WO2014080953A1 - 光導波路、光ファイバケーブル、および光モジュール - Google Patents

光導波路、光ファイバケーブル、および光モジュール Download PDF

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林　哲也
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Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide, an optical fiber cable, and an optical module, and in particular, the optical waveguide includes a multi-core optical fiber (hereinafter referred to as an optical fiber) and a multi-core optical waveguide (hereinafter simply referred to as an optical waveguide).
  • the optical waveguide includes a multi-core optical fiber (hereinafter referred to as an optical fiber) and a multi-core optical waveguide (hereinafter simply referred to as an optical waveguide).
  • the inter-core crosstalk be small, and that the core density (number of cores per fiber cross-sectional area) be required.
  • the inter-core crosstalk is larger when the core spacing is smaller, and is larger when the phases are matched between the cores (the effective refractive index difference between the cores is smaller).
  • phase matching occurs between the cores due to bending and twisting, and the core interval is not increased. I can not make the talk smaller.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and an optical fiber provided with a structure for improving core density while keeping the inter-core crosstalk low, and an optical fiber cable including the optical fiber , An optical waveguide, and an optical module.
  • An optical waveguide comprises a plurality of cores, a clad covering each of the plurality of cores, a first surface on which one end surface of the plurality of cores is arranged, and a second surface on which the other end surfaces of the plurality of cores are arranged.
  • Each of the plurality of cores extends from the first surface toward the second surface along a predetermined axial direction.
  • the plurality of cores includes a first core combination that is a combination of two adjacent cores.
  • the first core combination has an easy bending direction in a specific direction in a cross section perpendicular to a predetermined axial direction, or is bent in the specific direction over a part or the entire length of two cores belonging to the first core combination It is done.
  • the two cores belonging to the first core combination have the same core structure. Furthermore, the two cores belonging to the first core combination are arranged such that the first acute angle between the line segment between the first core connecting the centers of the two cores and the specific direction is less than 30 degrees. .
  • the cladding may have a lower refractive index than the core, but the optical fiber (multi-core optical fiber) may be a photonic band gap fiber (PBGF), and the refractive index of the cladding is lower than that of the core. It is not limited to the rate.
  • the plurality of cores and the cladding are made of quartz glass.
  • the optical fiber according to the present invention has, as a first aspect, one or more claddings each covering a plurality of cores extending in a predetermined direction (fiber longitudinal direction), and a coating covering each of the claddings Prepare.
  • the two-dimensional figure defined by the region occupied by the coating in the cross section of the optical fiber orthogonal to the predetermined direction has two or less rotational symmetry of order two or less.
  • the optical fiber having a coating having such a cross-sectional structure has a structure that is more easily bent than other directions with respect to a specific bending direction (flexible direction) on the cross-section.
  • each of the claddings is a first angle condition which satisfies a first angle condition in which an acute angle formed by a first inter-core segment connecting between the centers of two adjacent cores and an easy bending direction is less than 30 degrees.
  • first angle condition which satisfies a first angle condition in which an acute angle formed by a first inter-core segment connecting between the centers of two adjacent cores and an easy bending direction is less than 30 degrees.
  • the 1st angle conditions are less than 5 degrees of acute angles which a line segment between the 1st core and easy bending direction make.
  • at least any one of the claddings is a center-to-center distance between two adjacent cores in the cross section of the optical fiber.
  • two adjacent cores may have different structures.
  • At least any one of the claddings is a center-to-center relationship between two cores having the same structure in the cross section of the optical fiber. And a third core combination satisfying a third angle condition in which a third inter-core segment connecting the two intersects the bending easy direction at right angles or at an acute angle of 30 degrees or more.
  • the minimum length of the third inter-core segment in the third core combination is the first core in the first core combination. Preferably, it is larger than the maximum length of the intersegment.
  • the coating is preferably a resin, and apart from the coating, a coating of metal, carbon or the like is a fiber. It may be applied on the outer peripheral surface.
  • the cross section of the coating is defined as a region surrounded by the outer periphery of the coating in the cross section of the optical fiber
  • the cross-section of the coating has a rotational symmetry of 2 or less and has a shape that minimizes the outer size in terms of thickness or length of the coating along the direction of easy bending.
  • the coating is not circularly symmetric but has one or two rotational symmetry on the cross section perpendicular to the predetermined direction (fiber longitudinal direction), and three or more rotational symmetric It is preferable to have a cross-sectional shape which does not have the property and in which the direction in which the coating diameter is the shortest is the easy bending direction.
  • the cross section of each of the claddings is defined as a region surrounded by the outer periphery of the cladding.
  • At least one of the cross sections of the cladding has a rotational symmetry of 2 or less and has a shape that minimizes the diameter of the cladding along the direction of easy bending. That is, in the seventh aspect, any of the claddings is not circularly symmetric but has one or two rotational symmetry on the cross section perpendicular to the predetermined direction (fiber longitudinal direction), three or more times It is preferable that the direction in which the cladding diameter is the shortest is the direction in which the bending is easy to bend.
  • the “outside size of the optical fiber coating in relation to the length” means a straight line passing through the center of gravity of the figure when the outer circumference of the coating on the cross section orthogonal to the longitudinal axis of the optical fiber is considered as one figure. The distance between two points where the outer circumference of the figure intersects. By changing the angle of the straight line with respect to the figure, the "outside size” may change. Because of the complexity of the outer peripheral shape, when there are three or more points of intersection between the straight line passing through the center of gravity of the figure and the outer circumference of the figure when the angle of the straight line with the figure is a certain angle, Let the distance between the intersections be the "outside size".
  • the "center of gravity” is the center of gravity as a figure, and the coating on the cross section orthogonal to the longitudinal axis of the optical fiber is not the center of gravity of the optical fiber (that is, considering the density of the material of the optical fiber Absent).
  • the cross section of each cladding is defined as a region surrounded by the outer periphery of the cladding. At least one of the cross sections of the cladding preferably has a rotational symmetry of 2 times or less, and in the cross section of the optical fiber, the claddings are preferably arranged in a direction perpendicular to the bending direction. That is, in the eighth aspect, any of the claddings is not circularly symmetric on the cross section perpendicular to the predetermined direction (fiber longitudinal direction), or the arrangement of the claddings is not circularly symmetric, and may be once or twice And has three or more rotational symmetries.
  • the easy direction is the direction perpendicular to the straight line in which the sum of the lengths of the parts included in the clad is the longest.
  • the region width inside the closed curve line defining the outer periphery of the coating which wraps all the claddings is the largest so that the circumferential length is shortest.
  • the shorter direction is the easy bending direction.
  • the optical fiber extends along a predetermined direction (fiber longitudinal direction) in the coating and is larger than the coating
  • One or more bending direction controls eg, additional rigid members not including a core
  • each of the cladding and the coating may be made of the same resin material.
  • the optical fiber extends along a predetermined direction (fiber longitudinal direction) in a resin region in which the cladding is integrated with each coating, and one or more bends having a Young's modulus higher than that of the same resin material.
  • a direction control unit may be provided.
  • the bending direction control part in the cross section of the optical fiber, is preferably arranged in a direction perpendicular to the bending direction.
  • each of the bending control portions has a Young's modulus equal to or higher than that of each of the claddings, and the bending control portion and the cladding are orthogonal to the bending direction. It may be arranged.
  • an optical fiber cable according to the present invention is an optical fiber cable incorporating an optical fiber (optical fiber according to the present invention) having the structure as described above.
  • the optical fiber is held in the cable while being bent over the entire length thereof.
  • a bend having a bending radius of 10 cm to 10 m be imparted to the optical fiber over the entire length thereof.
  • an optical waveguide (a multi-core optical waveguide) according to the present invention includes a plurality of cores and a clad covering the plurality of cores.
  • the cladding has a first input / output surface on which one end surface of each of the plurality of cores is disposed, and a second input / output surface on which the other end surface of each of the plurality of cores is disposed.
  • Each of the plurality of cores has a first straight portion whose central axis extends straight and includes one end face, a second straight portion whose central axis extends straight and the other end face, and a first straight portion And a second straight portion, the central axis of which is bent at a radius of curvature of 15 mm or less.
  • an angle formed by the central axis of the first linear portion and the central axis of the second linear portion is 58 degrees or more.
  • a first inter-core line connecting between centers of adjacent two cores on a cross section of a clad orthogonal to central axes of each of the plurality of cores and including a bent portion of the plurality of cores
  • first core combinations that satisfy the first angle condition in which the acute angle formed by the direction corresponding to the minute and the radius of curvature is less than 30 degrees.
  • adjacent two cores have the same structure in all the first core combinations that satisfy the first angle condition.
  • a central axis of the bending portion in each of the plurality of cores be bent with a curvature radius of 10 mm or less.
  • a central axis of the bending portion in each of the plurality of cores is bent with a curvature radius of 7.5 mm or less.
  • a central axis of the bending portion in each of the plurality of cores is bent with a radius of curvature of 5 mm or less.
  • an acute angle formed by a first core segment and a direction coincident with the radius of curvature is less than 5 degrees.
  • the second inter-core line segment connecting the centers of two adjacent cores has a curvature
  • the two cores may have different structures.
  • a third inter-core segment connecting centers of two cores having the same structure in a cross section of a clad may further be a third core combination that meets a third angle condition that intersects at right angles to the direction in which the curvature coincides with the radius of curvature, or at an acute angle of 30 degrees or more.
  • the minimum length of the third inter-core segment in the third core combination is the first inter-core distance in the first core combination. Preferably, it is larger than the maximum length of the line segment.
  • the optical waveguide according to any one of the fifteenth to twentieth aspects is integrated with an optoelectronic component having a light input / output end. It is preferred to have a structure. In this case, one end face of each of the plurality of cores disposed on the first surface of the optical waveguide optically couples with the light input / output end of the optoelectronic component.
  • the optical fiber, the optical fiber cable, the optical waveguide, and the optical module according to the present embodiment can improve the core density while keeping the inter-core crosstalk low.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical fiber 1 according to a first embodiment. These are sectional drawings of the optical fiber 2 which concerns on 2nd Embodiment. These are sectional drawings of the optical fiber 3 which concerns on 3rd Embodiment. These are sectional drawings of the optical fiber 4 which concerns on 4th Embodiment. These are sectional drawings of the optical fiber 5 which concerns on 5th Embodiment. These are sectional drawings of the optical fiber 6A which concerns on a modification. These are sectional drawings of the optical fiber 6B which concerns on a modification.
  • FIG. 1 These are sectional drawings of the optical fiber 6C which concerns on a modification. These are sectional drawings of optical fiber 6D which concerns on a modification. These are sectional drawings of 7 A of optical fibers which concern on a modification. These are sectional drawings of the optical fiber 7B which concerns on a modification. These are sectional drawings of 7 C of optical fibers which concern on a modification. These are sectional drawings of the optical fiber 8A which concerns on a modification. These are sectional drawings of the optical fiber 8B which concerns on a modification. These are sectional drawings of the optical fiber 8C which concerns on a modification. These are sectional drawings of optical fiber 8D which concerns on a modification. FIG.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a transmission link in which an optical transceiver is realized by a silicon photonics chip. These are perspective views which show the structure of the optical waveguide 220 which concerns on this embodiment. These are figures which show one end surface of the optical waveguide 220 which concerns on this embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view (cross section taken along line II of FIG. 20) of the optical waveguide 220 according to the present embodiment.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view (cross section taken along line II of FIG. 20) of the optical waveguide 220 according to the present embodiment. Is a graph showing the relationship between the core spacing at a fiber bending radius of 5 cm and the crosstalk coefficient at a wavelength of 1.31 ⁇ m.
  • the relationship between the statistical average value (hereinafter simply referred to as crosstalk) of inter-core crosstalk of an optical fiber and the bending radius will be described.
  • the power coupling coefficient between cores depends on the size of the overlap of the electric field distribution of each core and the size of the phase matching between the cores. That is, the larger the overlap of the electric field distribution of each core and the larger the phase matching between the cores, the larger the power coupling coefficient between the cores, and the larger the inter-core crosstalk.
  • FIGS. 1A and 1B are graphs showing an example of the relationship between crosstalk and bending radius.
  • FIG. 1 (A) shows the relationship when two adjacent core structures are different from each other
  • FIG. 1 (B) shows the relationship when two adjacent core structures are equal to each other.
  • the core structure means the refractive index distribution of the core.
  • the source of FIG. 1 (A) and FIG. 1 (B) is the document “K. Saito et al.,“ Homogeneous and Heterogeneous Multi-core fibers, "IEEE Summer Topical s2012, TuC4.4.”
  • crosstalk decreases sharply at a certain bending radius as the bending radius decreases, and crosstalk decreases gradually as the bending radius decreases.
  • the threshold bending radius at which cross-core cross-talk changes rapidly is expressed as R pk (Reference “T. Hayashi et al.,“ Cross talk variation of multi-core fiber due to fiber bend, ”ECOC 2010, We. 8 See Section F.6).
  • R pk Reference “T. Hayashi et al.,“ Cross talk variation of multi-core fiber due to fiber bend, ”ECOC 2010, We. 8 See Section F.6
  • FIG. 1B As the bending radius becomes smaller, the crosstalk monotonously decreases between the homogeneous cores. Cross talk can be made smaller with a wide range of bend radiuses between different cores.
  • R pk sufficiently to prevent the deterioration of crosstalk when actually using an optical fiber, it is necessary to increase the structural difference between the cores so as to affect the transmission characteristics.
  • the optical fiber crosstalk behavior as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B) is due to the optical fiber being twisted randomly or intentionally about the longitudinal axis. It is. This will be described with reference to the drawings.
  • the optical path length of each core slightly changes because the bending diameter of each core is slightly different.
  • This change in optical path length is equivalently represented by the change in refractive index in a linear optical fiber. This changed refractive index is called equivalent refractive index.
  • FIGS. 2A to 2F illustrate the equivalent refractive index when bending is applied to the optical fiber.
  • FIG. 2A is a diagram for explaining the definition of each parameter.
  • FIG. 2B is a graph showing the relationship between the angle ⁇ (radian) and the effective refractive index.
  • the equivalent effective refractive index n eqeff, m of the core m located at the center is constant.
  • the equivalent effective refractive index n eqeff, n of the core n separated from the core m by the distance D nm is the actual effective refractive index n eff, n , the bending radius R b , and the core n on the fiber cross section using polar coordinates position of (r n, ⁇ n), is expressed by the following equation (1).
  • the equivalent effective refractive index becomes equal between the cores depending on bending and twisting. There is. This occurs when the bending radius R b is expressed by the following equation (2). Since the phase matching between the cores is, in other words, that the equivalent effective refractive indices are equal (or very close to each other) between the cores, the phase matching between the different cores is such a small bending The radius increases and the crosstalk increases.
  • the present embodiment relates to an optical fiber having a structure in which the core arrangement in the optical fiber cross section is not easily twisted against bending, and an optical fiber cable incorporating the same.
  • it since it is difficult to twist, it is difficult to cause phase matching between cores due to the twist, and it is possible to realize lower crosstalk and higher core density (short core spacing) than conventional.
  • the optical fiber of each embodiment described below is an optical fiber in which a plurality of cores extending in the longitudinal direction of the fiber are covered by a cladding, and the cladding is covered with a resin, and the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the fiber Is not circularly symmetric, has one or two rotational symmetries, and does not have three or more rotational symmetries, so that a specific direction on a cross section orthogonal to the longitudinal axis of the fiber (Especially, the easy bending direction is likely to be uniquely in the bending radial direction).
  • an acute angle between the line segment connecting the centers of adjacent two cores (the line segment between the first cores) and the easy bending direction is 30 degrees on the cross section orthogonal to the fiber longitudinal axis.
  • first core combinations that satisfy the first angle condition that is less than the first angle combination, and in all the combinations, two adjacent core structures are the same.
  • the two adjacent core structures are the same, same, and the same” means that R pk in the above equation (2) between the two adjacent cores is 50 cm or more
  • the two adjacent The expression "one core structure is different from or different from” means that R pk in the above formula (2) between two adjacent cores is less than 50 cm.
  • the acute angle between the line connecting the centers of adjacent two cores and the easy bending direction is less than 30 degrees on the cross section orthogonal to the fiber longitudinal axis.
  • a group of a series of cores in which two adjacent core structures are identical will be described as a core group.
  • an adjacent line is formed between two cores whose acute angle between the line connecting the centers of adjacent two cores and the easy bending direction is less than 30 degrees. More preferably, the acute angle between the center of the core and the bendable direction is less than 15 degrees, and the acute angle between the center of two adjacent cores is less than 5 degrees. It is further desirable that the line segment connecting the centers of adjacent two cores be parallel to the bending direction.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical fiber 1 according to the first embodiment.
  • the optical fiber 1 includes a bare fiber made of quartz glass, which is composed of eight cores 11 and a clad 12 covering each of the cores 11, and the clad 12 is covered with a coating (resin) 13.
  • the covering shape of the cross section of the optical fiber 1 has a substantially rectangular shape, and the bendable direction in which the covering diameter and the cladding diameter are the shortest is the longitudinal direction in the figure.
  • Optical fiber 1 comprises a core group 14 1 consists of four cores 11, a core group 14 2 composed of other four core 11.
  • Adjacent cores 11 included in one core group have the same structure, and as described above, on the cross section orthogonal to the longitudinal axis of the fiber, the acute angle between the line connecting the centers and the easy bending direction is 30 Less than.
  • Core 11 included in each of the core groups 14 1 to 14 2 are arranged to facilitate the direction of the same axis bending.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the optical fiber 2 according to the second embodiment.
  • the optical fiber 2 eight cores 21 are covered by a clad 22, and the clad 22 is covered by a coating (resin) 23.
  • the covering shape of the cross section of the optical fiber 2 has an approximately elliptical shape, and the bendable direction in which the covering diameter and the cladding diameter are the shortest is the longitudinal direction in the figure.
  • Optical fiber 2 includes a core group 24 1 consists of four core 21, a core group 24 2 composed of other four core 21.
  • the four cores 21 included in each of the core groups 24 1 to 24 2 are arranged on the same axis in the bending direction. As described above, each of the core groups 14 1 to 14 2 is constituted only by the cores 21 having the same structure.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical fiber 3 according to the third embodiment.
  • the optical fiber 3 eight cores 31 are covered by a clad 32, and the clad 32 is covered by a coating (resin) 33.
  • the bending easy direction in which the covering diameter and the cladding diameter are the shortest is the longitudinal direction in the same drawing.
  • Optical fiber 3 is provided with a core group 34 1 consists of four cores 31, a core group 34 2 consists of a core 31 of the other four.
  • Four cores 31 contained in each core group 34 1-34 2 are arranged to facilitate the direction of the same axis on the bend.
  • each of the core groups 34 1 to 34 2 is constituted only by the cores 31 having the same structure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical fiber 4 according to the fourth embodiment.
  • Optical fiber 4 four cores 41 are cladding covered by (cladding elements) 42 1, four cores 41 are covered by a cladding (cladding elements) 42 2, eight cores 41 cladding (cladding element) covered with 42 3, four cores 41 are covered by a cladding (cladding element) 42 4, these four cladding 42 1-42 4 is covered with the coating (resin) 43.
  • the covering shape of the cross section of the optical fiber 4 has an approximately rectangular shape.
  • the easy bending direction is the direction in which the coating diameter is the shortest and the direction perpendicular to the straight line in which the sum of the lengths of the portions included in the cladding is the longest on the cross section perpendicular to the fiber longitudinal direction (FIG. 6 Longitudinal direction).
  • the optical fiber 4 comprises core groups 44 1 , 44 2 , 44 3 A , 44 3 B , 44 4 .
  • Core Group 44 1 is composed of four cores 41 covered with the clad 42 1.
  • Core Group 44 2 is composed of four cores 41 covered with the clad 42 2.
  • Core Group 44 3A is composed of four cores 41 covered with the cladding 42 3.
  • Core Group 44 3B is composed of other four cores 41 covered with the cladding 42 3.
  • Core Group 44 4 is composed of four cores 41 covered with the clad 42 4.
  • each of the core groups 44 1 , 44 2 , 44 3 A , 44 3 B , 44 4 are arranged on the same axis in the easy bending direction. As described above, each of the core groups 44 1 , 44 2 , 44 3 A , 44 3 B , 44 4 is constituted only by the cores 41 having the same structure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the optical fiber 5 according to the fifth embodiment.
  • Optical fiber 5 eight cores 51 cladding covered by (cladding elements) 52 1, 14 pieces of the core 51 is covered by a cladding (cladding elements) 52 2, 16 of the core 51 is a cladding (cladding element) covered with 52 3, 28 pieces of the core 51 is covered by a cladding (cladding element) 52 4, these four cladding 52 1-52 4 is covered with a covering (resin) 53.
  • the covering shape of the cross section of the optical fiber 5 has an approximately rectangular shape.
  • the bendable direction is the direction in which the coating diameter is the shortest and the direction perpendicular to the straight line in which the sum of the lengths of the portions included in the cladding is the longest on the cross section perpendicular to the fiber longitudinal direction (FIG. 7) In the vertical direction).
  • the optical fiber 5 includes core groups 54 1A , 54 1B , 54 2A , 54 2B , 54 2C , 54 2D , 54 3A , 54 3B , 54 3C , 54 3D , 5 4A , 5 4B , 5 4C , 5 4D , 54 4E , 54 4 F , 54 4 G are provided.
  • Core Group 54 1A is composed of four cores 51 covered with the clad 52 1.
  • the core group 541 B is composed of the other four cores 51 covered by the cladding 52 1 .
  • Core Group 54 2A is composed of three cores 51 covered with the clad 52 2.
  • Core Group 54 2B is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 2.
  • Core Group 54 2C is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 2.
  • Core Group 54 2D is composed of other three cores 51 covered with the clad 52 2.
  • Core Group 54 3A is composed of four cores 51 covered with the clad 52 3.
  • Core Group 54 3B is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 3.
  • Core Group 54 3C is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 3.
  • Core Group 54 3D is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 3.
  • Core Group 54 4A is composed of four cores 51 covered with the clad 52 4.
  • Core Group 54 4B is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 4.
  • Core Group 54 4C is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 4.
  • Core Group 54 4D is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 4.
  • Core Group 54 4E is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 4.
  • Core Group 54 4F is composed of other four cores 51 covered with the clad 52 4.
  • Core Group 54 4G is comprised of other four cores 51 covered with the clad 52 4.
  • the plurality of cores 51 included in each of the core groups 54 1A to 54 1B , 54 2A to 54 2D , 54 3A to 54 3D , and 5 4A to 544 G are arranged on the same axis in the bending easy direction.
  • Each of the core groups 54 1A to 54 1B , 54 2A to 54 2D , 54 3A to 54 3D , and 5 4A to 544 G is configured only by the core 51 having the same structure.
  • Core Group 54 3A ⁇ 54 3D between a core group 54 3A, 54 3C, a core group 54 3B, 54 3D, different core structures from each other.
  • Core Group 54 4A ⁇ 54 4G between a core group 54 4A, 54 4D, 54 4G , a core group 54 4B, 54 4E, the core group 54 4C, 54 4F, different core structures from each other.
  • Each of the optical fibers 1 to 5 is easily bent specifically in the direction of easy bending, in which case the plurality of core arrangement directions in the bending radial direction and the direction of easy bending become substantially parallel to each other over the entire length. A state in which the core arrangement in the radial direction is substantially fixed can be easily realized. Therefore, each of the optical fibers 1 to 5 can easily be made to have an equivalent effective refractive index difference between the cores in the core group more than a certain length over the entire length as long as appropriate bending is given (for example, bending radius 10 cm to 10 m) Can be maintained in size.
  • One or more core groups may be included in the optical fiber.
  • the optical fiber comprises a plurality of core groups, it is desirable because more cores can be arranged on the fiber cross section and can be effectively used.
  • All core groups included in the optical fiber may be covered by an integral cladding or may be covered by individual claddings.
  • each core group it is desirable that a plurality of cores included in each core group have a structure equal to one another.
  • a plurality of core groups each composed of a plurality of cores arranged in the direction of easy bending be provided at different positions in the width direction.
  • a set of cores composed of adjacent cores is a combination in which the acute angle between a line connecting the centers of adjacent two cores and the easy bending direction is less than 30 degrees on a cross section perpendicular to the longitudinal axis of the fiber , It is desirable to provide a plurality.
  • the spacing between cores of the same structure existing on the same axis perpendicular to the direction of easy bending between two core groups is greater than the distance between easy bending directions of adjacent cores within the same core group. desirable.
  • a line segment (third inter-core line segment) connecting the centers of two cores having the same structure forms an angle with the easy bending direction at right angles or an acute angle of 30 degrees or more
  • the minimum value of the center-to-center distance between the two cores in the combination (third core combination) satisfying the third angle condition is the center of adjacent two cores having the same structure on the cross section orthogonal to the fiber longitudinal axis Center-to-center distance between adjacent two cores in a combination (first core combination) satisfying a first angle condition in which an acute angle formed by a line segment (a first inter-core line segment) with a bending easy direction is less than 30 degrees It is desirable to be larger than the maximum value of In the optical fiber according to the present invention, since the phase matching between the cores of the same structure existing on the same axis perpendicular to the direction of easy bending becomes large, the overlap of the electric field distribution between the core groups should be small. Inter-core crosstalk between core
  • no core be present at a position parallel to the direction perpendicular to the easy bending direction between two adjacent core groups, such as core groups 54 2A to 54 2D in cladding 52 2 in FIG. This can prevent phase matching between adjacent core groups.
  • Cores may be present at positions parallel to a direction perpendicular to the direction of easy bending between core groups that are sufficiently separated (small overlap in electric field distribution) that are not adjacent core groups.
  • the core structure between two adjacent core group is different from each other is desirable. That is, on a cross section perpendicular to the longitudinal axis of the fiber, an angle between a line connecting the centers of adjacent two cores (a line segment between the second cores) and the easy bending direction is a right angle or an acute angle of 30 degrees or more In a combination satisfying the two angle conditions (a second core combination), it is desirable that two adjacent core structures be different. Since the bending direction of the optical fiber of the present invention is limited to the easy bending direction, the cores of different structures parallel to the direction perpendicular to the easy bending direction between adjacent core groups are caused by bending or twisting. Phase matching can be suppressed and crosstalk can be reduced.
  • core group 54 4A ⁇ 54 4G cladding 52 4 of FIG. 7 using three or more types of heterogeneous core, between two adjacent cores groups, different core structure for each core group, and If the cores do not exist at positions parallel to the width direction between adjacent core groups, the distance between homogeneous cores existing at positions parallel to the width can be greatly increased, and inter-core crosstalk between different core groups can be increased. Can be made smaller.
  • the fact that the crosstalk can be reduced means that the core distance can be made shorter (the core density can be increased) than the conventional optical fiber if the crosstalk is kept constant.
  • optical fiber according to the present invention in addition to the above-described embodiment, the following various embodiments can be applied.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical fiber 6A according to a modification.
  • four cores 61 having the same structure are covered by a clad 62, and the clad 62 is covered by a coating (resin) 63.
  • the cross-sectional shape of the cladding 62 is circular, and the cross-sectional shape of the coating 63 is substantially elliptical.
  • the cross-sectional shape of the coating 63 is not circularly symmetric, has one or two rotational symmetry, and does not have three or more rotational symmetries.
  • the direction in which the coating diameter is the shortest is the easy bending direction.
  • Four cores 61 are arranged in the bending direction.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an optical fiber 6B according to a modification.
  • the optical fiber 6 B four cores 61 having the same structure are covered by a clad 62, and the clad 62 is covered by a coating (resin) 63.
  • the cross-sectional shape of the cladding 62 is circular, and the cross-sectional shape of the coating 63 is substantially rectangular.
  • the cross-sectional shape of the coating 63 is not circularly symmetric, has one or two rotational symmetry, and does not have three or more rotational symmetries.
  • the direction in which the coating diameter is the shortest is the easy bending direction.
  • Four cores 61 are arranged in the bending direction.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical fiber 6C according to a modification.
  • four cores 61 having the same structure are covered by a cladding 62, and the cladding 62 is covered by a coating (resin) 63.
  • the cross-sectional shape of the cladding 62 is substantially elliptical, and the cross-sectional shape of the coating 63 is circular.
  • the cross-sectional shape of the cladding 62 is not circularly symmetric, has one or two rotational symmetry, and does not have three or more rotational symmetries.
  • the direction in which the cladding diameter is shortest is the easy bending direction.
  • Four cores 61 are arranged in the bending direction.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of an optical fiber 6D according to a modification.
  • the optical fiber 6 D four cores 61 having the same structure are covered by a clad 62, and the clad 62 is covered by a coating (resin) 63.
  • the cross-sectional shape of the cladding 62 is substantially rectangular, and the cross-sectional shape of the coating 63 is circular.
  • the cross-sectional shape of the cladding 62 is not circularly symmetric, has one or two rotational symmetry, and does not have three or more rotational symmetries.
  • the direction in which the cladding diameter is shortest is the easy bending direction.
  • Four cores 61 are arranged in the bending direction.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of an optical fiber 7A according to a modification.
  • four cores 71 having the same structure are covered by a clad (cladding element) 72
  • the cross-sectional shape of each of the two clads 72 is circular
  • these two clads 72 are coated (resin) It is integrally covered by 73.
  • the arrangement of the two claddings 72 is not circularly symmetric, has one or two rotational symmetries, and does not have three or more rotational symmetries.
  • the direction perpendicular to the straight line in which the sum of the lengths of the portions included in the cladding is the longest is the easy bending direction.
  • a plurality of cores 71 are arranged in each clad 72 in the bending direction.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of an optical fiber 7B according to a modification.
  • two cores 71 having the same structure are covered by a clad (cladding element) 72
  • the cross-sectional shape of each of the four clads 72 is substantially elliptical
  • these four clads 72 Resin) 73 is integrally covered.
  • the cross-sectional shape of the cladding 72 is not circularly symmetric, has one or two rotational symmetry, and does not have three or more rotational symmetries.
  • the direction perpendicular to the straight line in which the sum of the lengths of the portions included in the cladding is the longest is the easy bending direction.
  • a plurality of cores 71 are arranged in each clad 72 in the bending direction.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of an optical fiber 7C according to a modification.
  • two cores 71 having the same structure are covered by a clad (cladding element) 72
  • the cross-sectional shape of each of the four clads 72 is circular
  • these four clads 72 are coated (resin) It is integrally covered by 73.
  • the arrangement of the four claddings is not circularly symmetric, has one or two rotational symmetries, and does not have three or more rotational symmetries.
  • the direction in which the width of the region inside the closed curve C, which wraps all the clads, is shortest so as to minimize the circumference is the easy bending direction.
  • a plurality of cores 71 are arranged in each clad 72 in the bending direction.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of an optical fiber 8A according to a modification.
  • the optical fiber 8A four cores 81 having the same structure are covered with a clad 82, and the clad 82 is covered with a coating (resin) 83 together with two bending direction control parts 85.
  • Each of the two bending direction control parts 85 extends along the longitudinal axis of the fiber in the coating 83 and has a higher Young's modulus than the coating 83.
  • a direction perpendicular to the straight line in which the sum of the lengths of the portions included in the bending direction control unit 85 is longest is the bending easy direction.
  • Four cores 81 are arranged in the bending direction.
  • the cladding 82 and the coating 83 may be made of the same resin material.
  • a resin region made of the same resin material in which the cladding 82 and the coating 83 are integrated becomes a cladding having a refractive index lower than that of the core 81.
  • the cladding and the coating are made of the same resin material It is also good.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of an optical fiber 8B according to a modification.
  • the optical fiber 8 B four cores 81 having the same structure are covered with a clad 82, and the clad 82 is covered with a coating (resin) 83 together with two bending direction control parts 85.
  • Each of the two bending direction control parts 85 extends along the longitudinal axis of the fiber in the coating 83 and has a higher Young's modulus than the coating 83.
  • the direction in which the width of the region inside the closed curve C including all the bending direction control parts 85 on the cross section perpendicular to the fiber longitudinal direction becomes the shortest becomes the bending easy direction so that the circumferential length becomes the shortest.
  • Four cores 81 are arranged in the bending direction.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of an optical fiber 8C according to a modification.
  • the optical fiber 8C four cores 81 having the same structure are covered with a clad 82, and the clad 82 is covered with a coating (resin) 83 together with one bending direction control unit 85.
  • the bending direction control 85 extends in the sheath 83 along the longitudinal fiber axis and has a Young's modulus equivalent to the sheath 83.
  • the direction perpendicular to the straight line where the sum of the lengths of the portions included in the bending direction control unit 85 and the cladding 82 becomes the longest is the easy bending direction.
  • Four cores 81 are arranged in the bending direction.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of an optical fiber 8D according to a modification.
  • the optical fiber 8 D four cores 81 having the same structure are covered by a clad 82, and the clad 82 is covered by a coating (resin) 83 together with one bending direction control unit 85.
  • the bending direction control 85 extends in the sheath 83 along the longitudinal fiber axis and has a Young's modulus equivalent to the sheath 83.
  • the direction in which the area width inside the closed curve C including all the bending direction control parts 85 and the cladding 82 becomes the shortest so as to minimize the circumference Become.
  • Four cores 81 are arranged in the bending direction.
  • the coating diameter in the direction perpendicular to the easy bending direction on the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the fiber is 1.2 or more times the coating diameter in the easy bending direction, and more preferably 1 .5 times or more, more preferably 2 times or more.
  • the coating diameter in the direction orthogonal to the bending easy direction with the shortest cladding diameter is 1.2 times or more, preferably 1.5 times or more, more preferably 2 times the coating diameter in the bending easy direction. It is above.
  • the sum of the lengths on the straight line where the sum of the lengths of the portions contained in the clad is the longest is 1.2 of the maximum value of the sum of the lengths of the portions contained in the clad on a straight line perpendicular to the straight line.
  • the maximum value of the area width inside the closed curve which wraps all the clads so as to minimize the circumference is at least 1.2 times the minimum value of the area width inside the closed curve, and more preferably 1. It is 5 times or more, more preferably 2 times or more.
  • the sum of the lengths on the straight line where the sum of the lengths of the parts included in the bending direction control part is the longest is the maximum of the sum of the lengths of the parts included in the bending direction control part on a straight line perpendicular to the straight line.
  • the value is 1.2 times or more, more preferably 1.5 times or more, and still more preferably 2 times or more.
  • the maximum value of the area width inside the closed curve which wraps all the bending direction control parts so as to make the circumference length shortest is 1.2 or more times the minimum value of the area width inside the closed curve, which is more desirable. Is 1.5 times or more, more preferably 2 times or more.
  • the sum of the lengths on the straight line where the sum of the lengths of the portions included in the bending direction control part and the clad is longest is the length of the part included in the bending direction control part and the clad on a straight line perpendicular to the straight line Is at least 1.2 times, more preferably at least 1.5 times, still more preferably at least 2 times the maximum value of the sum of.
  • the maximum value of the area width inside the closed curve which wraps all the bending direction control parts and the cladding so as to minimize the circumference is at least 1.2 times the minimum value of the area width inside the closed curve, More preferably, it is 1.5 times or more, more preferably 2 times or more.
  • FIG. 19 a transmission link (FIG. 19) in which an optical transceiver is realized by a silicon photonics chip.
  • the optical transceiver 200 and the optical transceiver 300 can perform bidirectional optical communication via the optical fiber 400.
  • the electrical signal reached via the electrical signal line 240 is converted into an optical signal by the silicon photonics chip (photoelectronic component) 210, and the optical signal passes through the optical waveguide 220 and the connecting jig 230 to the optical fiber 400. It is sent out.
  • the optical signal reached through the optical fiber 400 is input to the silicon photonics chip (photoelectronic component) 310 through the connection jig 330 and the optical waveguide 320 and converted into an electrical signal, and the electrical signal is an electrical signal Sent to line 340. Signal transmission in the opposite direction is also possible.
  • the optical transceiver 200 may employ an optical module in which the silicon photonics chip 210 and the optical waveguide 220 are integrated.
  • an optical module in which the optical waveguide 320 and the silicon photonics chip 310 are integrated may be employed.
  • each optical transceiver the silicon photonics chip, the optical waveguide and the connecting jig are housed in a housing.
  • a silicon photonics chip is prepared.
  • the optical waveguide are mutually connected, the propagation direction of light is bent approximately 90 degrees with a small radius of curvature by the optical waveguide, and the optical waveguide and the optical fiber are connected via the connecting jig, thereby the optical transceiver housing
  • the height of the body can be reduced and a compact size can be realized.
  • FIG. 20 is a perspective view showing the configuration of the optical waveguide 220.
  • FIG. 21 is a view showing one end surface (the first flat surface 223 or the second flat surface 224) of the optical waveguide 220.
  • FIG. 22 and 23 are two examples of cross-sectional views (cross-sections along the line II of FIG. 20) of the optical waveguide 220 having different structures.
  • the optical waveguide 220 will be described below, the same applies to the optical waveguide 320.
  • the optical waveguide 220 includes a plurality of cores 221 having the same structure, a cladding 222 covering the plurality of cores 221, and a resin covering the cladding 222.
  • the refractive index of the cladding 222 is lower than the refractive index of the core 221.
  • the optical waveguide 220 can guide light through the cores 221 between the first plane (first light input / output plane) 223 and the second plane (second light input / output plane) 224.
  • the core 221 has a bend with a small radius of curvature.
  • the angle ⁇ (see FIG. 22) between the central axes II and III of the core 221 in each of the first plane 223 and the second plane 224 is 58 ° to 90 ° due to this bending portion. It is preferable that the angle is 74 degrees to 90 degrees. (Refer to FIG. 22) between the first plane 223 and the second plane 224 and the core 221 is preferably an acute angle of 74 degrees or more or a right angle, and the acute angle is 80 degrees to 84 degrees.
  • the radius of curvature of the central axis of the core 221 at the bent portion is preferably 15 mm or less, more preferably 10 mm or less, still more preferably 7.5 mm or less, still more preferably 5 mm or less, and 4 mm It is further desirable that
  • an acute angle formed by a line segment (first inter-core line segment) connecting the centers of adjacent two cores with a bending radial direction of the core is less than 30 degrees on a cross section orthogonal to the central axis of the core.
  • first core combinations satisfying one angular condition, and in all the combinations, the fact that adjacent two core structures are identical can reduce crosstalk between the adjacent two cores. Is desirable.
  • the first angle condition satisfying an acute angle formed by a line connecting the centers of adjacent two cores with the bending radial direction of the core less than 30 degrees
  • the acute angle formed by the line connecting the centers of the two cores and the bending radial direction of the cores is more preferably less than 15 degrees, still more preferably less than 5 degrees, and the line connecting the centers of the two cores It is further desirable that the minute and the bending radial direction of the core be parallel.
  • an angle formed by a line segment (second inter-core line segment) connecting the centers of adjacent two cores with the bending radial direction of the core is 30 at right angle or acute angle
  • the second angle condition which is more than a degree, it is desirable that two adjacent core structures be different.
  • an angle formed by a line segment (third inter-core line segment) connecting the centers of two cores having the same structure with a bending radial direction is perpendicular or
  • the minimum value of the center-to-center distance between the two cores in a combination (third core combination) satisfying the third angle condition that makes an acute angle of 30 degrees or more is an adjacent structure having the same structure on a cross section orthogonal to the central axis of the core Adjacent two cores in a combination (first core combination) satisfying the first angle condition in which the acute angle formed by the line segment connecting the centers of the two cores (the line segment between the first cores) with the bending radial direction of the cores is less than 30 degrees It is desirable to be larger than the maximum value of the center-to-center distance of
  • the optical waveguide of the present invention preferably transmits 10% or more of ultraviolet light so that an ultraviolet curing adhesive can be used when bonding the optical waveguide of the present invention to a silicon photonics chip and an optical fiber.
  • the core and the cladding are preferably glass or resin, and more preferably quartz glass containing pure or an additive.
  • the core may be glass and the cladding may be resin. It is preferable to provide a trench layer having a refractive index lower than that of the cladding between the core and the cladding in order to further reduce crosstalk and shorten the core spacing.
  • the trench layer is preferably realized as a solid layer made of glass or resin having a refractive index lower than that of the cladding, and by disposing a plurality of holes around the core, refraction in the circumferential direction is averaged. It is preferable to realize it as a layer whose ratio is lower than that of the cladding.
  • an inner cladding layer is provided between the core and the trench layer, which has a lower refractive index than the core and a higher refractive index than the trench layer.
  • the inner cladding layer is preferably glass or resin.
  • the bending direction control unit is preferably glass, metal or carbon fiber.
  • the cladding is preferably integrally covered with a resin.
  • a metal coating or a carbon coating be applied to one clad separately from the resin coating.
  • FIG. 24 is a graph showing the relationship between the core spacing and the crosstalk coefficient at a wavelength of 1.31 ⁇ m when the fiber bending radius is 5 cm.
  • the graph G2440 has the core arrangement in the bending direction.
  • the core distance of at least 27 ⁇ m is required for the optical fiber of the comparative example, while the core distance of 22 ⁇ m or more is sufficient for the optical fiber of the embodiment, Significant core spacing reduction can be realized.
  • the core distance of 22 ⁇ m or more is sufficient for the optical fiber of the embodiment.
  • FIG. 25 is a graph showing the relationship between the core spacing at a fiber bending radius of 80 cm and the crosstalk coefficient at a wavelength of 1.55 ⁇ m.
  • the core arrangement is parallel to the bending direction in G2540.
  • the talk can be suppressed and a small core spacing can be realized.
  • the core distance of at least 44.5 ⁇ m is required for the optical fiber of the comparative example, while the core distance of 41 ⁇ m or more is sufficient for the optical fiber of the embodiment, Core spacing can be reduced.
  • FIG. 26A is a cross-sectional view of the optical fiber cable 9 according to the embodiment
  • FIG. 26B is a perspective view of a spacer 92 which constitutes a part of the optical fiber cable 9.
  • the optical fiber cable 9 includes a tensile member 91 provided along the central axis, and a grooved spacer 92 around the tensile member 91, and a slot 93 is provided on the outer peripheral surface of the grooved spacer 92, An optical fiber 94 is inserted in the slot 93, and the whole thereof is covered with a cable coating resin 95.
  • the optical fiber 94 is housed in the slot 93 of the spacer 92.
  • the optical fiber 94 is in the form of a ribbon, and the direction orthogonal to the width direction of the ribbon is the bendable direction.
  • the optical fiber 94 is stacked in the slot 93 along the easy bending direction.
  • the slots 93 of the spacer 92 are helically arranged on the outer periphery of the tensile strength member 91.
  • the optical fiber 94 is arranged in the spiral slot 93 of the spacer 92 so that it can be bent with a constant radius of curvature in the easy bending direction.
  • the optical fiber 94 according to the present embodiment has a structure that is not easily affected by crosstalk even if the optical fiber 94 is bent in the bending direction.
  • the core density can be increased as compared with the case where a normal multi-core optical fiber is applied. Furthermore, even if the slots 93 are formed on the surface of the spacer 92 in a helical form in which the twisting direction is only one direction, or in the helical form of SZ twisting in which the twisting direction is reversed alternately, on the surface of the spacer 92 Good.
  • the spacer applied to the cable structure is not limited to the multi-slot spacer as shown in FIG. 26 (B), and is a spacer assembly in which a plurality of single spacers each having only one slot are spirally assembled. It may be the body. Further, as the cable structure, an optical fiber unit having a structure in which a plurality of optical fibers are integrated by aligning the bendable directions of the plurality of optical fibers may be adopted instead of the spacer as described above.
  • the optical fiber cable 9 incorporates the optical fiber of the above embodiment as the optical fiber 94 inserted in the slot 93, and this optical fiber is held in the cable with the bending of the appropriate bending radius given over the entire length. ing.
  • the optical fiber is considered to be naturally bendable in the easy bending direction, but it is more preferable that the optical fiber is held with the easy bending direction as the bending direction.
  • the optical fiber in the cable can be held helically with the longitudinal axis of the cable as the central axis, and bending appropriate for the optical fiber The radius can continue to be applied.
  • the appropriate bending radius be 10 cm or more, considering ease of manufacture at the time of cable formation, and the like.
  • the distance between cores adjacent to each other at the closest distance in the easy bending direction is Dmin
  • the relative refractive index difference ⁇ eq between equivalent effective refractive indexes between adjacent cores is expressed by the following equation (3).
  • the effective refractive index difference between the cores is constant in the longitudinal direction of the fiber, it is desirable that the effective refractive index difference between the cores is 0.005% or more in relative refractive index difference (see “M. Koshiba et al. , "Heterogeneous multi-core fibers: proposal and design principle," IEICE Electron. Express, vol. 6, no. 2, pp. 98-103, Jan. 2009.). From these facts, it is preferable that the bending radius satisfy the following equation (4).
  • each unit of Dmin and Rb is the same.
  • a suitable bending radius is 3 m or less. Assuming that Dmin is 20 ⁇ m, the appropriate bending radius is 4 m or less. Assuming that Dmin is 25 ⁇ m, a suitable bending radius is 4 m or less. If Dmin is 30 ⁇ m, a suitable bending radius is 6 m or less. Assuming that Dmin is 35 ⁇ m, the appropriate bending radius is 7 m or less. If Dmin is 40 ⁇ m, a suitable bending radius is 8 m or less. Assuming that Dmin is 45 ⁇ m, a suitable bending radius is 9 m or less. Further, assuming that Dmin is 50 ⁇ m, an appropriate bending radius is 10 m or less.
  • 1 to 8 optical fiber
  • 9 optical fiber cable
  • 11 core
  • 12 cladding
  • 13 coating (resin)
  • 14 1 to 14 2 ... core group 21: core
  • 22 cladding
  • 23 coating (resin , 24 1 to 24 2 ... core group, 31 ... core, 32 ... cladding, 33 ... coating (resin), 34 1 to 34 2 ... core group, 41 ... core, 42 1 to 42 4 ... cladding, 43 ... coating (Resin) 44 1 44 2 44 3 A 44 3 B 44 4 Core group 51 Core 52 1 to 52 4 Cladding 53 Coating (resin) 54 1A to 54 1B 54 2A 54 2D, 54 3A ⁇ 54 3D , 54 4A ⁇ 54 4G ...

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Abstract

本発明は、複数のコア１１と、クラッド１２等を備えた光導波路に関する。当該光導波路は、同一構造の隣接コアの組合せ１４１、１４２を有する。同一構造の隣接コアは、該隣接コアの中心間を結ぶ第１コア間線分と曲げ容易方向とのなす鋭角の第１角度が３０度未満となるよう、望ましくは、前記第１コア間線分と前記曲げ容易方向とが平行となるよう、配置されている。本発明によれば、コア間クロストークを低く保ちつつコア密度を向上させることができる。

Description

光導波路、光ファイバケーブル、および光モジュール
　本発明は、光導波路、光ファイバケーブル、および光モジュールに関し、特に、光導波路はマルチコア光ファイバ（以下、光ファイバという）、マルチコア光導波路（以下、単に光導波路という）を含む。
　複数のコアを共通のクラッド内に有する光ファイバ及び光導波路では、コア間クロストークが小さいことが要求され、また、コア密度（ファイバ断面積当たりのコア数）が大きいことが要求される。コア間クロストークは、コア間隔が小さい方が大きく、また、コア間で位相が整合している（コア間の実効屈折率差が小さい）方が大きくなる。しかし、同種コア型光ファイバや、一定曲げ半径以下の曲げが付与された異種コア型光ファイバでは、曲げと捻れに起因してコア間で位相整合が起こってしまい、コア間隔を大きくしないとクロストークを小さくすることができない。また、異種コア型光ファイバにおいて、小さな曲げ半径でも曲げと捻れに起因する位相整合が起こらないようにするためには、異種コア同士のコア構造を大きく異ならせる必要がある。なお、関連技術としては、以下の特許文献１、非特許文献１が知られている。
国際公開第２０１２／０６４５７９号
Proc. of SPIE, 2012, vol.8284, p.82840I-1～I-8.
　発明者は、上述の従来技術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、従来の光ファイバは、コア間クロストークを低く保ちつつコア密度を更に向上させる（コア間隔を短くする）ことは困難である。光ファイバを内蔵する光ファイバケーブルも、同様の課題を有している。
　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、コア間クロストークを低く保ちつつコア密度を向上させるための構造を備えた光ファイバ、該光ファイバを含む光ファイバケーブル、光導波路、および光モジュールを提供することを目的としている。
　本発明に係る光導波路は、複数のコアと、複数のコアそれぞれを覆うクラッドと、複数のコアの一方の端面が配置された第１面と、複数のコアの他方の端面が配置された第２面と、を備え、複数のコアそれぞれが所定の軸方向に沿って第1面から前記第２面に向かって延在している。また、この構成において、複数のコアは、２つの隣接するコアの組合せである第１コア組合せを含む。第１コア組合せは、第１コア組み合わせに属する２つのコアの一部または全長に亘って、所定の軸方向に垂直な断面内の特定方向に曲げ容易方向を有するか、または前記特定方向に曲げられている。第１コア組合せに属する２つのコアは、同一のコア構造を有する。さらに、第１コア組合せに属する２つのコアは、２つのコアの中心間を結ぶ第１コア間線分と特定方向とのなす鋭角の第１角度が３０度未満となるよう、配置されている。なお、クラッドはコアよりも低い屈折率を有してもよいが、当該光ファイバ（マルチコア光ファイバ）は、フォトニックバンドギャップファイバ（ＰＢＧＦ）でもよく、クラッドの屈折率は、コアよりも低い屈折率には限定されない。また、複数のコアとクラッドは石英ガラスからなる。
　本発明に係る光ファイバは、第１の態様として、それぞれが、所定方向（ファイバ長手方向）に延在する複数のコアを覆う一またはそれ以上のクラッドと、クラッドそれぞれを覆った被覆と、を備える。この第１の態様において、所定方向に直交する当該光ファイバの断面のうち被覆で占められた領域により規定される二次元図形が２回以下の回転対称性(rotational symmetry of order two or less)を有し、係る断面構造を有する被覆を備えた当該光ファイバは、その断面上における特定の曲げ方向（曲げ容易方向）に対して他の方向よりも曲がり易い構造を有する。すなわち、光ファイバの断面構造が所定方向に直交する断面上で、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、３回以上の回転対称性を有さないことにより、当該光ファイバは、所定方向に直交する断面上での曲げ容易方向にのみ特異的に曲がり易くなる。また、当該光ファイバの断面において、クラッドそれぞれは、隣接する２つのコアの中心間を結ぶ第１コア間線分と曲げ容易方向の成す鋭角が３０度未満となる第１角度条件を満たす第１のコア組合せを１つ以上有する。更に、第１角度条件を満たす第１のコア組合せの全てにおいて、隣接する２つのコアは同一構造を有する。
　上記第１の態様に適用可能な第２の態様として、第１角度条件は、第１コア間線分と曲げ容易方向と成す鋭角が５度未満であるのが好ましい。また、上記第１および第２の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第３の態様として、クラッドのうち少なくとも何れかは、当該光ファイバの断面において、隣接する２つのコアの中心間を結ぶ第２コア間線分が曲げ容易方向と直角に、または、３０度以上の鋭角で交差する第２角度条件を満たす第２のコア組合せを更に有してもよい。この第３の態様では、第２角度条件を満たす第２のコア組合せにおいて、隣接する２つのコアは異なる構造を有してもよい。
　上記第１～第３の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第４の態様として、クラッドのうち少なくとも何れかは、当該光ファイバの断面において、同一構造を有する２つのコアの中心間を結ぶ第３コア間線分が曲げ容易方向と直角に、または、３０度以上の鋭角で交差する第３角度条件を満たす第３のコア組合せを更に有してもよい。この第４の態様では、少なくとも第１のコア組合せと第３のコア組合せを有するクラッドにおいて、第３のコア組合せにおける第３コア間線分の最小長は、第１のコア組合せにおける第１コア間線分の最大長よりも大きいのが好ましい。
　上記第１～第４の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第５の態様として、被覆は、樹脂であるのが好ましく、該被覆とは別に、金属、炭素などのコーティングがファイバの外周面上に施されてもよい。また、上記第１～第５の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第６の態様として、当該光ファイバの断面において、被覆の断面が該被覆の外周により囲まれた領域として規定されるとき、被覆の断面は、２回以下の回転対称性を有するとともに、曲げ容易方向に沿った被覆の厚みまたは長さに関する外側サイズが最も短くなる形状を有するのが好ましい。すなわち、この第６の態様において、被覆は、所定方向（ファイバ長手方向）に垂直な断面上で、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、３回以上の回転対称性を有さず、かつ、被覆径が最も短い方向が曲げ容易方向となる断面形状を有するのが好ましい。また、上記第１～第６の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第７の態様として、当該光ファイバの断面において、クラッドそれぞれの断面が当該クラッドの外周により囲まれた領域として規定されるとき、クラッドのうち少なくとも何れかの断面は、２回以下の回転対称性を有するとともに、曲げ容易方向に沿ったクラッド径が最も短くなる形状を有するのが好ましい。すなわち、この第７の態様において、何れかのクラッドは、所定方向（ファイバ長手方向）に垂直な断面上で、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、３回以上の回転対称性を有さず、かつ、クラッド径が最も短い方向が曲げ容易方向となるのが好ましい。なお、光ファイバの被覆の「長さに関する外側サイズ」とは、光ファイバの長手軸に直交する断面上での被覆の外周を１つの図形と考えたときに、当該図形の重心を通る直線と当該図形の外周とが交わる２点間の距離とする。当該図形に対する直線の角度を変化させると「外側サイズ」は変化し得る。外周形状が複雑なために、当該図形に対する直線の角度がある角度をとるときに、当該図形の重心を通る直線と当該図形の外周との交点が３つ以上ある場合は、最も離れた２つの交点間の距離を「外側サイズ」とする。ここで、「重心」は、あくまでも図形としての重心であって、光ファイバ長手軸に直交する断面上での被覆を光ファイバの重心ではない（すなわち、光ファイバの材質の密度を考慮したものではない）。
　上記第１～第７の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第８の態様として、当該光ファイバの断面において、クラッドそれぞれの断面が当該クラッドの外周により囲まれた領域として規定されるとき、クラッドのうち少なくとも何れかの断面は、２回以下の回転対称性を有するとともに、当該光ファイバの断面において、クラッドは、曲げ容易方向に直交する方向に配列されているのが好ましい。すなわち、この第８の態様において、所定方向（ファイバ長手方向）に垂直な断面上で、何れかのクラッドは円対称ではなく、又は、クラッドの配置は、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ３回以上の回転対称性を有さない。曲げ容易方向に直交する方向に沿ってクラッドが配列される場合、クラッドに含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線に垂直な方向が曲げ容易方向となる。換言すれば、所定方向（ファイバ長手方向）に垂直な断面上で、周の長さが最も短くなるように全てのクラッドを包んだ閉曲線（被覆の外周を規定する線）内側の領域幅が最も短くなる方向が、曲げ容易方向となる。
　また、上記第１～第８の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第９の態様として、当該光ファイバは、被覆内において所定方向（ファイバ長手方向）に沿って伸び、被覆よりも高いヤング率を有する一またはそれ以上の曲げ方向制御部（例えば、コアを含まない追加剛性部材）を備えてもよい。一方、上記第１～第８の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第１０の態様として、クラッドそれぞれと被覆は、同一の樹脂材料で構成されてもよい。この場合、当該光ファイバは、クラッドそれぞれと被覆が一体化された樹脂領域内において所定方向（ファイバ長手方向）に沿って伸び、同一の樹脂材料よりも高いヤング率を有する一またはそれ以上の曲げ方向制御部を備えてもよい。
　なお、上記第９または第１０の態様に適用可能な第１１の態様として、当該光ファイバの断面において、曲げ方向制御部は、曲げ容易方向に直交する方向に配列されているのが好ましい。また、上記第９の態様に適用可能な第１２の態様として、曲げ制御部それぞれは、クラッドそれぞれと同等か高いヤング率を有し、曲げ制御部とクラッドは、曲げ容易方向に直交する方向に配列されてもよい。
　更に、第１３の態様として、本発明に係る光ファイバケーブルは、上述のような構造を有する光ファイバ（本発明に係る光ファイバ）を内蔵する光ファイバケーブルである。当該光ファイバケーブルにおいて、光ファイバは、その全長に亘って曲げを付与された状態でケーブル内に保持されている。なお、上記第１３の態様に適用可能な第１４の態様として、光ファイバには、曲げ半径１０ｃｍ～１０ｍの曲げがその全長に亘って付与されているのが好ましい。
　第１５の態様として、本発明に係る光導波路（マルチコア光導波路）は、複数のコアと、これら複数のコアを覆ったクラッドと、を備える。当該光導波路において、クラッドは、複数のコアそれぞれの一方の端面が配置された第１入出力面と、複数のコアそれぞれの他方の端面が配置された第２入出力面と、を有する。また、複数のコアそれぞれは、その中心軸が真っ直ぐに伸びるとともに一方の端面を含む第１直線部分と、その中心軸が真っ直ぐに伸びるとともに他方の端面を含む第２直線部分と、第１直線部分と第２直線部分の間に位置するとともにその中心軸が１５ｍｍ以下の曲率半径で曲げられた曲げ部を有する。複数のコアそれぞれにおいて、第１直線部分の中心軸と第２直線部分の中心軸の成す角度は、５８度以上である。特に、この第１５の態様において、複数のコアそれぞれの中心軸に直交し、かつ、複数のコアの曲げ部を含むクラッドの断面上で、隣接する２コアの中心間を結ぶ第１コア間線分と曲率半径と一致する方向の成す鋭角が３０度未満となる第１角度条件を満たす第１のコア組合せが１つ以上存在する。このとき、第１角度条件を満たす第１のコア組合せ全てにおいて、隣接する２コアは同一構造を有する。
　上記第１５の態様に適用可能な第１６の態様として、複数のコアそれぞれにおける曲げ部において、その中心軸は１０ｍｍ以下の曲率半径で曲げられているのが好ましい。上記第１５の態様に適用可能な第１７の態様として、複数のコアそれぞれにおける曲げ部において、その中心軸は７．５ｍｍ以下の曲率半径で曲げられているのが好ましい。上記第１５の態様に適用可能な第１８の態様として、複数のコアそれぞれにおける曲げ部において、その中心軸は５ｍｍ以下の曲率半径で曲げられているのが好ましい。更に、上記第１５の態様に適用可能な第１９の態様として、第１角度条件は、第１コア間線分と曲率半径に一致する方向の成す鋭角が５度未満であるのが好ましい。
　なお、上記第１５～第１９の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第２０の態様として、クラッドの断面において、隣接する２つのコアの中心間を結ぶ第２コア間線分が曲率半径に一致する方向と直角に、または、３０度以上の鋭角で交差する第２角度条件を満たす第２のコア組合せが更に存在し、該第２角度条件を満たす第２のコア組合せにおいて、隣接する２つのコアが異なる構造を有してもよい。また、上記第１５～第２０の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第２１の態様として、クラッドの断面において、同一構造を有する２つのコアの中心間を結ぶ第３コア間線分が曲率半径に一致する方向と直角に、または、３０度以上の鋭角で交差する第３角度条件を満たす第３のコア組合せが更に存在してもよい。この場合、少なくとも第１のコア組合せと第３のコア組合せが存在するクラッドの断面において、第３のコア組合せにおける第３コア間線分の最小長は、第１のコア組合せにおける第１コア間線分の最大長よりも大きいのが好ましい。
　更に、第２１の態様として、本発明に係る光モジュールは、上記第１５～第２０の態様のうち何れかの態様に係る光導波路と、光入出力端を有する光電子部品とが一体化された構造を備えるのが好ましい。この場合、光導波路の第１面上に配置された、複数のコアそれぞれの一方の端面が光電子部品の光入出力端と光学的に結合する。
　本実施形態に係る光ファイバ、光ファイバケーブル、光導波路、および光モジュールは、コア間クロストークを低く保ちつつコア密度を向上させることができる。
は、クロストークと曲げ半径との関係の一例を示すグラフである。 は、光ファイバに曲げが付与されたときの等価屈折率を説明する図である。 は、第１実施形態に係る光ファイバ１の断面図である。 は、第２実施形態に係る光ファイバ２の断面図である。 は、第３実施形態に係る光ファイバ３の断面図である。 は、第４実施形態に係る光ファイバ４の断面図である。 は、第５実施形態に係る光ファイバ５の断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ６Ａの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ６Ｂの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ６Ｃの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ６Ｄの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ７Ａの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ７Ｂの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ７Ｃの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ８Ａの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ８Ｂの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ８Ｃの断面図である。 は、変形例に係る光ファイバ８Ｄの断面図である。 は、シリコンフォトニクスチップにより光トランシーバを実現した伝送リンクの構成を示す図である。 は、本実施形態に係る光導波路２２０の構成を示す斜視図である。 は、本実施形態に係る光導波路２２０の一端面を示す図である。 は、本実施形態に係る光導波路２２０の断面図（図２０のI-I線に沿った断面）である。 は、本実施形態に係る光導波路２２０の断面図（図２０のI-I線に沿った断面）である。 は、ファイバ曲げ半径５ｃｍのときのコア間隔と波長１.３１μｍに於けるクロストーク係数との関係を示すグラフである。 は、ファイバ曲げ半径８０ｃｍのときのコア間隔と波長１.５５μｍに於けるクロストーク係数との関係を示すグラフである。 は、本実施形態に係る光ファイバケーブル９の断面図およびスペーサ９２の斜視図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　先ず、光ファイバのコア間クロストークの統計平均値（以下、単にクロストークという。）と曲げ半径との関係について説明する。コア間のパワー結合係数が大きいほど、コア間クロストークは大きい。また、コア間のパワー結合係数は、各コアの電界分布の重なりの大きさ、および、コア間の位相整合の大きさに依存する。すなわち、各コアの電界分布の重なりが大きいほど、また、コア間の位相整合が大きいほど、コア間のパワー結合係数は大きくなり、コア間クロストークは大きい。
　図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、クロストークと曲げ半径との関係の一例を示すグラフである。特に、図１（Ａ）は、隣り合う２つのコア構造が互いに異なる場合の関係を示し、図１（Ｂ）は、隣り合う２つのコア構造が互いに等しい場合の関係を示す。なお、コア構造は、コアの屈折率分布を意味する。また、図１（Ａ）および図１（Ｂ）の出典は、文献「K. Saito et al., “Homogeneous and Heterogeneous
Multi-core fibers,” IEEE Summer Topical s2012, TuC4.4.」である。
　異種コア間では、図１（Ａ）に示されたように、曲げ半径が小さくなると或る曲げ半径で急激にクロストークは大きくなり、更に曲げ半径が小さくなるとクロストークは徐々に小さくなる。異種コア間クロストークが急激に変化する閾値曲げ半径はＲpkとして表される（文献「T. Hayashi et al., “Cross talk variation of multi-core fibre due to fibre bend,” ECOC2010, We.8.F.6.」を参照）。一方、同種コア間では、図１（Ｂ）に示されたように、曲げ半径が小さくなるとクロストークは単調に減少していく。広い範囲の曲げ半径でクロストークをより小さくできるのは異種コア間の場合である。しかし、光ファイバ実使用時にクロストークの劣化が生じないように閾値曲げ半径Ｒpkを十分小さくする為には、伝送特性に影響が出るほどコア間の構造差を大きくする必要がある。
　光ファイバのクロストークが図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示されるような挙動を示すのは、光ファイバが長手方向の軸周りにランダムに、或いは意図されて捻れていることが原因である。これについて図を用いて説明する。光ファイバに曲げが付与されると、各コアの曲げ径が僅かに異なることにより、各コアの光路長が僅かに変化する。この光路長の変化は、直線状の光ファイバにおける屈折率の変化で等価的に表される。この変化した屈折率を等価屈折率と呼ぶ。
　図２（Ａ）～図２（Ｆ）は、光ファイバに曲げが付与されたときの等価屈折率を説明する図である。特に、図２（Ａ）は、各パラメータの定義を説明するための図である。図２（Ｂ）は、角度θ（ラジアン）と実効屈折率の関係を示すグラフである。図２（Ｃ）～図２（Ｆ）は、θ＝０、θ＝π／２、θ＝３π／４、θ＝πにおける屈折率分布を示す。中心に位置するコアｍの等価実効屈折率ｎeqeff,ｍは一定である。これに対して、コアｍから距離Ｄnm離れたコアｎの等価実効屈折率ｎeqeff，nは、実際の実効屈折率ｎeff,n、曲げ半径Ｒb、および、ファイバ断面上でのコアｎの極座標位置（ｒn,θn）を用いて、下記（１）式で表される。図２（Ｃ）～図２（Ｆ）に示されたように、コア間で実際の実効屈折率が互いに異なっていても、曲げと捻れによってはコア間で等価実効屈折率が互いに等しくなる場合がある。これは、曲げ半径Ｒbが下記（２）式で表されるときに起こる。コア間で位相が整合することは、換言すれば、コア間で等価実効屈折率が互いに等しくなる（或いは極めて近くなる）ことであるので、異種コア間での位相整合は、このような小さな曲げ半径では大きくなり、クロストークが大きくなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　同種コア間では、どんな曲げ半径でもθ＝±π／２で必ずコア間の位相が整合するので、異種コア間よりクロストークが下がりにくい。しかし、同種コア間では、曲げ半径を小さくすると、実際の実効屈折率と等価実効屈折率との差が大きくなり、位相整合の“量”は少なくなる（つまり、コア間で等価実効屈折率が極めて近くなることが少なくなる）ので、クロストークは徐々に小さくなる。
　本実施形態は、光ファイバ断面におけるコア配置が曲げに対して捻れにくい構造の光ファイバ、および、それを内蔵する光ファイバケーブルに関する。本実施形態では、捻れにくいことで、捻れに起因するコア間の位相整合が生じにくく、従来より低いクロストークや高いコア密度（短いコア間隔）を実現することができる。
　以下に説明する各実施形態の光ファイバは、ファイバ長手方向に延在する複数のコアがクラッドにより覆われ、該クラッドが樹脂により被覆された光ファイバであって、ファイバ長手方向に垂直な断面上での構造が円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ、３回以上の回転対称性を有さないことにより、ファイバ長手軸に直交する断面上での特定方向（曲げ容易方向）にのみ特異的に曲がりやすい（すなわち、曲げ容易方向が特異的に曲げ径方向になりやすい）。更に、各実施形態に係る光ファイバは、ファイバ長手軸に直交する断面上で、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分（第１コア間線分）が曲げ容易方向と成す鋭角が３０度未満となる第１角度条件を満たす組合せ（第１コア組合せ）が１つ以上あり、その全ての組合せにおいて、隣接する２つのコア構造が同一である。なお、「隣接する２つのコア構造が同一、同種、等しい」とは、隣接する２つのコア間での上記（２）式中のＲｐｋが５０ｃｍ以上であることを意味し、「隣接する２つのコア構造が異種、異なる」とは、隣接する２つのコア間での上記（２）式中のＲｐｋが５０ｃｍ未満であることを意味する。
　以下では、説明を容易にする為に、ファイバ長手軸に直交する断面上で、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分が曲げ容易方向と成す鋭角が３０度未満である組合せである為に、隣接する２つのコア構造が同一となる一連のコアの集まりをコアグループと呼び説明を行う。曲げ容易方向と曲げ径方向に若干のズレが生じる場合を考えると、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分が曲げ容易方向と成す鋭角が３０度未満である２コア間において、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分が曲げ容易方向と成す鋭角が１５度未満であることが更に望ましく、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分が曲げ容易方向と成す鋭角が５度未満であることが更に望ましく、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分が曲げ容易方向に対して平行であることが更に望ましい。
　図３は、第１実施形態に係る光ファイバ１の断面図である。光ファイバ１は、８本のコア１１とこれらコア１１それぞれを覆うクラッド１２で構成された、石英ガラスからなる裸ファイバを含み、該クラッド１２が被覆（樹脂）１３により覆われている。光ファイバ１の断面の被覆形状は凡そ矩形形状を有しており、被覆径及びクラッド径が最も短い曲げ容易方向は同図における縦方向である。光ファイバ１は、４本のコア１１で構成されるコアグループ１４１と、他の４本のコア１１で構成されるコアグループ１４２とを備える。１つのコアグループに含まれる隣接するコア１１同士は、同一構造を有し、前述の通り、ファイバ長手軸に直交する断面上で、その中心間を結ぶ線分が曲げ容易方向と成す鋭角が３０度未満である。コアグループ１４１～１４２のそれぞれに含まれるコア１１は、曲げ容易方向の同一軸上に配列されている。
　図４は、第２実施形態に係る光ファイバ２の断面図である。光ファイバ２は、８本のコア２１がクラッド２２により覆われ、該クラッド２２が被覆（樹脂）２３により覆われている。光ファイバ２の断面の被覆形状は凡そ楕円形状を有しており、被覆径及びクラッド径が最も短い曲げ容易方向は同図における縦方向である。光ファイバ２は、４本のコア２１で構成されるコアグループ２４１と、他の４本のコア２１で構成されるコアグループ２４２とを備える。コアグループ２４１～２４２のそれぞれに含まれる４本のコア２１は曲げ容易方向の同一軸上に配列されている。前述の通り、コアグループ１４１～１４２のそれぞれは、互いに等しい構造のコア２１のみによって構成されている。
　図５は、第３実施形態に係る光ファイバ３の断面図である。光ファイバ３は、８本のコア３１がクラッド３２により覆われ、該クラッド３２が被覆（樹脂）３３により覆われている。光ファイバ３の断面の被覆形状において、被覆径及びクラッド径が最も短い曲げ容易方向は同図における縦方向である。光ファイバ３は、４本のコア３１で構成されるコアグループ３４１と、他の４本のコア３１で構成されるコアグループ３４２とを備える。コアグループ３４１～３４２のそれぞれに含まれる４本のコア３１は曲げ容易方向の同一軸上に配列されている。前述の通り、コアグループ３４１～３４２のそれぞれは、互いに等しい構造のコア３１のみによって構成されている。
　図６は、第４実施形態に係る光ファイバ４の断面図である。光ファイバ４は、４本のコア４１がクラッド（クラッド要素）４２１により覆われ、４本のコア４１がクラッド（クラッド要素）４２２により覆われ、８本のコア４１がクラッド（クラッド要素）４２３により覆われ、４本のコア４１がクラッド（クラッド要素）４２４により覆われ、これら４つのクラッド４２１～４２４が被覆（樹脂）４３により覆われている。光ファイバ４の断面の被覆形状は凡そ矩形形状を有する。曲げ容易方向は、被覆径が最も短い方向であり、かつ、ファイバ長手方向に垂直な断面上でクラッドに含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線に垂直な方向である（図６における縦方向）。
　光ファイバ４は、コアグループ４４１，４４２，４４３Ａ，４４３Ｂ，４４４を備える。コアグループ４４１は、クラッド４２１により覆われている４本のコア４１で構成される。コアグループ４４２は、クラッド４２２により覆われている４本のコア４１で構成される。コアグループ４４３Ａは、クラッド４２３により覆われている４本のコア４１で構成される。コアグループ４４３Ｂは、クラッド４２３により覆われている他の４本のコア４１で構成される。コアグループ４４４は、クラッド４２４により覆われている４本のコア４１で構成される。
　コアグループ４４１，４４２，４４３Ａ，４４３Ｂ，４４４のそれぞれに含まれる４本のコア４１は曲げ容易方向の同一軸上に配列されている。前述の通り、コアグループ４４１，４４２，４４３Ａ，４４３Ｂ，４４４のそれぞれは、互いに等しい構造のコア４１のみによって構成されている。
　図７は、第５実施形態に係る光ファイバ５の断面図である。光ファイバ５は、８本のコア５１がクラッド（クラッド要素）５２１により覆われ、１４本のコア５１がクラッド（クラッド要素）５２２により覆われ、１６本のコア５１がクラッド（クラッド要素）５２３により覆われ、２８本のコア５１がクラッド（クラッド要素）５２４により覆われ、これら４つのクラッド５２１～５２４が被覆（樹脂）５３により覆われている。光ファイバ５の断面の被覆形状は凡そ矩形形状を有する。曲げ容易方向は、被覆径が最も短い方向であり、かつ、ファイバ長手方向に垂直な断面上で、クラッドに含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線に垂直な方向である（図７における縦方向）。
　光ファイバ５は、コアグループ５４１Ａ，５４１Ｂ，５４２Ａ，５４２Ｂ，５４２Ｃ，５４２Ｄ，５４３Ａ，５４３Ｂ，５４３Ｃ，５４３Ｄ，５４４Ａ，５４４Ｂ，５４４Ｃ，５４４Ｄ，５４４Ｅ，５４４Ｆ，５４４Ｇを備える。
　コアグループ５４１Ａは、クラッド５２１により覆われている４本のコア５１で構成される。コアグループ５４１Ｂは、クラッド５２１により覆われている他の４本のコア５１で構成される。
　コアグループ５４２Ａは、クラッド５２２により覆われている３本のコア５１で構成される。コアグループ５４２Ｂは、クラッド５２２により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４２Ｃは、クラッド５２２により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４２Ｄは、クラッド５２２により覆われている他の３本のコア５１で構成される。
　コアグループ５４３Ａは、クラッド５２３により覆われている４本のコア５１で構成される。コアグループ５４３Ｂは、クラッド５２３により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４３Ｃは、クラッド５２３により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４３Ｄは、クラッド５２３により覆われている他の４本のコア５１で構成される。
　コアグループ５４４Ａは、クラッド５２４により覆われている４本のコア５１で構成される。コアグループ５４４Ｂは、クラッド５２４により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４４Ｃは、クラッド５２４により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４４Ｄは、クラッド５２４により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４４Ｅは、クラッド５２４により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４４Ｆは、クラッド５２４により覆われている他の４本のコア５１で構成される。コアグループ５４４Ｇは、クラッド５２４により覆われている他の４本のコア５１で構成される。
　コアグループ５４１Ａ～５４１Ｂ，５４２Ａ～５４２Ｄ，５４３Ａ～５４３Ｄ，５４４Ａ～５４４Ｇのそれぞれに含まれる複数本のコア５１は曲げ容易方向の同一軸上に配列されている。コアグループ５４１Ａ～５４１Ｂ，５４２Ａ～５４２Ｄ，５４３Ａ～５４３Ｄ，５４４Ａ～５４４Ｇのそれぞれは、互いに等しい構造のコア５１のみによって構成されている。
　コアグループ５４３Ａ～５４３Ｄのうち、コアグループ５４３Ａ，５４３Ｃと、コアグループ５４３Ｂ，５４３Ｄとの間で、コア構造が互いに異なる。コアグループ５４４Ａ～５４４Gのうち、コアグループ５４４Ａ，５４４Ｄ，５４４Gと、コアグループ５４４Ｂ，５４４Ｅと、コアグループ５４４Ｃ，５４４Ｆとの間で、コア構造が互いに異なる。
　これらの光ファイバ１～５それぞれは、曲げ容易方向に特異的に曲がり易く、その場合、全長に亘って、曲げ径方向と曲げ容易方向の複数個のコア配列方向とが互いにほぼ平行となり、曲げ径方向に対するコア配置がほぼ固定された状態を容易に実現することができる。したがって、光ファイバ１～５それぞれは、適切な曲げさえ付与すれば（例えば、曲げ半径１０ｃｍ～１０ｍの範囲）、簡単にコアグループ内のコア間の等価実効屈折率差を全長に亘って一定以上の大きさに維持することができる。
　光ファイバに含まれるコアグループは１つであってもよいし複数であってもよい。光ファイバが複数のコアグループを備える場合には、より多数のコアをファイバ断面上に配置できて有効活用できるので望ましい。本実施形態の光ファイバは、曲げ容易方向の同一軸上に配列された複数のコアで構成されるコアグループを曲げ容易方向に垂直な方向の異なる位置に複数備えるのが望ましい。
　光ファイバに含まれる全てのコアグループは、一体のクラッドにより覆われていても良く、また、それぞれ個別のクラッドに覆われていてもよい。
　光ファイバは、各々のコアグループに含まれる複数のコアが互いに等しい構造であることが望ましい。これにより、光ファイバが曲げ容易方向のどちら側に曲がったとしても、コア間の等価実効屈折率差と曲げ半径との関係が同様になり、曲げ方向（曲げ容易方向のどちら側に曲げるか）に対するクロストークの依存性がなくなる。
　図３～図６に示される光ファイバのように、曲げ容易方向に配列された複数のコアで構成されるコアグループが幅方向の異なる位置に複数設けられるのが望ましい。ファイバ長手軸に直交する断面上で、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分が曲げ容易方向と成す鋭角が３０度未満である組合せである隣接コア同士で構成される一連のコアの集まりが、複数設けられるのが望ましい。
　図３～図６に示される光ファイバの各コアグループや、図７のクラッド５２１中のコアグループ５４１Ａ，５４１Ｂや、クラッド５２３中のコアグループ５４３Ａ，５４３Ｃや５４３Ｂ，５４３Ｄのように、２つのコアグループの間で曲げ容易方向に垂直な同一軸上に存在する等しい構造のコア同士の間隔は、同一コアグループ内での隣接コアの曲げ容易方向間隔より大きいのが望ましい。すなわち、ファイバ長手軸に直交する断面上で、構造が同一である２コアの中心間を結ぶ線分（第３コア間線分）が曲げ容易方向と成す角が、直角又は３０度以上の鋭角となる第３角度条件を満たす組合せ（第３コア組合せ）における、前記２コア同士の中心間距離の最小値は、ファイバ長手軸に直交する断面上で、構造が同一である隣接２コアの中心間を結ぶ線分（第１コア間線分）が曲げ容易方向と成す鋭角が３０度未満となる第１角度条件を満たす組合せ（第１コア組合せ）における、前記隣接２コア同士の中心間距離の最大値よりも、大きいのが望ましい。本発明の光ファイバでは、曲げ容易方向に垂直な同一軸上に存在する等しい構造のコア同士では位相整合が大きくなってしまうので、コアグループ間でのコア間の電界分布の重なりは小さくすることで、コアグループ間でのコア間クロストークを小さくできる。
　図７のクラッド５２２中のコアグループ５４２Ａ～５４２Ｄのように、隣接する２つのコアグループの間では、曲げ容易方向に垂直な方向に平行な位置にコアが存在しないと更に望ましい。これにより、隣接コアグループ間での位相整合を防ぐことができる。隣接コアグループではない十分離れた（電界分布の重なりの小さい）コアグループ間では、曲げ容易方向に垂直な方向に平行な位置にコアが存在してもよい。
　図７のクラッド５２３中のコアグループ５４３Ａ～５４３Ｄのように、隣接する２つのコアグループの間でコア構造が互いに異なるのが望ましい。すなわち、ファイバ長手軸に直交する断面上で、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分（第２コア間線分）が曲げ容易方向と成す角が、直角又は３０度以上の鋭角となる第２角度条件を満たす組合せ（第２コア組合せ）において、隣接する２つのコア構造が異なることが望ましい。本発明の光ファイバの曲げ方向は、曲げ容易方向に限定されるので、隣接するコアグループ間で曲げ容易方向に垂直な方向に平行な位置の異なる構造のコア同士では、曲げや捻れに起因する位相整合を抑えることができ、クロストークを小さくできる。
　図７のクラッド５２４中のコアグループ５４４Ａ～５４４Ｇのように、３種類以上の異種型コアを用いて、隣接する２つのコアグループの間では、コアグループ毎にコア構造が異なり、かつ、隣接コアグループ間で幅方向に平行な位置にコアが存在しない構成にすると、幅に平行な位置に存在する同種コア同士の間隔を非常に大きくでき、異なるコアグループ間でのコア間クロストークを小さくすることができる。
　光ファイバにおいて、クロストークを小さくすることができるということは、クロストークを一定に保つとしたら従来の光ファイバよりコア間隔を短くできる（コア密度を高められる）ということに他ならない。
　本発明に係る光ファイバの実施形態としては、上記の形態の他に、以下のような様々な形態も適用可能である。
　図８は、変形例に係る光ファイバ６Ａの断面図である。光ファイバ６Ａでは、同一構造を有する４本のコア６１がクラッド６２により覆われ、該クラッド６２が被覆（樹脂）６３により覆われている。クラッド６２の断面形状は円形であり、被覆６３の断面形状は略楕円形である。被覆６３の断面形状は、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ、３回以上の回転対称性を有さない。被覆径が最も短い方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に４本のコア６１が配列されている。
　図９は、変形例に係る光ファイバ６Ｂの断面図である。光ファイバ６Ｂでは、同一構造を有する４本のコア６１がクラッド６２により覆われ、該クラッド６２が被覆（樹脂）６３により覆われている。クラッド６２の断面形状は円形であり、被覆６３の断面形状は略長方形である。被覆６３の断面形状は、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ、３回以上の回転対称性を有さない。被覆径が最も短い方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に４本のコア６１が配列されている。
　図１０は、変形例に係る光ファイバ６Ｃの断面図である。光ファイバ６Ｃでは、同一構造を有する４本のコア６１がクラッド６２により覆われ、該クラッド６２が被覆（樹脂）６３により覆われている。クラッド６２の断面形状は略楕円形であり、被覆６３の断面形状は円形である。クラッド６２の断面形状は、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ、３回以上の回転対称性を有さない。クラッド径が最も短い方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に４本のコア６１が配列されている。
　図１１は、変形例に係る光ファイバ６Ｄの断面図である。光ファイバ６Ｄでは、同一構造を有する４本のコア６１がクラッド６２により覆われ、該クラッド６２が被覆（樹脂）６３により覆われている。クラッド６２の断面形状は略長方形であり、被覆６３の断面形状は円形である。クラッド６２の断面形状は、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ、３回以上の回転対称性を有さない。クラッド径が最も短い方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に４本のコア６１が配列されている。
　図１２は、変形例に係る光ファイバ７Ａの断面図である。光ファイバ７Ａでは、同一構造を有する４本のコア７１がクラッド（クラッド要素）７２により覆われており、２つのクラッド７２それぞれの断面形状が円形であり、これら２つのクラッド７２が被覆（樹脂）７３により一体的に覆われている。２つのクラッド７２の配置は、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ、３回以上の回転対称性を有ささない。ファイバ長手方向に垂直な断面上で、クラッドに含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線に垂直な方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に複数のコア７１が各クラッド７２内で配列されている。
　図１３は、変形例に係る光ファイバ７Ｂの断面図である。光ファイバ７Ｂでは、同一構造を有する２本のコア７１がクラッド（クラッド要素）７２により覆われており、４つのクラッド７２それぞれの断面形状が略楕円形であり、これら４つのクラッド７２が被覆（樹脂）７３により一体的に覆われている。クラッド７２の断面形状は、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ、３回以上の回転対称性を有さない。ファイバ長手方向に垂直な断面上で、クラッドに含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線に垂直な方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に複数のコア７１が各クラッド７２内で配列されている。
　図１４は、変形例に係る光ファイバ７Ｃの断面図である。光ファイバ７Ｃでは、同一構造を有する２本のコア７１がクラッド（クラッド要素）７２により覆われており、４つのクラッド７２それぞれの断面形状が円形であり、これら４つのクラッド７２が被覆（樹脂）７３により一体的に覆われている。４つのクラッドの配置は、円対称ではなく、１回または２回の回転対称性を有し、かつ、３回以上の回転対称性を有さない。ファイバ長手方向に垂直な断面上で、周の長さが最も短くなる様に全てのクラッドを包んだ閉曲線Ｃ内側の領域幅が最も短くなる方向が、曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に複数のコア７１が各クラッド７２内で配列されている。
　図１５は、変形例に係る光ファイバ８Ａの断面図である。光ファイバ８Ａでは、同一構造を有する４本のコア８１がクラッド８２により覆われ、該クラッド８２が２つの曲げ方向制御部８５とともに被覆（樹脂）８３により覆われている。２つの曲げ方向制御部８５それぞれは、被覆８３内にファイバ長手軸に沿って伸び、被覆８３より高いヤング率を有する。ファイバ長手方向に垂直な断面上で、曲げ方向制御部８５に含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線に垂直な方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に４本のコア８１が配列されている。なお、クラッド８２と被覆８３は同一樹脂材料で構成されてもよい。この場合、クラッド８２と被覆８３が一体化した同一樹脂材料からなる樹脂領域が、コア８１よりも低い屈折率を有するクラッドとなる。また、曲げ方向制御部を有さない上述の各実施形態に係る光ファイバのように、曲げ容易方向が特定可能な断面形状を有する光ファイバの場合、クラッドと被覆が同一樹脂材料で構成されてもよい。
　図１６は、変形例に係る光ファイバ８Ｂの断面図である。光ファイバ８Ｂでは、同一構造を有する４本のコア８１がクラッド８２により覆われ、該クラッド８２が２つの曲げ方向制御部８５とともに被覆（樹脂）８３により覆われている。２つの曲げ方向制御部８５それぞれは、被覆８３内にファイバ長手軸に沿って伸び、被覆８３より高いヤング率を有する。ファイバ長手方向に垂直な断面上での、周の長さが最も短くなる様に全ての曲げ方向制御部８５を包んだ閉曲線Ｃ内側の領域幅が最も短くなる方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に４本のコア８１が配列されている。
　図１７は、変形例に係る光ファイバ８Ｃの断面図である。光ファイバ８Ｃでは、同一構造を有する４本のコア８１がクラッド８２により覆われ、該クラッド８２が１つの曲げ方向制御部８５とともに被覆（樹脂）８３により被覆されている。曲げ方向制御部８５は、被覆８３内にファイバ長手軸に沿って伸び、被覆８３と同等のヤング率を有する。ファイバ長手方向に垂直な断面上で、曲げ方向制御部８５とクラッド８２に含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線に垂直な方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に４本のコア８１が配列されている。
　図１８は、変形例に係る光ファイバ８Ｄの断面図である。光ファイバ８Ｄでは、同一構造を有する４本のコア８１がクラッド８２により覆われ、該クラッド８２が１つの曲げ方向制御部８５とともに被覆（樹脂）８３により覆われている。曲げ方向制御部８５は、被覆８３内にファイバ長手軸に沿って伸び、被覆８３と同等のヤング率を有する。ファイバ長手方向に垂直な断面上での、周の長さが最も短くなる様に全ての曲げ方向制御部８５とクラッド８２を包んだ閉曲線Ｃ内側の領域幅が最も短くなる方向が曲げ容易方向となる。その曲げ容易方向に４本のコア８１が配列されている。
　ファイバ長手方向に垂直な断面上で、被覆径が最も短い曲げ容易方向と直交する方向での被覆径は、前記曲げ容易方向での被覆径の、１.２倍以上であり、より望ましくは１.５倍以上、更に望ましくは２倍以上である。クラッド径が最も短い曲げ容易方向と直交する方向での被覆径は、前記曲げ容易方向での被覆径の、１.２倍以上であり、より望ましくは１.５倍以上、更に望ましくは２倍以上である。クラッドに含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線上の前記長さの和は、前記直線に垂直な直線上でクラッドに含まれる部分の長さの和の極大値の、１.２倍以上であり、より望ましくは１.５倍以上、更に望ましくは２倍以上である。周の長さが最も短くなる様に全てのクラッドを包んだ閉曲線内側の領域幅の最大値は、前記閉曲線内側の領域幅の最小値の、１.２倍以上であり、より望ましくは１.５倍以上、更に望ましくは２倍以上である。曲げ方向制御部に含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線上の前記長さの和は、前記直線に垂直な直線上で曲げ方向制御部に含まれる部分の長さの和の極大値の、１.２倍以上であり、より望ましくは１.５倍以上、更に望ましくは２倍以上である。周の長さが最も短くなる様に全ての曲げ方向制御部を包んだ閉曲線内側の領域幅の最大値は、前記閉曲線内側の領域幅の最小値の、１.２倍以上であり、より望ましくは１.５倍以上、更に望ましくは２倍以上である。曲げ方向制御部とクラッドに含まれる部分の長さの和が最も長くなる直線上の前記長さの和は、前記直線に垂直な直線上で曲げ方向制御部とクラッドに含まれる部分の長さの和の極大値の、１.２倍以上であり、より望ましくは１.５倍以上、更に望ましくは２倍以上である。周の長さが最も短くなる様に全ての曲げ方向制御部とクラッドを包んだ閉曲線内側の領域幅の最大値は、前記閉曲線内側の領域幅の最小値の、１.２倍以上であり、より望ましくは１.５倍以上、更に望ましくは２倍以上である。このようにすることで、本実施形態の光ファイバは、より安定して曲げ容易方向を曲げ径方向として曲がりやすくなる。
　ところで、シリコンフォトニクスチップにより光トランシーバを実現した伝送リンク（図１９）を考える。図１９に示された伝送リンク１００では、光ファイバ４００を介して光トランシーバ２００と光トランシーバ３００とが双方向光通信をすることができる。光トランシーバ２００では、電気信号線２４０を経て到達した電気信号はシリコンフォトニクスチップ（光電子部品）２１０により光信号に変換され、その光信号は光導波路２２０および接続用治具２３０を経て光ファイバ４００へ送出される。光トランシーバ３００では、光ファイバ４００を経て到達した光信号は接続用治具３３０および光導波路３２０を経てシリコンフォトニクスチップ（光電子部品）３１０に入力されて電気信号に変換され、その電気信号は電気信号線３４０へ送出される。これとは逆の方向の信号伝送も可能である。光ファイバ４００の途中に、コネクタや、融着、端面の突き合わせによる光ファイバ同士の接続箇所があってもよい。なお、光トランシーバ２００には、シリコンフォトニクスチップ２１０と光導波路２２０が一体化された光モジュールが採用されてもよい。同様に、光トランシーバ３００も、光導波路３２０とシリコンフォトニクスチップ３１０とが一体化された光モジュールが採用されてもよい。
　各光トランシーバにおいて、シリコンフォトニクスチップ，光導波路および接続用治具は筐体内に収納される。図１９に示されたように、複数のコア２２１がクラッド２２２に覆われた光導波路２２０を用意するとともに、複数のコア３２１がクラッド３２２に覆われた光導波路３２０を用意して、シリコンフォトニクスチップと光導波路とを互いに接続し、光導波路で光の伝搬方向を小さな曲率半径でほぼ９０度曲げて、そして接続用治具を介して光導波路と光ファイバとを接続することで、光トランシーバ筐体の高さを抑えコンパクトなサイズを実現することができる。これによって、光ファイバに小さな曲率半径の曲げを付与することなく、光の進行方向を曲げることができるので、曲げ応力による光ファイバの破断の可能性を低減することができる。
　図２０は、光導波路２２０の構成を示す斜視図である。図２１は、光導波路２２０の一端面（第１平面２２３または第２平面２２４）を示す図である。図２２および図２３は、異なる構造の光導波路２２０の断面図（図２０のI-I線に沿った断面）の２つの例である。以下では光導波路２２０について説明するが、光導波路３２０についても同様である。光導波路２２０は、同一構造の複数のコア２２１と、これら複数のコア２２１を覆うクラッド２２２と、クラッド２２２を覆う樹脂とを有する。コア２２１の屈折率よりクラッド２２２の屈折率が低い。光導波路２２０は、第１平面（第１光入出力面）２２３と第２平面（第２光入出力面）２２４との間で各コア２２１により光を導光することができる。
　コア２２１は小さい曲率半径の曲げ部を有する。この曲げ部により、第１平面２２３および第２平面２２４それぞれにおけるコア２２１の中心軸II、IIIのなす角度γ（図２２参照）は、曲げ補角であり、５８度乃至９０度であることが好適であり、７４度乃至９０度であることが更に好適である。第１平面２２３及び第２平面２２４とコア２２１とのなす角度α，β（図２２参照）は、鋭角が７４度以上であるか直角であることが好適であり、鋭角が８０度乃至８４度であることが更に好適である。曲げ部におけるコア２２１中心軸の曲率半径は、１５ｍｍ以下であることが望ましく、１０ｍｍ以下であることが更に望ましく、７.５ｍｍ以下であることが更に望ましく、５ｍｍ以下であることが更に望ましく、４ｍｍ以下であることが更に望ましい。
　曲げ部において、コアの中心軸に直交する断面上で、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分（第１コア間線分）がコアの曲げ径方向と成す鋭角が３０度未満となる第１角度条件を満たす組合せ（第１コア組合せ）が１つ以上あり、その全ての組合せにおいて、隣接する２つのコア構造が同一であることが、該隣接する２コア間のクロストークを低下できる為に、望ましい。
　曲げ部において、コアの中心軸に直交する断面上で、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分がコアの曲げ径方向と成す鋭角が３０度未満となる第１角度条件を満たす上記組合せにおいて、２コアの中心間を結ぶ線分とコアの曲げ径方向とが成す鋭角は、１５度未満であることが更に望ましく、５度未満であることが更に望ましく、２コアの中心間を結ぶ線分とコアの曲げ径方向とが平行であることが更に望ましい。
　曲げ部において、コアの中心軸に直交する断面上で、隣接する２コアの中心間を結ぶ線分（第２コア間線分）がコアの曲げ径方向と成す角が、直角又は鋭角で３０度以上となる第２角度条件を満たす組合せ（第２コア組合せ）において、隣接する２つのコア構造が異なることが望ましい。
　曲げ部において、コアの中心軸に直交する断面上で、構造が同一である２コアの中心間を結ぶ線分（第３コア間線分）がコアの曲げ径方向と成す角が、直角又は鋭角で３０度以上となる第３角度条件を満たす組合せ（第３コア組合せ）における２コア同士の中心間距離の最小値は、コアの中心軸に直交する断面上で、構造が同一である隣接２コアの中心間を結ぶ線分（第１コア間線分）がコアの曲げ径方向と成す鋭角が３０度未満となる第１角度条件を満たす組合せ（第１コア組合せ）における隣接２コア同士の中心間距離の最大値よりも大きいことが望ましい。
　コア数やコア配置は図の例に限らない。本発明の光導波路をシリコンフォトニクスチップおよび光ファイバに接着する際に紫外線硬化接着剤を用いることができる様に、本発明の光導波路は紫外線を１０％以上透過することが好適である。
　本実施形態に係る光ファイバ、及び、光導波路において、コアおよびクラッドは、ガラスや樹脂が好適であり、純粋な又は添加物を含む石英ガラスがより望ましい。コアがガラスで、クラッドが樹脂でもよい。コアとクラッドの間に、クラッドよりも屈折率の低いトレンチ層を備えることが、更にクロストークの低減やコア間隔の短縮を図る上で、好適。前記トレンチ層は、クラッドよりも屈折率の低いガラスや樹脂で固体の層として実現するのが好適であり、また、複数の空孔をコア周囲に配置することで、周方向で平均的に屈折率をクラッドよりも低くした層として実現することが好適。コアとトレンチ層の間に、コアよりも屈折率が低く、トレンチ層よりも屈折率が高い、内側クラッド層を備えることが好適。内側クラッド層は、ガラス又は樹脂が好適である。本発明の光ファイバにおいて、曲げ方向制御部は、ガラスや金属、カーボンファイバが好適である。クラッドは樹脂により一体に被覆されていることが好適である。また、１つのクラッドには、樹脂被覆とは別に、金属コーティング又は炭素コーティングが施されるのが好適である。
　ここで、本実施形態に係る光ファイバにおけるクロストーク低減の効果、または、所定のクロストークを基準とした場合のコア間隔短縮の効果について説明する。コア-クラッド間の比屈折率差Δが０.４２％前後であってコア直径が８.４μｍ前後であるステップインデックスコアを備える光ファイバについて、コア間隔およびクロストーク係数（単位長さ当たりのクロストーク増加率）を計算した結果を図２４および図２５に示す。
　図２４は、ファイバ曲げ半径５ｃｍのときのコア間隔と波長１.３１μｍに於けるクロストーク係数との関係を示すグラフである。図２４において、グラフＧ２４１０は、コア配置が曲げ方向にランダムであり、かつ、同種コア同士（コア間での実効屈折率同士の比屈折率差Δｎeff＝０％）である場合（比較例の光ファイバ）、グラフＧ２４２０は、コア配置が曲げ方向にランダムであり、かつ、異種コア同士（Δｎeff＝０.０５％）である場合（比較例の光ファイバ）、グラフＧ２４４０は、コア配置が曲げ方向に平行であり、かつ、異種コア同士（Δｎeff＝０.０５％）である場合（比較例の光ファイバ）、および、グラフＧ２４３０は、コア配置が曲げ方向に平行であり、かつ、同種コア同士（Δｎeff＝０％）である場合（実施形態の光ファイバ）それぞれについて、コア間隔とクロストーク係数との関係を示している。
　図２４から分かるように、１ｍ以上の長さの光ファイバでクロストークを－３０ｄＢ以下に抑える場合、実施形態の光ファイバ（コア配置は曲げ方向に平行Δｎｅｆｆ＝０％）は、最もクロストークを抑圧できており、小さなコア間隔を実現できる。例えば、１００ｍの光ファイバでクロストーク－３０ｄＢ以下を実現する為には、比較例の光ファイバでは少なくとも２７μｍ以上のコア間隔が必要なのに対し、実施形態の光ファイバでは２２μｍ以上のコア間隔で良く、大幅なコア間隔低減が実現できる。数ｃｍから数十ｍ程度までの長さの短距離通信の用途を考えれば、光ファイバの大部分がこの様な小さな半径で曲げられることは十分に有り得る。
　図２５は、ファイバ曲げ半径８０ｃｍのときのコア間隔と波長１.５５μｍに於けるクロストーク係数との関係を示すグラフである。図２５において、グラフＧ２５１０は、コア配置が曲げ方向にランダムであり、かつ同種コア同士（コア間での実効屈折率同士の比屈折率差Δｎeff＝０％）る場合（比較例の光ファイバ）、グラフＧ２５２０は、コア配置が曲げ方向にランダムであり、かつ、異種コア同士（Δｎeff＝０.００５％）である場合（比較例の光ファイバ）、Ｇ２５４０は、コア配置が曲げ方向に平行であり、かつ、異種コア同士（Δｎeff＝０.００５％）である場合（比較例の光ファイバ）、および、グラフＧ２５３０は、コア配置が曲げ方向に平行であり、かつ、同種コア同士（Δｎeff＝０％）である場合（実施形態の光ファイバ）それぞれについて、コア間隔とクロストーク係数との関係を示している。
　図２５から分かるように、１００ｋｍ以上の長さの光ファイバ伝送リンクでクロストークを－３０ｄＢ以下に抑える場合、実施形態の光ファイバ（コア配置は曲げ方向に平行Δｎeff＝０％）は、最もクロストークを抑圧できており、小さなコア間隔を実現できる。１００ｋｍの光ファイバでクロストーク－３０ｄＢ以下を実現する為には、比較例の光ファイバでは少なくとも４４.５μｍ以上のコア間隔が必要なのに対し、実施形態の光ファイバでは４１μｍ以上のコア間隔で良く、コア間隔低減が実現できる。
　図２６（Ａ）は、実施形態に係る光ファイバケーブル９の断面図であり、図２６（Ｂ）は、光ファイバケーブル９の一部を構成するスペーサ９２の斜視図である。光ファイバケーブル９は、中心軸に沿って設けられた抗張力体９１と、その抗張力体９１の周囲に溝付きスペーサ９２とを備え、溝付きスペーサ９２の外周面上にスロット９３が設けられ、そのスロット９３に光ファイバ９４が入れられていて、これら全体がケーブル被覆樹脂９５により被覆されている。光ファイバケーブル９は、スペーサ９２のスロット９３の中に光ファイバ９４が収納されている。光ファイバ９４は、リボン状で、リボンの幅方向に直交する方向が曲げ容易方向である。光ファイバ９４は、曲げ容易方向に沿ってスロット９３内に積層されている。本実施形態では、スペーサ９２のスロット９３が抗張力体９１の外周にらせん状に配置されている。光ファイバ９４は、スペーサ９２のらせん状のスロット９３内に配置されることで、曲げ容易方向に一定曲率半径で曲げられることになる。また、本実施形態の光ファイバ９４は、当該光ファイバ９４が曲げ容易方向に曲げられてもクロストークの影響を受けにくい構造となっている。そのため、光ファイバケーブル９に本実施形態の光ファイバ９４が適用された構成では、通常のマルチコア光ファイバが適用された場合と比較して、コア密度を増加させることが可能になる。さらに、スロット９３は、撚り方向が一方向のみのらせん状にスペーサ９２の表面に形成されても、また、交互に撚り方向が反転するSZ撚りのらせん状にスペーサ９２の表面に形成されてもよい。ケーブル構造に適用されるスペーサとしては、図２６（Ｂ）に示されたようなマルチスロットスペーサに限定されず、それぞれが１つのスロットのみを有する複数のシングルスペーサをらせん状に集合させたスペーサ集合体であってもよい。また、ケーブル構造には、上述のようなスペーサに代えて、複数の光ファイバの曲げ容易方向を揃えて、該複数の光ファイバを一体化する構造を有する光ファイバユニットが採用されてもよい。
　光ファイバケーブル９は、スロット９３に入れられた光ファイバ９４として上記実施形態の光ファイバを内蔵し、この光ファイバは適切な曲げ半径の曲げを全長に亘り付与された状態でケーブル内に保持されている。光ファイバケーブル９中で、光ファイバは、自然と曲げ容易方向が曲げ方向となると考えられるが、曲げ容易方向を曲げ方向として保持されていることが、より望ましい。スロット９３がケーブル長手方向軸周りに捻れる構造を採用することにより、ケーブル中の光ファイバを、ケーブル長手方向軸を中心軸とする螺旋状に保持することができて、光ファイバに適切な曲げ半径を付与し続けることができる。
　ケーブル化時の製造の容易さなどを考えると、適切な曲げ半径は１０ｃｍ以上であることが望ましい。また、曲げ容易方向で最も近い距離で隣接するコア同士の間隔をＤminとすると、隣接するコア間の等価実効屈折率同士の比屈折率差Δeqは下記（３）式で表される。また、コア間の実効屈折率差がファイバ長手に一定である場合は、コア間の実効屈折率差は比屈折率差で０.００５％以上であることが望ましい（文献「M. Koshiba et al.,“Heterogeneous multi-core fibers: proposal and design principle,” IEICE Electron. Express, vol. 6, no. 2, pp. 98-103, Jan. 2009.」を参照）。これらのことから、下記（４）式を満たす曲げ半径であることが望ましい。ここで、ＤminおよびＲbそれぞれの単位は同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　例えば、Ｄminが１５μｍであるとすると適切な曲げ半径は３ｍ以下である。Ｄminが２０μｍであるとすると適切な曲げ半径は４ｍ以下である。Ｄminが２５μｍであるとすると適切な曲げ半径は４ｍ以下である。Ｄminが３０μｍであるとすると適切な曲げ半径は６ｍ以下である。Ｄminが３５μｍであるとすると適切な曲げ半径は７ｍ以下である。Ｄminが４０μｍであるとすると適切な曲げ半径は８ｍ以下である。Ｄminが４５μｍであるとすると適切な曲げ半径は９ｍ以下である。また、Ｄminが５０μｍであるとすると適切な曲げ半径は１０ｍ以下である。
　１～８…光ファイバ、９…光ファイバケーブル、１１…コア、１２…クラッド、１３…被覆（樹脂）、１４１～１４２…コアグループ、２１…コア、２２…クラッド、２３…被覆（樹脂）、２４１～２４２…コアグループ、３１…コア、３２…クラッド、３３…被覆（樹脂）、３４１～３４２…コアグループ、４１…コア、４２1～４２４…クラッド、４３…被覆（樹脂）、４４１，４４２，４４３Ａ，４４３Ｂ，４４４…コアグループ、５１…コア、５２１～５２４…クラッド、５３…被覆（樹脂）、５４１Ａ～５４１Ｂ，５４２Ａ～５４２Ｄ，５４３Ａ～５４３Ｄ，５４４Ａ～５４４Ｇ…コアグループ、６１…コア、６２…クラッド、６３…被覆（樹脂）、７１…コア、７２…クラッド、７３…樹脂、８１…コア、８２…クラッド、８３…樹脂、８５…曲げ方向制御部、９１…抗張力体、９２…溝付きスペーサ、９３…スロット、９４…光ファイバ、９５…ケーブル被覆樹脂、１００…伝送リンク、２００…光トランシーバ、２１０…シリコンフォトニクスチップ、２２０…光導波路、２２１…コア、２２２…クラッド、２３０…接続用治具、２４０…電気信号線、３００…光トランシーバ、３１０…シリコンフォトニクスチップ、３２０…光導波路、３２１…コア、３２２…クラッド、３３０…接続用治具、３４０…電気信号線、４００…光ファイバ。

Claims (13)

  1. 　複数のコアと、前記複数のコアそれぞれを覆うクラッドと、前記複数のコアの一方の端面が配置された第１面と、前記複数のコアの他方の端面が配置された第２面と、を備え、前記複数のコアそれぞれが所定の軸方向に沿って前記第1面から前記第２面に向かって延在している光導波路であって、
    　前記複数のコアは、２つの隣接するコアの組合せである第１コア組合せを含み、
    　前記光導波路の曲げ容易方向または前記コアの曲げ方向が、前記コアの全長の少なくとも一部において、前記所定の軸方向に垂直な断面内での特定方向であり、
    　前記第１コア組合せに属する２つのコアは、同一のコア構造を有するとともに、該２つのコアの中心間を結ぶ第１コア間線分と前記特定方向とのなす鋭角の第１角度が３０度未満となるよう、配置されている光導波路。
  2. 　前記第１角度が５度未満である請求項１に記載の光導波路。
  3. 　前記複数のコアは、２つの隣接するコアの組合せである第２コア組合せを含み、
    　前記第２コア組合せに属する２つのコアは、異なるコア構造を有するとともに、該２つのコアの中心間を結ぶ第２コア間線分と前記特定方向とがなす第２角度が３０度以上の鋭角または直角となるよう、配置されている請求項１または２に記載の光導波路。
  4. 　前記複数のコアは、２つの隣接するコアの組合せである第３コア組合せを含み、
    　前記第３コア組合せに属する２つのコアは、前記２つのコアの中心間を結ぶ第３コア間線分と前記特定方向とがなす第３角度が３０度以上の鋭角または直角となるよう、配置されており、
    　前記第３コア組合せにおける前記第３コア間線分の最小長は、前記第１コア組合せにおける前記第１コア間線分の最大長よりも大きい請求項１～３の何れか一項に記載の光導波路。
  5. 　前記光導波路は、前記断面内に前記複数のコアの配列構造を有する光ファイバであり、
    　前記光ファイバは、前記光ファイバの構成に起因する曲げ剛性により、前記特定方向に曲げ容易方向を有する請求項１～４の何れか一項に記載の光導波路。
  6. 　前記光ファイバの外周面が被覆により覆われるとともに、
    　第１構成は、
    　前記特定方向に沿った前記クラッドの厚さが、前記特定方向に直交する方向に沿った前記クラッドの厚さよりも小さいことにより規定され、
    　第２構成は、
    　前記特定方向に沿った前記被覆の厚さまたは長さに関する外側サイズが、前記特定方向に直交する方向に沿った前記被覆の厚さまたは外側サイズよりも小さいことにより規定され、
    　第３構成は、
    　前記クラッドが、それぞれの外周面が前記被覆により覆われた複数のクラッド要素から構成され、かつ、
    　前記複数のクラッド要素が、前記被覆に覆われた状態で、前記特定方向とおおむね直交する方向に沿って配置されていることにより規定され、
    　第４構成は、
    　前記被覆が、前記クラッドとともに追加剛性部材を覆い、かつ、
    　前記クラッドと前記追加剛性部材とが、前記被覆内において、前記特定方向とおおむね直交する方向に沿って配置されていることにより規定され、
    　前記光ファイバは、前記曲げ剛性を許容する構成として、前記第１～第４構成のうち少なくとも何れかの構成を有する請求項５に記載の光導波路。
  7. 　前記被覆は、樹脂からなる請求項５または６に記載の光導波路。
  8. 　請求項５～７の何れか一項に記載の光導波路としての前記光ファイバを内蔵する光ファイバケーブルであって、
    　前記光ファイバが、前記特定方向に曲げを付与された状態でケーブル内に保持されている光ファイバケーブル。
  9. 　前記複数のコアそれぞれは、１５ｍｍ以下の曲率半径で前記特定方向に沿って曲げられた曲げ部と、前記第1面およびその近傍に位置する第1直線部と、前記第２面およびその近傍に位置する第２直線部と、を有し、
    　前記第１および第２直線部がなす鋭角の第４角度が５８度以上である請求項１～４の何れか一項に記載の光導波路。
  10. 　前記曲げ部における曲率半径が、１０ｍｍ以下、７．５ｍｍ以下、５ｍｍ以下のいずれかである請求項９に記載の光導波路。
  11. 　前記複数のコアそれぞれの前記第1直線部と前記第１面との角度のうち、前記曲げ部における曲率半径の中心が存在する側の角度が、７４度以上９０度以下である請求項９または１０に記載の光導波路。
  12. 　前記複数のコアそれぞれの前記第２直線部と前記第２面とのなす角度のうち、前記曲げ部における前記曲率半径の中心が存在する側の角度が、７４度以上９０度以下である請求項９～１１の何れか一項に記載の光導波路。
  13. 　請求項１～４、９～１２の何れか一項に記載の光導波路と、光入出力端を有する光電子部品とが一体化された光モジュールであって、
    　前記光導波路の前記第１面上に配置された、前記複数のコアそれぞれの一方の端面が前記光電子部品の光入出力端と光学的に結合している光モジュール。
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