is reduced between the arbitrary core and the closest core. As a result, the crosstalk between the cores is effectively reduced as compared with the case where the direction of the line connecting the closest core centers and the major axis direction of the light field distribution in each core coincide.
  • second aspect applicable to the first aspect that effectively exhibits the above action, specifically, regarding the diameter of an arbitrary core, the field distribution of light in the arbitrary core
  • the diameter of the arbitrary core along the major axis direction (first core diameter) and the diameter of the arbitrary core along the minor axis direction of the light field distribution in the arbitrary core (second core diameter) are different from each other.
  • an aspect in which an arbitrary core of the plurality of cores is an elliptical core can be mentioned. By making the core shape an ellipse, structural birefringence occurs, and polarization can be maintained without providing a stress applying portion. Therefore, it is possible to arrange the cores with high density while suppressing crosstalk between the cores.
  • an arrangement in which an arbitrary core among a plurality of cores is sandwiched is provided.
  • An embodiment in which a pair of prepared holes is provided.
  • birefringence is generated by the holes. Therefore, polarization can be maintained without providing a stress applying portion, and the cores can be arranged with high density in a state where crosstalk between the cores is suppressed.
  • a polarization-maintaining multi-core optical fiber that achieves a high-density arrangement of cores and a fiber diameter reduction and that suppresses crosstalk between cores.
  • 1 to 9 polarization maintaining multi-core optical fiber, 11: elliptical core, 12: circular core, 20: clad, 31: side tunnel.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber has a shape extending along the central axis AX, and includes a plurality of cores made of quartz glass and a clad made of quartz glass provided on the outer periphery of the plurality of cores.
  • Has a structure. 1 to 9 below show a cross section perpendicular to a direction in which the core of the polarization-maintaining multicore optical fiber extends and extends along the central axis AX of the polarization-maintaining multicore optical fiber.
  • the x axis (horizontal direction in the drawing) and the y axis (vertical direction in the drawing) orthogonal to each other are described and described using these.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a polarization maintaining multi-core optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • the ellipsoidal core 11 having seven ellipsoidal shapes is provided inside the clad 20 via a part of the clad 20.
  • the seven elliptical cores 11 are arranged so that their centers correspond to triangular lattice points. More specifically, the central core of the seven elliptical cores 11 is provided at a position where the center is the center of the multi-core optical fiber 1 and is closest to the six outer peripheral cores. Out of the six outer cores, two cores are arranged along the y-axis direction so as to be aligned with the center core, and the remaining four cores or outer cores are the adjacent outer core and the center core. Close contact with the core.
  • a line connecting the centers of the nearest elliptical cores 11 becomes one side of the triangular lattice.
  • each elliptical core 11 is arranged so that the major axis of the ellipse in the elliptical core 11 is in the x-axis direction. Since there is no line extending in the x-axis direction among the lines connecting the closest cores, the direction of the line connecting the closest core centers shown by the broken line in FIG.
  • the angle between the line connecting the centers of the closest cores and the long axis of the field distribution is 90 degrees at the maximum and 30 degrees as the minimum.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber 1 is manufactured by the following method, for example. That is, after a hole having an elliptical cross-sectional shape is provided in the clad member according to the number of cores, a core member having an elliptical cross-sectional shape is inserted into the hole and integrated to obtain a base material. The polarization maintaining multi-core optical fiber is obtained by drawing the base material. Moreover, the following method is mentioned as another method.
  • a hole having a circular cross-sectional shape is provided in the cladding member according to the number of cores, and a hole having a circular cross-sectional shape is formed so as to sandwich the circular hole adjacent to each other (this hole extends along the long axis direction of the elliptical core).
  • the core cross-sectional shape is made elliptical by crushing the holes on both sides of the hole into which the core member is inserted.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber can be obtained by preparing a preform and drawing it.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the length of the major axis of the elliptical core 11 is 10 ⁇ m
  • the length of the minor axis is 2 ⁇ m
  • the core and the clad The relative refractive index difference is 1.0%
  • the distance between the closest core centers is 30 ⁇ m.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber 1 of the present embodiment structural birefringence occurs by making the core elliptical.
  • stress birefringence that occurs when heating and cooling in the fiber drawing process also occurs. Therefore, if a linearly polarized wave coinciding with the polarization main axis direction is incident on each core included in the polarization maintaining multi-core optical fiber, the polarization state can be maintained and propagated.
  • the core is formed into an elliptical shape, birefringence is generated, and therefore, stress application necessary for a general polarization maintaining multicore optical fiber is applied. Parts are not required. Therefore, it is possible to arrange the cores at a high density within a certain cladding cross-sectional area. Also, by making the direction of the line connecting the closest core centers different from the long axis direction of the field distribution (that is, the long axis direction of the elliptical core), the overlap of the field distribution between the closest cores is reduced. For this reason, the crosstalk between the cores is reduced as compared with the case where the direction of the line connecting between the closest core centers coincides with the major axis direction of the field distribution.
  • the elliptical core 11 included in the polarization maintaining multi-core optical fiber 1 has the same major axis direction of the light field distribution. In the case of such a configuration, it is not necessary to individually adjust the principal axis direction of the polarization when the multi-core optical fiber is coupled with another device, and the handling becomes easy.
  • FIG. 2 shows a polarization maintaining multi-core optical fiber 2 in which 19 elliptical cores 11 are arranged as a modification of the first embodiment.
  • the line connecting the nearest cores extends in the y-axis direction or the direction in which the angle formed with the y-axis is 60 degrees.
  • the elliptical core 11 is arranged so that the major axis direction is along the x-axis.
  • this polarization-maintaining multicore optical fiber 2 when the inter-core crosstalk is set to be the same as that of the polarization-maintaining multicore optical fiber 1, the diameter of the clad 20 is 180 ⁇ m and the length of the long axis of the elliptical core 11 is Is 10 ⁇ m, the length of the short axis is 2 ⁇ m, the relative refractive index difference between the core and the clad is 1.0%, and the distance between the closest core centers is 30 ⁇ m.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the length of the major axis of the elliptical core 11 is 10 ⁇ m
  • the length of the minor axis is 2 ⁇ m
  • the core and the clad Relative refractive index difference to 1.0% and the distance between the closest core centers to 15 ⁇ m.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber of the present embodiment is a multi-core optical fiber capable of propagating linearly polarized waves while maintaining the polarization state, and the cores are arranged at high density. The effect that crosstalk between cores is reduced can be produced.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the polarization maintaining multi-core optical fiber according to the second embodiment of the present invention.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber 3 according to the second embodiment as in the polarization maintaining multi-core optical fiber 1 according to the first embodiment, seven circular cores 12 are arranged so that the center thereof is a triangular lattice point.
  • the arrangement of the circular core 12 is the same as the arrangement of the elliptical core 12 of the polarization maintaining multi-core optical fiber 1 according to the first embodiment, and the line connecting the nearest cores is formed with the y-axis direction or the y-axis.
  • the angle extends in the direction of 60 degrees.
  • a pair of side tunnels 31 each having a hole is provided on both sides of each circular core 12.
  • the side tunnel 31 and the circular core 12 are provided in a straight line in the y-axis direction.
  • the long axis of the field distribution is orthogonal to the direction of the side tunnels 31. This is because the confinement of light on the side tunnel side becomes strong due to a large refractive index difference between the core and the side tunnel, and the light field distribution expands relatively in the direction orthogonal to this. Therefore, in the case of the polarization maintaining multi-core optical fiber 3 shown in FIG. 3, the angle formed between each broken line and the long axis of the field distribution is 90 degrees at the maximum and 30 degrees as the minimum.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber 3 is manufactured by the following method, for example. Specifically, core holes having a circular cross-sectional shape are provided in the clad member in accordance with the number of cores, and holes for side tunnels having a circular cross-sectional shape are also provided on both sides. Thereafter, a core member having a circular cross-sectional shape is inserted into the core hole and then integrated to obtain a base material. The polarization maintaining multi-core optical fiber is obtained by drawing the base material.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber in which the side tunnel is formed can be obtained by pressurizing the inside of the hole for the side tunnel on both sides of the core at the time of drawing.
  • a rod corresponding to the material of the clad member and the core member is prepared, and a hollow pipe is prepared at a position to be a side tunnel, and a base material of the multi-core optical fiber is prepared by a so-called stack and draw method. It is also possible to use a method of creating and drawing this.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the diameter of the circular core 12 is 8 ⁇ m
  • the diameter of the side tunnel 31 is 10 ⁇ m
  • the circular core 12 and the side tunnel 31 The center-to-center distance is 9 ⁇ m
  • the relative refractive index difference between the core and the clad is 0.4%
  • the distance between the closest core centers is 35 ⁇ m.
  • the side tunnel 31 is provided with the circular core 12 interposed therebetween, so that structural birefringence occurs. Therefore, if a linearly polarized wave that coincides with the polarization main axis direction is incident on each core included in the multi-core optical fiber, the polarization state can be maintained and propagated. Further, in the case of a configuration in which birefringence is generated by the side tunnel 31, it is possible to generate polarization maintaining performance by a side tunnel that is smaller than the stress applying portion. Therefore, it is possible to arrange the cores at a high density within a certain cladding cross-sectional area.
  • the field distribution between the closest cores is changed. Since the overlap is reduced, the crosstalk between the cores is reduced as compared with the case where the direction of the line connecting between the closest core centers coincides with the major axis direction of the field distribution.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the polarization maintaining multi-core optical fiber according to the third embodiment of the present invention.
  • the side tunnel 31 is arranged in the y-axis direction as shown in FIG. 3.
  • a combination in which the direction of the line connecting the centers coincides with the major axis direction of the field distribution occurs in some cores (when cores adjacent in the y-axis direction are closest to each other), and as a result, between the cores There is concern about an increase in crosstalk.
  • the arrangement of the seven circular cores 12 in the polarization maintaining multi-core optical fiber 3 is changed from a triangular lattice shape, and is extended in the y-axis direction compared to FIG. ing.
  • the number of lines connecting the closest cores indicated by broken lines is reduced from 12 (FIG. 3) to 8, and the circular cores 12 adjacent in the y-axis direction are not the closest cores. Therefore, there is no line extending between the centers of the closest cores and extending in the y-axis direction.
  • the region surrounded by the four broken lines connecting the closest cores has a rhombus shape in which the x-axis direction is the short axis and the y-axis direction is the long axis.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the diameter of the circular core 12 is 8 ⁇ m
  • the diameter of the side tunnel 31 is 10 ⁇ m
  • the circular core 12 and the side tunnel 31 The center-to-center distance is 9 ⁇ m
  • the relative refractive index difference between the core and the cladding is 0.4%
  • the distance between the closest core centers is 30 ⁇ m
  • the distance between the centers of adjacent cores in the y-axis direction is 50 ⁇ m.
  • the center-to-center distance between adjacent cores in the x-axis direction is 33.2 ⁇ m.
  • the angle formed by the line connecting the centers of the closest cores and the long axis of the field distribution is 33.6 degrees.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a polarization maintaining multi-core optical fiber according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber 5 according to the fourth embodiment is obtained by changing the arrangement of the elliptical cores 11 constituting the polarization maintaining multi-core optical fiber 1 according to the first embodiment.
  • the centers of the nine elliptical cores 11 are arranged so as to correspond to a square lattice point shape.
  • the line connecting the centers of the closest cores is the broken line shown in FIG.
  • a straight line connecting the centers of the cores extends in the x-axis direction or the y-axis direction. In this case, as shown in FIG.
  • the major axis of the elliptical core 11 is set to the diagonal direction of the quadrangular lattice, whereby the direction of the line connecting the closest core centers indicated by the broken line in FIG.
  • the y-axis direction) and the major axis direction of the field distribution can be made different.
  • the angle between the line connecting the centers of the closest cores and the long axis of the field distribution is 45 degrees.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the length of the major axis of the elliptical core 11 is 10 ⁇ m
  • the length of the minor axis is 2 ⁇ m
  • the core and the clad The relative refractive index difference is 1.0%
  • the distance between the closest core centers is 30 ⁇ m.
  • FIG. 6 shows a polarization maintaining multi-core optical fiber 6 in which 16 elliptical cores 11 are arranged as a modification of the fourth embodiment.
  • the direction of the line connecting the closest core centers is the x-axis direction or the y-axis direction
  • the elliptical core 11 has an angle of 45 degrees with the long axis.
  • the elliptical core 11 is arranged so that the direction of the line connecting between the closest core centers and the major axis direction of the field distribution are different.
  • the diameter of the clad 20 is 160 ⁇ m, and the length of the long axis of the elliptical core 11 is increased. Is 10 ⁇ m, the length of the short axis is 2 ⁇ m, the relative refractive index difference between the core and the clad is 1.0%, and the distance between the closest core centers is 30 ⁇ m.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the length of the major axis of the elliptical core 11 is 10 ⁇ m
  • the length of the minor axis is 2 ⁇ m
  • the core and the clad Relative refractive index difference to 1.0%
  • the distance between the closest core centers to 24 ⁇ m.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber according to the present embodiment is a multi-core optical fiber capable of propagating linearly polarized waves while maintaining the polarization state, and the cores are arranged at high density. At the same time, there is an effect that the crosstalk between cores is reduced.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a polarization maintaining multi-core optical fiber according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the center of the nine circular cores 12 with the side tunnels 31 provided on the sides is square. They are arranged corresponding to the lattice points.
  • the line connecting the closest core centers extends in the x-axis direction or the y-axis direction.
  • the side tunnel 31 is provided in the direction used as the diagonal of each grating
  • the direction of the line connecting the closest core centers indicated by a broken line in FIG. 7 can be different from the major axis direction of the field distribution.
  • the angle between the line connecting the centers of the closest cores and the long axis of the field distribution is 45 degrees.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the diameter of the circular core 12 is 8 ⁇ m
  • the diameter of the side tunnel 31 is 10 ⁇ m
  • the circular core 12 and the side tunnel 31 The center-to-center distance is 9 ⁇ m
  • the relative refractive index difference between the core and the clad is 0.4%
  • the distance between the closest core centers is 30 ⁇ m.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a polarization maintaining multi-core optical fiber according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the side tunnels 31 are arranged in the diagonal direction of the square lattice as shown in FIG. Is the y-axis direction, which coincides with a line extending in the y-axis direction among the broken lines connecting the centers of the closest cores, and as a result, there is a concern about an increase in inter-core crosstalk.
  • a method for solving this there is a method in which the distance between the centers of the cores adjacent to the y-axis shown in FIG.
  • the arrangement of the nine circular cores 12 with the side tunnels 31 provided on the side is changed from a square lattice shape, and is separated in the y-axis direction as compared with FIG. I am letting.
  • the number of lines connecting the closest cores indicated by broken lines is reduced from 12 (FIG. 7) to 6, and the adjacent circular cores 12 along the y-axis direction are not the closest cores but along the x-axis direction.
  • the adjacent circular cores 12 become the closest cores.
  • the angle formed by the line connecting the centers of the closest cores and the long axis of the field distribution is 90 degrees.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the diameter of the circular core 12 is 8 ⁇ m
  • the diameter of the side tunnel 31 is 10 ⁇ m
  • the circular core 12 and the side tunnel 31 The center-to-center distance is 9 ⁇ m
  • the relative refractive index difference between the core and the clad is 0.4%
  • the distance between the closest core centers is 25 ⁇ m
  • the y-axis The distance between the centers of adjacent cores in the direction is set to 35 ⁇ m.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the polarization maintaining multi-core optical fiber according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the polarization maintaining multi-core optical fiber 9 has eight elliptical cores 11 arranged at equal intervals on the same circumference with the center of the clad 20 as an axis.
  • the eight elliptical cores 11 include two cores that face each other along the x axis and two cores that face each other along the y axis.
  • the line connecting the centers of the closest cores is the broken line shown in FIG. 9, and is a line connecting the centers of the adjacent elliptic cores 11 on the same circumference.
  • an ellipse is formed on a line (a chain line in FIG.
  • the diameter of the clad 20 is 125 ⁇ m
  • the length of the major axis of the elliptical core 11 is 10 ⁇ m
  • the length of the minor axis is 2 ⁇ m
  • the core and the clad The relative refractive index difference is 1.0%
  • the distance between the closest core centers is 30 ⁇ m.
  • the diameter of the clad, the size and shape of the elliptical core 11, and the size and shape of the circular core 12 can be changed as appropriate. Further, the number of cores included in the polarization maintaining multi-core optical fiber can be appropriately changed.

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Abstract

　本発明に係る偏波保持マルチコア光ファイバでは、楕円コアが適用されているため構造複屈折が生じる。また、最近接コア中心間を結ぶ線の方向と各コアにおける界分布の長軸方向とを異ならせるように各コアが配置されることにより、最近接コア同士での界分布のオーバーラップが低減される。その結果、コア間のクロストークが低減される。

Description

偏波保持マルチコア光ファイバ
　本発明は、偏波保持マルチコア光ファイバに関するものである。
　クラッド中に複数のコアが設けられるとともにこれらコアに複屈折を生じさせるための中間層（応力付与層や空孔）がコア間に設けられた構造を有し、この中間層を複数のコアにより共有する偏波保持マルチコア光ファイバが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６２－１７８９０９号公報
　発明者らは、従来の偏波保持マルチコア光ファイバについて検討した結果、以下のような課題を発見した。
　すなわち、上記特許文献１記載の偏波保持マルチコア光ファイバでは、ファイバ細径化を十分に行うことができないという課題があった。その理由は、コアに複屈折を生じさせるためにはコアよりも十分大きな応力付与部を確保する必要があり、この応力付与部の大きさが、コアの高密度配置及びファイバ細径化に支障をきたす可能性があるからである。また、マルチコア光ファイバでは、従来からコア間クロストークの発生がしばしば問題となるが、上記特許文献１記載の偏波保持マルチコア光ファイバにおいては、コア間クロストークについての検討がなされていない。そのため、従来の偏波保持マルチコア光ファイバでは、コア間クロストークの抑制が不十分である可能性があった。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、コアの高密度配置及びファイバ細径化を達成し、且つ、コア間クロストークが抑制された偏波保持マルチコア光ファイバを提供することを目的としている。
　本発明に係る偏波保持マルチコア光ファイバは、同一クラッド内に複数のコアを備える。上記目的を達成するため、第１の態様に係る偏波保持マルチコア光ファイバは、複数コアそれぞれ又は複数コアそれぞれの近傍の構造非対称性に起因した偏波保持特性を有する。また、第１の態様に係る偏波保持マルチコア光ファイバにおいて、複数コアそれぞれにおける光の界分布は非対称である。さらに、第１の態様に係る偏波保持マルチコア光ファイバにおいて、複数コアのうち任意のコアの中心と当該任意のコアに対して最近接のコアの中心とを結ぶ直線の方向は、当該任意のコアにおける光の界分布の長軸方向と異なっている。
　上記第１の態様に係る偏波保持マルチコア光ファイバによれば、クラッド内の各コア又は各コア近傍の構造非対称性に起因して構造複屈折が生じることで、直線偏光光を入射させた場合に偏波状態を維持して伝搬させることが可能となる。したがって、一般的な偏波保持マルチコア光ファイバにおいて必要とされる応力付与部等は不要となり、一定のクラッド断面積内により高密度にコアを配置することが可能となる。また、任意のコアの中心と当該任意のコアに対して最近接のコアの中心とを結ぶ直線の方向と、当該任意のコアにおける光の界分布の長軸方向とを異なっている。これにより、当該任意のコアと最近接コアとの間において、界分布のオーバーラップが低減される。その結果、最近接コア中心間を結ぶ線の方向と各コアにおける光の界分布の長軸方向とが一致している場合と比較して、コア間のクロストークが効果的に低減される
　上記作用を効果的に奏する具体的な構成（上記第１の態様に適用可能な第２の態様）として、具体的には、任意のコアの径に関して、当該任意のコアにおける光の界分布の長軸方向に沿った当該任意のコアの径（第１のコア径）と、当該任意のコアにおける光の界分布の短軸方向に沿った当該任意のコアの径（第２のコア径）とが異なる態様が挙げられる。また、上記第１及び第２の態様の少なくともいずれかに適用可能な第３の態様として、複数コアのうち任意のコアは、楕円コアである態様が挙げられる。コア形状を楕円とすることで構造複屈折が生じ、応力付与部を設けることなく偏波保持をすることが可能となる。そのため、コア間クロストークを抑制した状態でコアを高密度に配置することが可能となる。
　また、上記作用を効果的に奏する構成（上記第１～第３の態様の少なくともいずれかに適用可能な第４の態様）として、具体的には、複数コアのうち任意のコアを挟むよう配置された１対の空孔が設けられた態様が挙げられる。上記のように１対の空孔が設けられた構成の場合にも、この空孔により複屈折が生じる。したがて、応力付与部を設けることなく偏波保持をすることが可能となり、コア間クロストークを抑制した状態でコアを高密度に配置することができる。
　本発明によれば、コアの高密度配置及びファイバ細径化を達成し、且つ、コア間クロストークが抑制された偏波保持マルチコア光ファイバの提供が可能になる。
は、第１実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。 は、第１実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの変形例を説明するための概略断面図である。 は、第２実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。 は、第３実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。 は、第４実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。 は、第４実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの変形例を説明するための概略断面図である。 は、第５実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。 は、第６実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。 は、第７実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。
　１～９…偏波保持マルチコア光ファイバ、１１…楕円コア、１２…円形コア、２０…クラッド、３１…サイドトンネル。
　以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　以下の実施形態では、偏波保持マルチコア光ファイバの概略断面図を用いて説明する。この偏波保持マルチコア光ファイバは、中心軸ＡＸに沿ってそれぞれ伸びた形状を有するとともに、石英ガラスからなる複数のコアと、これら複数のコアの外周に設けられた石英ガラスからなるクラッドとを備えた構造を有する。以下の図１～９では、当該偏波保持マルチコア光ファイバのコアが延在する、該偏波保持マルチコア光ファイバの中心軸ＡＸに沿って伸びる方向に対して垂直な断面を示している。また、マルチコア光ファイバにおけるコアの配置の説明の便宜上、互いに直交するｘ軸（図示水平方向）及びｙ軸（図示垂直方向）を記載し、これらを用いて説明する。
　（第１実施形態）
  図１は、本発明の第１実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。
　第１実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ１では、クラッド２０の内部に７つの楕円形状を有する楕円コア１１が、クラッド２０の一部を介して設けられている。この７つの楕円コア１１は、その中心がそれぞれ三角格子点に対応するように配置されている。より具体的には、７つの楕円コア１１のうちの中心のコアは、その中心がマルチコア光ファイバ１の中心となる位置に設けられて、６つの外周のコアと最近接している。６つの外周コアのうち、２つのコアはｙ軸方向に沿って、中心のコアと一直線になる位置に配置していて、残りの４つのコアまたは外周のコアは両隣の外周のコアおよび中心のコアと最近接する。これにより、最近接の楕円コア１１の中心同士を結ぶ線（図１における破線）が三角格子の一辺となる。図１のマルチコア光ファイバ１では、最近接コアを結ぶ線はｙ軸方向に沿って４本あり、その他の８本は、ｘ軸及びｙ軸とは異なる方向に延びている。
　また、７つの楕円コア１１においては、楕円の短軸方向よりも長軸方向により光の界分布が広がるため、楕円の長軸と界分布の長軸は一般的に一致する。図１の偏波保持マルチコア光ファイバ１では、楕円コア１１における楕円の長軸がｘ軸方向となるように、各楕円コア１１が配置されている。最近接コアを結ぶ線のうちｘ軸方向に延びる線はないことから、図１において破線で示した最近接コア中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向（すなわち楕円コアにおける長軸方向）とは異なっている。このとき、最近接コアの中心間を結ぶ線と界分布の長軸とのなす角は、最大９０度、最小３０度とされる。
　この偏波保持マルチコア光ファイバ１は、例えば以下の方法で製造される。すなわち、クラッド部材に断面形状が楕円形の穴をコア数に応じて設けた後、この中に断面形状が楕円形のコア部材を挿入した後に一体化して母材を得る。そしてこの母材を線引することにより当該偏波保持マルチコア光ファイバが得られる。また、他の方法として、以下の方法が挙げられる。すなわち、クラッド部材に断面形状が円形の穴をコア数に応じて設けるとともに、円形の穴を隣接して挟むように断面形状が円形の穴を開ける（この穴は楕円コアの長軸方向に沿って設けられる）。次に、コア用の穴に断面形状が円形のコア部材を挿入して加熱一体化させる際に、コア部材が挿入された穴の両脇の穴を潰すことで、コア断面形状を楕円化させた母材を作成し、これを線引することで当該偏波保持マルチコア光ファイバが得られる。
　本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ１としては、例えば、クラッド２０の直径が１２５μｍであり、楕円コア１１の長軸の長さが１０μｍ、短軸の長さが２μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が１．０％、最近接コア中心間の距離が３０μｍとされる。
　ここで、本実施形態の偏波保持マルチコア光ファイバ１では、コアを楕円化することで、構造複屈折が生じる。また、当該偏波保持マルチコア光ファイバの各コアとクラッドの熱膨張係数の差異により、ファイバ線引工程において加熱した後冷却する際に発生する応力複屈折も生じる。したがって、当該偏波保持マルチコア光ファイバに含まれる各コアについて偏波主軸方向と一致した直線偏波を入射させれば、偏波状態を維持して伝搬させることが可能となる。また、本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ１では、コアを楕円形状とすることにより複屈折を生じさせていることから、一般的な偏波保持マルチコア光ファイバにおいて必要とされる応力付与部等は不要となる。したがって、一定のクラッド断面積内に高密度にコアを配置することが可能となる。また、最近接コア中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向（すなわち楕円コアにおける長軸方向）とを異ならせることにより、最近接コア同士での界分布のオーバーラップが低減されることから、最近接コア中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向とが一致している場合と比較して、コア間のクロストークが低減される。
　また、偏波保持マルチコア光ファイバ１に含まれる楕円コア１１は、光の界分布の長軸方向が全て一致している。このような構成を有している場合には、マルチコア光ファイバを他のデバイスと結合する際の偏波の主軸方向を個別に調整する必要がなく、取扱いが容易となる。
　なお、図２に、第１実施形態の変形例として、１９個の楕円コア１１を配置した偏波保持マルチコア光ファイバ２を示す。偏波保持マルチコア光ファイバ２においても偏波保持マルチコア光ファイバ１と同様に、最近接コアを結ぶ線は、ｙ軸方向、或いは、ｙ軸とのなす角が６０度となる方向に延びていて、楕円コア１１は、長軸方向がｘ軸に沿うように配置されている。この偏波保持マルチコア光ファイバ２の一例として、コア間クロストークを偏波保持マルチコア光ファイバ１と同程度にする場合には、クラッド２０の直径が１８０μｍであり、楕円コア１１の長軸の長さが１０μｍ、短軸の長さが２μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が１．０％、最近接コア中心間の距離が３０μｍとされる。また、コア同士の近接配置（高密度化）を優先する場合には、クラッド２０の直径を１２５μｍとし、楕円コア１１の長軸の長さを１０μｍ、短軸の長さを２μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差を１．０％、最近接コア中心間の距離を１５μｍとすることもできる。このように、本実施形態の偏波保持マルチコア光ファイバは、偏波状態を維持して直線偏波を伝播させることが可能なマルチコア光ファイバであり、且つ、コアが高密度に配置されると共にコア間クロストークが低減されるという効果を奏することができる。
　（第２実施形態）
  図３は、本発明の第２実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。
　第２実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ３では、第１実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ１と同様に、その中心が三角格子点となるように７つの円形のコア１２が配置されている。円形コア１２の配置は、第１実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ１の楕円コア１２の配置と同様であり、最近接コアを結ぶ線は、ｙ軸方向、或いは、ｙ軸とのなす角が６０度となる方向に延びている。そして、各々の円形コア１２の両脇に、空孔からなる１対のサイドトンネル３１が設けられている。サイドトンネル３１と円形コア１２は、ｙ軸方向に一直線となるように設けられている。１対のサイドトンネル３１により挟まれた円形コア１２においては、界分布の長軸はサイドトンネル３１の方向と直交する。これは、コアとサイドトンネル間の大きな屈折率差によりサイドトンネル側の光の閉じ込めが強くなり、相対的にこれと直交する方向により光の界分布が拡がるためである。したがって、図３に示す偏波保持マルチコア光ファイバ３の場合、各破線と界分布の長軸とのなす角は、最大９０度、最小３０度とされる。
　この偏波保持マルチコア光ファイバ３は、例えば以下の方法で製造される。具体的には、クラッド部材に断面形状が円形のコア用の穴をコアの数に応じて設けるとともに、この両脇にも断面形状が円形のサイドトンネル用の穴を設ける。その後、コア用の穴に断面形状が円形のコア部材を挿入した後に一体化して母材を得る。そしてこの母材を線引することにより当該偏波保持マルチコア光ファイバが得られる。ここで、線引の際にコアの両脇のサイドトンネル用の穴の内部を加圧する等により、サイドトンネルが形成された当該偏波保持マルチコア光ファイバを得ることができる。また、他の方法として、クラッド部材、コア部材の材料に応じたロッドを用意すると共に、サイドトンネルとなる位置には中空のパイプを用意し、所謂スタック＆ドロー法によりマルチコア光ファイバの母材を作成し、これを線引する方法を用いることもできる。
　本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ３としては、例えば、クラッド２０の直径が１２５μｍであり、円形のコア１２の直径が８μｍ、サイドトンネル３１の直径が１０μｍ、円形コア１２とサイドトンネル３１との中心間距離が９μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が０．４％、最近接コア中心間の距離が３５μｍとされる。
　ここで、本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ３では、サイドトンネル３１が円形コア１２を挟んで設けられていることで、構造複屈折が生じる。したがって、マルチコア光ファイバに含まれる各コアについて偏波主軸方向と一致した直線偏波を入射させれば、偏波状態を維持して伝搬させることが可能となる。また、サイドトンネル３１により複屈折を生じさせる構成の場合には、応力付与部よりも小型のサイドトンネルにより偏波保持性能を発生することが可能である。したがって、一定のクラッド断面積内に高密度にコアを配置することが可能となる。また、最近接コア中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向（すなわちサイドトンネルの設けられる方向に対して垂直な方向）とを異ならせることにより、最近接コア同士での界分布のオーバーラップが低減されることから、最近接コア中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向とが一致している場合と比較して、コア間のクロストークが低減される。
　（第３実施形態）
  図４は、本発明の第３実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。
　第２実施形態において説明した偏波保持マルチコア光ファイバ３では、図３に示すようにサイドトンネル３１をｙ軸方向に配置したが、これを仮にｘ軸方向とした場合には、最近接コアの中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向が一致してしまう組み合わせが、一部のコア（ｙ軸方向に隣接するコア同士が最近接している場合）において発生し、その結果コア間クロストークの増大が懸念される。これを解決する方法として、ｙ軸方向に隣接するコアの中心間距離を大きくし、これらを最近接コアではないコアとする方法がある。
　第３実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ４では、当該偏波保持マルチコア光ファイバ３における７つの円形コア１２の配置を三角格子状から変更し、図３と比較してｙ軸方向に引き伸ばしている。破線で示した最近接コアを結ぶ線は、１２本（図３）から８本に減り、ｙ軸方向に隣接した円形コア１２同士は最近接コアではない。したがって、最近接コアの中心間を結びｙ軸方向に延びる線はなくなっている。また、最近接コアを結ぶ４本の破線により囲まれる領域はｘ軸方向が短軸であってｙ軸方向が長軸となる菱形形状とされる。この結果、サイドトンネル３１を図示ｘ軸方向に配置した場合であっても、図示ｙ軸方向に並んだコアにおけるコア間クロストークが低減されるものと考えられる。
　本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ４としては、例えば、クラッド２０の直径が１２５μｍであり、円形のコア１２の直径が８μｍ、サイドトンネル３１の直径が１０μｍ、円形コア１２とサイドトンネル３１との中心間距離が９μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が０．４％、最近接コア中心間の距離が３０μｍとされ、ｙ軸方向に隣接するコアの中心間距離が５０μｍとされ、ｘ軸方向に隣接するコアの中心間距離が３３．２μｍとされる。この場合、最近接コアの中心間を結ぶ線と界分布の長軸とのなす角は３３．６度となる。
　（第４実施形態）
  図５は、本発明の第４実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。
　第４実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ５は、第１実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ１を構成する楕円コア１１の配置を変更したものである。具体的には、９つの楕円コア１１の中心が四角格子点状に対応するように配置したものであり、この場合最近接コアの中心間を結ぶ線は図５に示した破線となり、最近接コアの中心間を結ぶ直線がｘ軸方向またはｙ軸方向に延びている。この場合、図５に示すように、楕円コア１１の長軸を四角格子の対角線方向とすることで、図５中に破線で示した最近接コア中心間を結ぶ線の方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）と界分布の長軸方向を異ならせることができる。この場合、最近接コアの中心間を結ぶ線と界分布の長軸とのなす角は４５度となる。
　本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ５としては、例えば、クラッド２０の直径が１２５μｍであり、楕円コア１１の長軸の長さが１０μｍ、短軸の長さが２μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が１．０％、最近接コア中心間の距離が３０μｍとされる。
　また、偏波保持マルチコア光ファイバに含まれる楕円コアの数は変更することができる。図６に、第４実施形態の変形例として、１６個の楕円コア１１を配置した偏波保持マルチコア光ファイバ６を示す。この偏波保持マルチコア光ファイバ６においても、最近接コア中心間を結ぶ線の方向はｘ軸方向またはｙ軸方向とされ、楕円コア１１は、長軸がｘ軸とのなす角が４５度となり、最近接コア中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向とが異なるように楕円コア１１が配置されている。この偏波保持マルチコア光ファイバ６の一例として、コア間クロストークを偏波保持マルチコア光ファイバ５と同程度にする場合には、クラッド２０の直径が１６０μｍであり、楕円コア１１の長軸の長さが１０μｍ、短軸の長さが２μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が１．０％、最近接コア中心間の距離が３０μｍとされる。また、コア同士の近接配置（高密度化）を優先する場合には、クラッド２０の直径を１２５μｍとし、楕円コア１１の長軸の長さを１０μｍ、短軸の長さを２μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差を１．０％、最近接コア中心間の距離を２４μｍとすることもできる。このように、本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバは、偏波状態を維持して直線偏波を伝播させることが可能なマルチコア光ファイバであり、且つ、コアが高密度に配置されると共にコア間クロストークが低減されるという効果を奏することができる。
　（第５実施形態）
  図７は、本発明の第５実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。
　第５実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ７では、第２実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ３と同様にサイドトンネル３１が脇に設けられた９つの円形コア１２をその中心が四角格子点に対応させて配置したものである。図７では、最近接コア中心間を結ぶ線は、ｘ軸方向またはｙ軸方向に延びている。そして、サイドトンネル３１は、四角格子における各格子の対角線となる方向に設けられている。この結果、図７において破線で示した最近接コア中心間を結ぶ線の方向と、界分布の長軸方向とを異ならせることができる。この場合、最近接コアの中心間を結ぶ線と界分布の長軸とのなす角は４５度となる。
　本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ７としては、例えば、クラッド２０の直径が１２５μｍであり、円形のコア１２の直径が８μｍ、サイドトンネル３１の直径が１０μｍ、円形コア１２とサイドトンネル３１との中心間距離が９μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が０．４％、最近接コア中心間の距離が３０μｍとされる。
　（第６実施形態）
  図８は、本発明の第６実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。
　第５実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ７では、図７に示すようにサイドトンネル３１を四角格子の対角線となる方向に配置したが、これをｘ軸方向にした場合には、界分布の長軸方向がｙ軸方向となり、最近接コアの中心間を結ぶ破線のうちｙ軸方向に延びる線と一致し、その結果コア間クロストークの増大が懸念される。これを解決する方法として、図７に示すｙ軸に隣接するコアの中心間距離を大きくし、これらを最近接コアではないコアとする方法がある。
　第６実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ８では、サイドトンネル３１が脇に設けられた９つの円形コア１２の配置を四角格子状から変更し、図７と比較してｙ軸方向に離間させている。この結果、破線で示した最近接コアを結ぶ線は、１２本（図７）から６本に減り、ｙ軸方向に沿って隣接する円形コア１２は最近接コアではなく、ｘ軸方向に沿って隣接する円形コア１２が最近接コアとなる。この結果、サイドトンネル３１をｘ軸方向に配置した場合であっても、ｙ軸方向に並んだコアにおけるコア間クロストークが低減されるものと考えられる。この偏波保持マルチコア光ファイバ８では、最近接コアの中心間を結ぶ線と界分布の長軸とのなす角は９０度となる。
　本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ８としては、例えば、クラッド２０の直径が１２５μｍであり、円形のコア１２の直径が８μｍ、サイドトンネル３１の直径が１０μｍ、円形コア１２とサイドトンネル３１との中心間距離が９μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が０．４％、最近接コア中心間の距離（ｘ軸方向で隣接するコアの中心間距離）が２５μｍとされ、ｙ軸方向で隣接するコアの中心間距離が３５μｍとされる。
　（第７実施形態）
  図９は、本発明の第７実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバの構成を説明するための概略断面図である。
　第７実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ９は、クラッド２０の中心を軸とした同一円周上において８つの楕円コア１１をその中心が等間隔となるように配置したものである。８つの楕円コア１１には、ｘ軸に沿って対向する２つのコアと、ｙ軸に沿って対向する２つのコアとが含まれる。この場合、最近接コアの中心間を結ぶ線は図９に示した破線となり、同一円周上で隣接する楕円コア１１の中心を結ぶ線となる。また、図９に示すように、クラッド２０の中心（楕円コア１１の中心が配置された円周の中心）と各楕円コア１１の中心とを結ぶ線（図９中の一点鎖線）上に楕円コア１１の長軸を設けられるように楕円コア１１を配置することで、最近接コアの中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向とを異ならせることができ、最近接コアの中心間を結ぶ線の方向と界分布の長軸方向とのなす角度が６７．５度となる。この結果、最近接コア同士での界分布のオーバーラップが低減され、コア間のクロストークが低減される。
　本実施形態に係る偏波保持マルチコア光ファイバ９としては、例えば、クラッド２０の直径が１２５μｍであり、楕円コア１１の長軸の長さが１０μｍ、短軸の長さが２μｍ、コアとクラッドとの比屈折率差が１．０％、最近接コア中心間の距離が３０μｍとされる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず種々の変更を加えることができる。例えば、クラッドの直径、楕円コア１１の大きさ及び形状、及び円形コア１２の大きさ及び形状は、適宜変更することができる。また、偏波保持マルチコア光ファイバに含まれるコアの数についても適宜変更することができる。

Claims (4)

  1. 　同一クラッド内に複数コアを備えた偏波保持マルチコア光ファイバであって、
    　前記複数コアそれぞれ又は前記複数コアそれぞれの近傍の構造非対称性に起因した偏波保持特性を有するとともに、
    　前記複数コアそれぞれにおける光の界分布が非対称であり、
    　前記複数コアのうち任意のコアの中心と前記任意のコアに対して最近接のコアの中心とを結ぶ直線の方向が、前記任意のコアにおける光の界分布の長軸方向と異なっている
    　ことを特徴とする偏波保持マルチコア光ファイバ。
  2. 　前記任意のコアは、前記任意のコアにおける光の界分布の長軸方向に沿った第１のコア径と、前記任意のコアにおける光の界分布の短軸方向に沿った第２のコア径を有し、
    　前記第１のコア径と前記第２のコア径とが互いに異なっていることを特徴とする請求項１記載の偏波保持マルチコア光ファイバ。
  3. 　前記任意のコアは、楕円コアであることを特徴とする請求項２記載の偏波保持マルチコア光ファイバ。
  4. 　前記任意のコアを挟むよう配置された１対の空孔を有することを特徴とする請求項１記載の偏波保持マルチコア光ファイバ。
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