WO2014087974A1 - 光導波路および光ファイバ伝送系 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide and an optical fiber transmission system, 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).
  • An optical fiber (MCF) having a plurality of cores extending along the fiber axis in a common clad portion is expected as an optical transmission line capable of transmitting a large amount of information.
  • crosstalk signal degradation due to crosstalk between adjacent cores
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide an optical fiber, an optical waveguide, and an optical fiber transmission system in which an increase in crosstalk is suppressed even when bending is applied with a small radius of curvature.
  • an optical waveguide includes a plurality of cores in which a set of adjacent cores has the same core structure, a clad covering each of the plurality of cores, and one end surface of the plurality of cores. A first surface disposed; and a second surface disposed on the other end surface of the plurality of cores, wherein the plurality of cores extend from the first surface toward the second surface.
  • the minimum value D of the distance between the centers of adjacent cores is a value in the range of 15 ⁇ m to 60 ⁇ m
  • the waveguide has the first to third conditions at a predetermined wavelength in a predetermined wavelength band. Either condition is met.
  • the first condition is (a)
  • the optical waveguide is an optical fiber (multi-core optical fiber), (b) in the bent state is assigned 90 degrees to the optical fiber of 4mm below a predetermined curvature radius R b, the bending loss per the 90 degrees of a given core and alpha 90deg, between the cores of the same core structure The difference of ⁇ 90 deg at 1 dB or less, (c) Virtual crosstalk (linear value) at a fiber length of 10 km is 0 when the optical fiber is bent at a predetermined radius of curvature of 30 mm to 200 cm between adjacent cores with a center distance of the minimum value D.
  • the bending loss ⁇ 90 deg is Or a trench assist type in which the clad portion around the core has a trench layer in which the relative refractive index difference with respect to the clad is ⁇ 0.1% or less.
  • the bending loss ⁇ 90 deg in a certain case is defined by being equal to or less than the value represented by the following formula (2).
  • “virtual crosstalk” measures the crosstalk in an optical fiber having a certain fiber length, and uses the fact that the crosstalk (linear value) is proportional to the fiber length. This means the linear value when converted to the value of.
  • the second condition is (a) In the first condition, as “when the fiber length is not taken into account”, the mathematical formulas (1) and (2) are defined as the following mathematical formulas (3) and (4), respectively.
  • the above-mentioned “case in which the fiber length is not taken into consideration” assumes a case where the fiber length is unknown or a case where the fiber length is very short of several tens of meters or less.
  • the third condition is (a) the core has a bent portion in which the radius of curvature Rb is fixed to 7 mm or less; (b) Crosstalk between adjacent cores having an adjacent core interval of D is 0.01 or less, (c) A bending supplement angle corresponding to a supplement angle with respect to the angle on the bending center side among the angles defined by the straight portion of the core sandwiching the bending portion is 58 to 90 degrees, (d) the first surface and the second surface are planes on which light can enter and exit the core, and (e) It is defined by the height of the optical waveguide when one of the first and second surfaces is the bottom surface being 10 mm or less.
  • the supplementary bending angle is an angle corresponding to the smaller one of the angles defined by the straight portion of the core sandwiching the bent portion.
  • minimum diameter means a bending radius of 7 mm or less for an optical waveguide and 4 mm or less for an optical fiber.
  • the optical waveguide is an optical waveguide that satisfies the first condition or the second condition, and has a refractive index lower than that of the core between the core and the trench layer. You may have an inner cladding layer whose refractive index is higher than a layer.
  • the spatial mode of the core is a fundamental mode.
  • the mode field diameter of the predetermined spatial mode at the predetermined wavelength may be 5.6 ⁇ m to 15.7 ⁇ m.
  • the core spatial mode may be a multimode. Good.
  • the core may include a plurality of sub-cores and a sub-cladding having a refractive index lower than that of the sub-cores.
  • each of the plurality of sub-cores has the same refractive index profile structure, and the number of spatial modes of the core is at least equal to or greater than the number of the plurality of sub-cores.
  • the crosstalk is preferably 0.1 or more.
  • the predetermined wavelength band is 1.26 ⁇ m to 1.625 ⁇ m. Is preferred. Note that such a predetermined wavelength band is assumed to be a communication wavelength band used in a normal silica glass fiber applicable to the optical waveguide. Further, as a seventh aspect applicable to at least one of the first to sixth aspects, in the optical waveguide that satisfies the first condition or the second condition, the cable cutoff wavelength of the core is in the O band.
  • the core in the optical waveguide that satisfies the first condition or the second condition, has a cable cutoff of 1.29 ⁇ m or less. And a mode field diameter of 8.0 ⁇ m to 10.1 ⁇ m at a wavelength of 1.31 ⁇ m, and any of the following fourth to seventh conditions at any wavelength of 1.49 ⁇ m and 1.55 ⁇ m: It is preferable that the following conditions are satisfied.
  • This configuration shows the characteristics to be satisfied by each core when used in an optical interconnect system (optical interconnect) in single mode operation.
  • the fourth condition is Or bending loss alpha 90deg at 4mm of R b is less than 0.139 [dB / 90 °], or core and between the cladding, the relative refractive index difference relative to the cladding is less -0.1% become bending loss alpha 90deg at 4mm of R b in the case of providing the trench layer is defined by not more than 0.288 [dB / 90 °].
  • the fifth condition is Or bending loss alpha 90deg at 3mm of R b is less than 0.120 [dB / 90 °], or, the relative refractive index difference relative to the cladding between the core and the cladding is 0.1% or less when comprising a trench layer made, bending loss alpha 90deg at 3mm of R b is defined by at 0.250 [dB / 90 ° or less.
  • the sixth condition is Or bending loss alpha 90deg at 2mm of R b is less than 0.098 [dB / 90 °], or, the relative refractive index difference relative to the cladding between the core and the cladding is 0.1% or less
  • the bending loss ⁇ 90 deg at R b of 2 mm is defined as 0.204 [dB / 90 degrees] or less.
  • the seventh condition is Or bending loss alpha 90deg at 1mm of R b is less than 0.069 [dB / 90 °], or, the relative refractive index difference relative to the cladding between the core and the cladding is 0.1% or less
  • the bending loss ⁇ 90 deg at 1 mm R b is defined as 0.144 [dB / 90 degrees] or less.
  • the cable cutoff wavelength of the core is 1.26 ⁇ m.
  • the mode field diameter of the core at a wavelength of 1.31 ⁇ m is 8.0 ⁇ m to 10.1 ⁇ m, and the bending loss ⁇ 90 deg at R b of 4 mm at a wavelength of 1.49 ⁇ m is 0.139 [dB / 90 degrees] or less, and a trench layer having a relative refractive index difference of ⁇ 0.2% or less with respect to the cladding is provided between the core and the cladding, and the cladding is used as a reference.
  • the bending loss alpha 90deg at 4mm of R b equal to or less than 0.288 [dB / 90 °] It is preferred.
  • the optical waveguide may be an optical fiber.
  • the optical fiber has a bent portion that is bent so that the bending angle is 58 degrees or more and 90 degrees or less.
  • the stress strain generated in the optical fiber by bending is heat-treated.
  • the bent portion is bent at a supplemental angle while Rb is maintained even when there is no external stress.
  • An optical fiber transmission system includes a transmitter, a receiver, and an optical fiber as an optical waveguide according to at least one of the first to tenth aspects.
  • each of the transmitter and the receiver includes a waveguide chip capable of inputting and outputting light, and a housing incorporating the waveguide chip.
  • Each of the transmitter and the receiver is optically connected to the optical fiber so that the acute angle formed by the surface of the waveguide chip and the optical fiber is 74 to 90 degrees. Furthermore, the optical fiber is given a bending of Rb in the housing.
  • the optical waveguide satisfying the third condition has a height of the optical waveguide of the first surface or the second surface.
  • the insertion loss of the core at a predetermined wavelength is a plurality of The difference between the cores is 1 dB or less, and the insertion loss is not more than the value represented by the following formula (5), or the clad portion around the core has a relative refractive index difference based on the clad. It is preferable that the insertion loss in the case of the trench assist type having a trench layer of ⁇ 0.1% or less is equal to or less than the value represented by the following formula (6).
  • the optical waveguide has a refractive index between the core and the trench layer that is higher than that of the core. It may have an inner cladding layer that is lower and has a higher refractive index than the trench layer.
  • the predetermined wavelength band is 1.26 ⁇ m to 1.625 ⁇ m.
  • the mode field diameter of the fundamental mode of the core at a predetermined wavelength is preferably 5.6 ⁇ m to 15.7 ⁇ m.
  • An optical fiber transmission system includes a transmitter, a receiver, and a transmission line, and the first to tenth, twelfth to fifteenth conditions satisfying the first condition or the second condition as the transmission line.
  • An optical fiber according to at least one of the aspects is provided.
  • Each of the transmitter and the receiver includes a waveguide chip having a function of inputting or outputting signal light, and a housing in which the waveguide chip is incorporated.
  • the optical fiber is an optical waveguide according to at least one of the first to tenth and twelfth to fifteenth aspects, and the waveguide chip and the optical waveguide chip satisfying the third condition. Optically connected.
  • the acute angle between the surface of the waveguide chip and the core of the optical waveguide in the housing is set to 74 to 90 degrees.
  • an optical fiber, an optical waveguide, and an optical fiber transmission system in which an increase in crosstalk is suppressed even when bending is applied with a small curvature radius are provided.
  • FIG. 3A The relationship between the crosstalk and the radius of curvature of the optical fiber when different types of cores are adjacent to each other (FIG. 3A), and the crosstalk and the optical fiber when the cores having the same core structure are adjacent to each other. It is a figure which shows the relationship (FIG.3 (B)) with a curvature radius.
  • the bending loss coefficient ⁇ b and the increase amount of crosstalk XT b caused by the bending loss are as follows. It is a figure which shows the result of having measured and having calculated
  • a core interval D of a core having the same core structure and a peripheral clad portion of a matched clad type, or a core having the same core structure and a peripheral clad portion of a trench assist type It is a figure which shows the relationship with the coefficient (gamma) regarding the crosstalk increase resulting from a bending loss.
  • the bending loss coefficient ⁇ b and the increase amount of crosstalk XT b caused by the bending loss are It is a figure which shows the result of having measured and having calculated
  • the bending loss coefficient ⁇ b and the bending-induced crosstalk increase XT b are It is a figure which shows the result of having measured and calculated
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the total crosstalk over the entire length of the optical transmission link and the bit error rate under the influence of the crosstalk when several allowable values resulting from crosstalk of the transmission quality Q value are changed. is there.
  • the crosstalk other than the portion bent at 90 degrees has a margin of 3 dB with respect to the maximum allowable XT total .
  • XT b and XT total due to bending of per portion bent at 90 degrees.
  • FIGS. 1A to 1C are diagrams illustrating a first configuration example of an optical transmission link configured to include an optical fiber (MCF) transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • An optical transmission link 1 shown in FIG. 1 (A) includes two optical transceivers (OT: Optical Transceivers) 11 and 12, optical fibers 20 that connect between OT11 and 12, and electrical signals connected to the OT11.
  • the line 31 and the electric signal line 32 connected to the OT 12 are included.
  • the OTs 11 and 12 function as transmitters or receivers.
  • the number of optical fibers 20 that connect the OTs 11 and 12 is not necessarily one, and a configuration may be adopted in which a plurality of optical fibers are coupled using connectors, fusion, and end face butt.
  • the OT 11 includes a housing 13 and a silicon photonics chip (waveguide chip, SPC: Silicon Photonics Chip) 14 that is provided inside the housing 13 and inputs and outputs light.
  • a fiber 20 is connected to the SPC 14.
  • the optical fiber 20 is formed with a bending portion C1 bent at a very small diameter for connection to the SPC 14 at the end, and is fixed to the SPC 14 by an MCF connection component 17.
  • the OT 12 includes a housing 13 'and an SPC 14' provided inside the housing 13 ', and the electric signal line 32 and the optical fiber 20 are connected to the SPC 14'.
  • the optical fiber 20 has a bending portion C2 bent at an extremely small diameter of 10 mm or less for connection to the SPC 14 ', and is fixed to the SPC 14' by an MCF connection component 17 '.
  • FIG. 1B shows a state in which the optical fiber 20 is bent at an allowable curvature radius Rb of 90 degrees.
  • FIG. 1C shows a state in which the bending of Rb is applied 180 degrees (two 90-degree bendings). This is because the optical fiber 20 is placed on the mandrel of Rb by 0.5. Corresponds to a wound state.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a second configuration example of the optical transmission link configured to include the optical fiber (MCF) transmission system according to the embodiment of the present invention.
  • the optical transmission link 2 shown in FIG. 2 is different from the optical transmission link 1 of FIG. 1 in the following points. That is, the difference from the optical transmission link 1 is that the SPC 14 and the optical fiber 20 are connected by the optical waveguide 18 in the housing 13 of the OT 11.
  • the optical waveguide 18 provided in the OT 11 has a plurality of cores bent at 90 degrees with a very small radius of curvature inside, and is connected to each core of the optical fiber 20 at one end face, and the SPC 14 at the other end face. Connect with.
  • the optical fiber 20 is connected and fixed to the optical waveguide 18 by the MCF connection component 19.
  • the same configuration is adopted in OT12. That is, the optical fiber 20 is fixed to the optical waveguide 18 ′ by the MCF connection component 19 ′, and the optical waveguide 18 ′ is connected to the SPC 14 ′.
  • cores 181 and 181 'bent with a minimum diameter are formed in the optical waveguides 18 and 18', respectively. That is, in the optical transmission link 2 of FIG. 2, the optical fiber 20 itself is not subjected to a minimum diameter bending, but the cores 181 and 181 'inside the optical waveguides 18 and 18' are greatly bent.
  • the crosstalk monotonously decreases as the radius of curvature of the optical fiber decreases.
  • the crosstalk increases once, but if the radius of curvature is further reduced from there, the crosstalk increases. It is known that talk will gradually become smaller.
  • FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the crosstalk and the radius of curvature of the optical fiber when different types of cores are adjacent to each other.
  • FIG. 3B is a diagram showing cores having the same core structure. It is a figure which shows the relationship between the crosstalk in the case of adjoining, and the curvature radius of an optical fiber.
  • FIGS. 3A and 3B although there is a difference depending on whether or not the types of adjacent cores are the same, when the optical fiber is bent with a very small radius of curvature, crosstalk It has been predicted from the conventional knowledge that the value of the current value becomes smaller.
  • 3A and 3B is related to K. Saitoh, M. Koshiba, K. Takenaga, and S. Matsuo, “Homogeneous and Heterogeneous Multi-core Fibers” IEEE Summer Topicals 2012, TuC4.4.
  • the increase in crosstalk is not the direct exchange of optical power between the spatial modes guided by each of the multiple cores, but the optical power that propagates through the spatial mode of a core.
  • the optical power of the cladding mode is generated by coupling to the spatial mode of another core after being coupled to the cladding mode once by bending loss. Based on this assumption, a new theoretical model was constructed and examined. As a result, the optical fiber is bent with a bending loss coefficient ⁇ b [/ m] in the section of length L b [m]. If the crosstalk increase XT b bending losses caused between homologous core, we have discovered that can be represented by the following equation (7).
  • ⁇ [m] decreases the light coupling efficiency from the clad mode to the spatial mode of the core due to the non-uniformity of the optical power distribution in the clad and the positional relationship of the coupled core with respect to the bending direction. This is a correction coefficient for taking this into consideration.
  • an optical fiber having a plurality of cores having the same core structure and a peripheral clad portion of a matched clad type, and an optical fiber having the same core structure and a peripheral clad portion are trenches.
  • Each of the optical fibers having a plurality of assist-type cores was prototyped, and the relationship was confirmed by examining the relationship between the bending loss coefficient ⁇ b and the amount of crosstalk increase XT b caused by the bending loss.
  • the core whose peripheral clad portion is a matched clad type has a refractive index distribution as shown in FIG.
  • a cross-sectional view of the core and its periphery is shown in FIG. That is, in the configuration shown in FIGS. 4A and 4B, the periphery of the core 401 is covered with a uniform cladding 402 having a refractive index lower than that of the core 401.
  • FIG. 5A shows a refractive index profile of an example of a core whose peripheral cladding portion is a trench assist type
  • FIG. 5B shows a cross-sectional view of the core and its periphery.
  • a trench layer 413 having a refractive index lower than that of the cladding 412 is provided between the core 411 and the cladding 412.
  • ⁇ c is the relative refractive index difference of the core 411 based on the cladding 412
  • ⁇ d is the relative refractive index difference of the trench layer 413 based on the cladding 412
  • 2 a is the core diameter
  • 2 b is the outer diameter of the trench layer.
  • optical waveguide according to the present embodiment preferably has a cable cutoff wavelength of 1.29 ⁇ m or less and a predetermined wavelength of 1.49 ⁇ m or more for short-distance applications, More preferably, the cable cutoff wavelength is 1.26 ⁇ m or less and the predetermined wavelength is 1.55 ⁇ m or more.
  • the mode field diameter at a wavelength of 1.31 ⁇ m has a typical value of 8.6 ⁇ m or more, a deviation from the typical value is desirably ⁇ 0.6 ⁇ m or less, and the typical value is 9 It is desirable that it is 5 ⁇ m or less. That is, the mode field diameter at a wavelength of 1.31 ⁇ m is desirably 8.0 ⁇ m to 10.1 ⁇ m.
  • the predetermined radius of curvature R b corresponds to the miniaturization of the connecting component, and is 4.0 mm or less, 3.5 mm or less, 3.0 mm or less, 2.5 mm or less, 2.0 mm or less, 1.5 mm or less, It is desired to be as small as 1.0 mm or less.
  • the R b bending at a predetermined wavelength with respect to the allowable radius of curvature R b Allowable bending loss at time is 0.288 dB / 90 degrees for 4.0 mm, 0.270 dB / 90 degrees for 3.5 mm, 0.250 dB / 90 degrees for 3.0 mm, For 2.5.0 mm, 0.228 dB / 90 degrees, for 2.0 mm, 0.204 dB / 90 degrees, for 1.5 mm, 0.177 dB / 90 degrees, for 1.0 mm Is 0.144 dB / 90 degrees.
  • the mode field diameter at a wavelength of 1.31 ⁇ m is set to 8.6 ⁇ m
  • the cable cutoff wavelength is set to 1.26 ⁇ m or less
  • the crosstalk increase amount at a wavelength of 1.49 ⁇ m generated by one 90 ° bending with R b 4 mm.
  • the refractive index profile shown in FIG. 5 (A) desirably has a trench layer, and ⁇ d is at least ⁇ 0.2%. Desirably, it is desirable that it be less than ⁇ 0.3% and ⁇ 0.5% or less.
  • ⁇ c is preferably at least 0.35% or less, more preferably 0.3% or less and 0.25% or less. However, if ⁇ c is too small, a confinement loss, which is a loss due to leakage of light confined in the core into the clad, occurs. In order to set the confinement loss to 0.01 dB / km or less at a wavelength of 1.55 ⁇ m, for example, ⁇ c is desirably 0.24% or more. In order for the mode field diameter at a wavelength of 1.31 ⁇ m to be 8.0 ⁇ m to 9.2 ⁇ m, 2a is preferably 9.3 ⁇ m to 11.8 ⁇ m. In particular, in the combination of the parameters (i) and (ii) below, particularly good characteristics can be realized from the viewpoint of all of the mode field diameter, bending loss, cutoff wavelength, and confinement loss.
  • FIG. 6A shows the refractive index distribution of another configuration example of the core in which the peripheral clad portion is a trench assist type
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the core and its periphery. It is shown.
  • the inner cladding layer between the core 411 and the trench layer 413 has a refractive index lower than that of the core 411 and higher than that of the trench layer 413. 414 may be provided.
  • 4 (B), 5 (B), and 6 (B) the boundary around the cladding 412 does not mean the end of the cladding, but a rectangular range in the fiber cross section is extracted and conceptually displayed. It's just what you do.
  • FIG. 7 includes a plurality of levels of measurement data having different radii of curvature and wavelengths. However, as shown in FIG. 7, it was confirmed that the relationship between XT b and ⁇ b satisfies Equation (7) regardless of the radius of curvature and wavelength, and ⁇ varies depending on the core interval.
  • an optical fiber having a plurality of cores having the same core structure and having a peripheral cladding portion of a matched cladding type and having a plurality of different core intervals, and having the same core structure and peripheral
  • FIG. 8 shows the relationship between the core interval D and the coefficient ⁇ related to the increase in crosstalk caused by bending loss in a plurality of optical fibers with different core intervals (TA-MCF) having a plurality of cores whose cladding portions are trench assist type.
  • TA-MCF core intervals
  • ⁇ depends on the positional relationship between the cores, the maximum value of ⁇ obtained at each core pitch is plotted in FIG. From the results of FIG. 8, it was confirmed that ⁇ decreases exponentially as D increases in both the core whose peripheral cladding portion is a matched cladding type and the core whose peripheral cladding portion is a trench assist type.
  • the following formula (8) is satisfied when the peripheral clad portion is a matched clad core, and the following formula (8) is satisfied when the peripheral clad portion is a trench assist type core. 9) is satisfied.
  • the unit of ⁇ is [m]
  • the unit of D is [ ⁇ m].
  • Equation (8) Is considered that ⁇ of the fiber is expressed by Equation (8).
  • ⁇ it is desirable that the refractive index of the trench layer be sufficiently lower than that of the cladding, and it is desirable that at least the relative refractive index difference with respect to the cladding be ⁇ 0.1% or less. It can be said that the smaller the value is ⁇ 0.2% or less, ⁇ 0.3% or less, ⁇ 0.4% or less, ⁇ 0.5% or less, ⁇ 0.6% or less, or ⁇ 0.7% or less.
  • Equation (11) is obtained.
  • the maximum allowable value of the crosstalk increase XT b by bending XT b, when the max, the core (or, sufficiently low refractive index is matched cladding type cladding portion surrounding and having the same core structure the formed optical fiber core) having no trench layer to the cladding portion of the peripheral, the following equation (12) acceptably XT b by satisfying the maximum value XT b, a formula can be suppressed to below max ( 10).
  • the bending loss alpha 90deg generated by bending the core 90 degrees at a radius of curvature R b [mm] [dB / 90 °] is acceptable as a cross-talk increase XT b due to bending when the bending 90 degrees
  • max 90 deg and the relational expression L b [m] ( ⁇ / 2) (10 ⁇ 3 R b ) is used, the surrounding clad portion has a matched clad type with the same core structure.
  • XT b is set to a maximum value XT b, max 90 deg or less based on Expression (12). In order to suppress this, it is necessary to satisfy the following formula (14).
  • an optical fiber configured with a core having the same core structure and a peripheral clad portion of which is a trench assist type (that is, a core having a trench layer having a sufficiently low refractive index in the peripheral clad portion), an optical fiber (13 In order to suppress XT b to the maximum value XT b, max90 deg or less based on), it is necessary to satisfy the following formula (15).
  • FIG. 9 shows a result of measurement and the relationship obtained, that is, a graph corresponding to FIG. 7 of the first embodiment.
  • XT b (4.03 ⁇ 10 ⁇ 5 [m]) ( ⁇ b [/ m]) 2 (L b [m])
  • Equation (7) regardless of the radius of curvature and the wavelength, and ⁇ changed with the core interval.
  • a bending loss coefficient ⁇ b and a crosstalk increase amount XT b caused by the bending loss are measured, The results of obtaining these relationships are shown in FIG. 10 as in FIG.
  • the trench layer of this optical fiber has a relative refractive index difference of ⁇ 0.4% or less with respect to the cladding, and the value obtained by dividing the inner diameter of the trench layer by the outer diameter of the trench layer is 0.9 or less.
  • XT b (1.28 ⁇ 10 ⁇ 5 [m]) ( ⁇ b [/ m]) 2 (L b [m])
  • both the core whose peripheral clad portion is a matched clad type and the core whose peripheral clad portion is a trench assist type satisfy the relationship of ⁇ D ⁇ 3 .
  • the following formula (16) is satisfied when the peripheral clad portion is a matched clad type core
  • the following formula (16) is satisfied when the peripheral clad portion is a trench assist type core. 17) is satisfied.
  • the unit of ⁇ is [m]
  • the unit of D is [ ⁇ m].
  • the optical power leaked into the clad is smaller than in the case where there is no trench layer. Even if there is a layer having a lower refractive index than the cladding between the core and the cladding of the optical fiber, the refractive index of the layer is not sufficiently low (for example, the relative refractive index difference with respect to the cladding is not less than -0.1%).
  • ⁇ of the fiber is considered to be expressed by Equation (16).
  • it is desirable that the refractive index of the trench layer is sufficiently lower than that of the cladding, and at least a relative refractive index difference with respect to the cladding is ⁇ 0.1% or less. Desirably, -0.2% or less, -0.3% or less, -0.4% or less, -0.5% or less, -0.6% or less, or -0.7% or less is more desirable. It can be said.
  • the above formula (14) or formula (15) (similarly, formula (22) Or R ( b ) is preferably as small as possible, more preferably 6 mm or less, and further preferably 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, 2 mm or less, 1 mm or less. .
  • FIG. 12 shows the relationship between the crosstalk increase ratio (XT w / oB + XT b ) / XT w / oB .
  • (XT w / oB + XT b ) / XT w / oB is 2 or less (3 dB or less) It is desirable that it be 1.26 or less (1 dB or less).
  • XT b / XT w / oB is preferably at least 1 or less (0 dB or less), more preferably 1/4 or less ( ⁇ 6 dB or less).
  • XT b, max90deg is desirably XT w / oB or less, It is further desirable that it is XT w / oB / 4 or less.
  • the crosstalk XT w / oB from the other core to the predetermined core at a predetermined wavelength in a state where the optical fiber is bent with a curvature radius of 30 mm to 200 cm is ⁇ 20 dB or less.
  • Crosstalk from another core to a given core at a given wavelength in a state where the fiber is bent at a given radius of curvature R b [mm] of 90 mm or less with a given radius of curvature R b [mm] is XT w / oB 2 times or less, and more preferably 1.26 times or less.
  • XT w / oB is preferably measured in a state where the almost entire length of the optical fiber is in the range of the curvature radius of 30 mm to 200 cm, and the upper limit of the radius of curvature in the measurement is when XT w / oB is smaller.
  • 100 cm and more preferably, 50 cm is more preferably, more preferably 30 cm, more preferably 20 cm, 10 cm and most preferably, better smaller.
  • each modulation method and Q-Penality (dB) in each graph is 0.1 dB in the modulation method OOK in the graph G1310, 1 dB in the modulation method PDM-QPSK in the graph G1320, and 1 dB in the graph G1330.
  • the modulation system PDM-16QAM is 0.5 dB.
  • FIG. 14 plots the cases of ⁇ 17 dB, ⁇ 27 dB, and ⁇ 40 dB as the maximum allowable XT total . In each case, when XT b increases, the XT total suddenly starts to increase. I understand.
  • XT b and max90 deg in Formula (14) and Formula (15) are desirably 10 ⁇ 3 or less, and 10 ⁇ 4 or less and 10 ⁇ 5 or less. It is even more desirable to be small.
  • FIGS. 15A to 15D show examples of a cross section perpendicular to an axis extending in the longitudinal direction of an optical fiber preferably used in the present embodiment.
  • a plurality of cores 511 having the same core structure are covered with a cladding 512 having a lower refractive index than the core 511.
  • it is preferable that the outer side of the cladding 512 is covered with a coating 513.
  • one core 511 is arranged at the center of the optical fiber and six around the core, and the distance between the cores is equal.
  • the optical fiber 502 of FIG. 15B four cores 511 are arranged in a row, and these two sets are separated and arranged so as to be parallel to each other.
  • the optical fiber 503 of FIG. 15C eight cores 511 are arranged at equal intervals on a predetermined circumference.
  • an optical fiber 504 in FIG. 15D is obtained by forming a cross section of the clad 512 into a substantially rectangular shape so that the four cores 511 of the optical fiber 502 in FIG.
  • the refractive index of the coating 513 is preferably higher than the refractive index of the cladding 512 and more preferably higher than the refractive index of the core 511 in order to suppress the propagation of the cladding mode. .
  • the refractive index of the coating 513 is the refractive index of the core 511. Preferably it is lower than the rate.
  • the number and arrangement of the cores are not limited to the examples shown in FIGS. 15A to 15D.
  • the core and the clad glass or resin is preferable, and pure silica glass or quartz glass mixed with an additive is more preferable.
  • resin, carbon, and metal are suitable as the constituent material of the coating.
  • the coating may be composed of a plurality of layers made of different materials.
  • the fiber length is 10 km or less, the above-described effect can be effectively achieved.
  • short-distance transmission applications high performance computing and data center transmission
  • the cross-talk increase ratio (XT w / oB + XT b ) / XT w / oB even when a small meaning in the total fiber length for long, short, fiber length is crosstalk increase ratio at 1km below
  • the crosstalk increase ratio is suppressed at 100 m or less, and more preferably, the crosstalk increase ratio is suppressed at 10 m or less.
  • the minimum value D of the center-to-center distance between adjacent cores in the optical fiber is preferably 15 to 60 ⁇ m, but the upper limit is 50 ⁇ m or less, 40 ⁇ m or less, 30 ⁇ m or less, and the smaller one is called miniaturization. Preferred in terms.
  • the loss at the curvature radius Rb of the higher-order spatial mode than the predetermined spatial mode of the core is the curvature radius of the predetermined spatial mode. It is preferably greater than the loss at Rb by 19.3 dB or more per 90 degrees. Further, the loss at a curvature radius of 140 mm of a higher order spatial mode than the predetermined spatial mode of the core is 1 dB / m or more, and the loss at a curvature radius of 140 mm of the predetermined spatial mode is 0.1 dB / m or less. It is preferable. Furthermore, the predetermined spatial mode is preferably a higher-order spatial mode other than the base mode.
  • the predetermined spatial mode is a fundamental mode
  • the mode field diameter of the fundamental mode at a predetermined wavelength is 5.6 ⁇ m to 15.7 ⁇ m (more preferably 7.9 ⁇ m or more). it can.
  • the predetermined wavelength belongs to a predetermined wavelength band, for example, 1.26 ⁇ m to 1.625 ⁇ m, general optical communication is possible.
  • the predetermined wavelength is 1.31 ⁇ m and the cable cutoff wavelength of the core is 1.29 ⁇ m or less, it can be applied to the O band.
  • the predetermined wavelength is 1.49 ⁇ m and the cable cut-off wavelength of the core is 1.46 ⁇ m or less
  • the predetermined wavelength is 1.55 ⁇ m and the cable cutoff wavelength of the core is 1.53 ⁇ m or less, it can be applied to the C band.
  • FIGS. 15A to 15D is a part of an example of a cross section perpendicular to the axis extending in the longitudinal direction of the optical fiber, and the cross-sectional shape of the optical fiber is shown in FIG.
  • the shape is not limited to that shown in FIG.
  • This optical waveguide is used in the optical transmission link 2 shown in FIG.
  • FIG. 16A is a perspective view illustrating the configuration of the optical waveguide 18, and
  • FIG. 16B is a diagram illustrating the first flat surface 18A (first surface) and the second surface where the core of the optical waveguide is exposed to the outside. It is a figure explaining the plane 18B (2nd surface).
  • a plurality of cores 181 having the same core structure are covered with a clad 182 having a lower refractive index than the core 181.
  • the clad 182 may be covered with a coating.
  • Light can enter and exit the core 181 from the first plane 18 ⁇ / b> A and the second plane 18 ⁇ / b> B of the optical waveguide 18.
  • the core 181 has a bent portion C3 having a very small radius of curvature (10 mm or less).
  • FIG. 17A shows an example in which the angle formed by the first plane 18A and the second plane 18B is larger than 90 degrees
  • FIG. 17B shows the first plane 18A and the second plane.
  • the angle formed by 18B is smaller than 90 degrees.
  • the plurality of cores 181 are arranged in parallel at the bent portion C3 and bent 58 to 90 degrees. That is, the angle 180A of the bending complementary angle of the bent portion C in FIGS. 17A and 17B is preferably 58 to 90 degrees, and more preferably 74 to 90 degrees.
  • the angle 181A formed by the first plane 18A and the core 181 and the angle 181B formed by the second plane 18B and the core 181 are right angles, respectively.
  • the acute angle is preferably 74 degrees or more, and more preferably 81 degrees to 83 degrees.
  • the number of cores and the core arrangement are appropriately changed according to the optical fiber, and are not limited to the examples shown in FIGS. 16 (A) to 16 (B) and FIGS. 17 (A) to 17 (B). .
  • the arrangement of the cores and the core diameter may be different between the first plane 18A and the second plane 18B.
  • glass or resin is preferable, and pure silica glass or quartz glass mixed with an additive is more preferable.
  • the height of the core of the optical waveguide that is, the height from the lowermost core in 18A to 18B, according to the radius of curvature of the core.
  • the height of the core of the optical waveguide with respect to the radius of curvature of the bent portion of the core is 10 mm or less for 7 mm or less, 9 mm or less for 6 mm or less, 9 mm or less for 5 mm or less, preferably 8 mm or less, for 4 mm or less, respectively. It is preferably 6 mm or less for 7 mm or less, 3 mm or less, 5 mm or less for 2 mm or less, or 4 mm or less for 1 mm or less.
  • Equation (14) or Equation (15) holds.
  • R b is desirably 7 mm or less, 6 mm or less, 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, 2 mm or less, or 1 mm or less.
  • transmission loss and bending loss due to scattering or absorption in the optical waveguide cannot be distinguished, but insertion loss of the optical waveguide can be confirmed.
  • R b is desirably 7 mm or less, 6 mm or less, 5 mm or less, 4 mm or less, 3 mm or less, 2 mm or less, 1 mm or less and a small radius of curvature. Also, this time preferably bending supplementary Considering that 90 degrees or less, as in the case of the optical fiber of the present invention, at least XT b, it max90deg is 10 -3 preferably 10 -4 It is more desirable that it is 10 ⁇ 5 or less.
  • the optical waveguide 18 transmits 10% or more of ultraviolet rays so that an ultraviolet curing adhesive can be used when the optical waveguide 18 is bonded to the SPC 14 and the optical fiber 20 as shown in FIG. Is preferred. Further, it is preferable that the optical waveguide 18 has a bent portion C3 having an extremely small radius of curvature (10 mm or less) but has a crosstalk of ⁇ 20 dB (0.01) or less.
  • the number of cores of the optical fiber and the optical waveguide of the present invention is desirably an even number. Furthermore, from the viewpoint of improving the core density (the number of cores per cross-sectional area), the number of cores is desirably four or more, and each core is desirably disposed on a hexagonal lattice. In addition, considering that light is branched from all shared light sources to all cores, it is desirable that the number of cores is a power of two. Further, considering the connectivity with the optical input / output circuit of the SPC, it is desirable that the core is disposed on a rectangular lattice. Further, when the balance between the core density and the connectivity to the SPC is balanced, it is desirable that the cores are arranged at equal intervals on the same circle.
  • the insertion loss of a higher-order spatial mode than the predetermined spatial mode is 19.3 dB or more larger than the insertion loss of the predetermined spatial mode.
  • the mode field diameter of the core fundamental mode at a predetermined wavelength is preferably 5.6 ⁇ m to 15.7 ⁇ m, and more preferably 7.9 ⁇ m or more.
  • the predetermined wavelength is preferably one wavelength of 1.26 ⁇ m to 1.625 ⁇ m.
  • the core peripheral structure of the optical fiber and the optical waveguide according to the present embodiment is desirably a matched clad type in which a clad having a constant refractive index is provided around the core, and a trench layer having a lower refractive index than the clad is provided in the clad portion around the core.
  • the provided trench assist type is more desirable.
  • the trench assist type may include an inner cladding layer having a refractive index lower than that of the core and higher than that of the trench layer between the core trench layer and the core.
  • the optical fiber and the optical waveguide core 190 have a refractive index higher than that of the clad 193 and a plurality of core constituent cores (sub-cores) 191 having the same core structure,
  • a clad (subclad) 192 constituting a core 190 having a refractive index lower than that of the sub-core 191 is provided, and the number of spatial modes of the core 190 is preferably at least the number of the sub-cores 191.
  • Adjacent subcores 191 may or may not be in contact.
  • the refractive index of the sub-cladding 192 may or may not be equal to the refractive index of the cladding 193.
  • the crosstalk between the adjacent sub-cores 191 in the core 190 is preferably -10 dB or more, and the same on the output side when light is incident on only one sub-core. More preferably, the difference in the average power of light between all sub-cores in the core is within 1 dB.
  • the crosstalk between the sub-cores is preferably 10 dB or more and more preferably 20 dB or more than the crosstalk between the cores.
  • the bending loss is a decrease in the intensity of light in one core due to leakage of light guided through the core into the clad, but it is generally constant when measuring the bending loss of an optical fiber.
  • the measurement is performed with the radius of curvature of 1 mm, the light once leaked from the core to the clad is reflected at the clad-coating interface or the coating-air interface and returned to the core without leaking into the clad.
  • Interference occurs between the light that has been guided through and the light that has once leaked, returned by reflection, and recombined with the core, and the actual observed bending loss is greater than the original bending loss of the core itself. May become smaller or smaller (a value oscillates with a change in wavelength).
  • the wavelength dependence of the bending loss in an actual fiber is measured, the wavelength dependence of the bending loss is fitted with an exponential curve, and the value at a predetermined wavelength of the exponential curve is obtained at a predetermined wavelength.
  • it is desirable to use it as a bending loss in the present invention in which the influence of the interference is eliminated.
  • fitting is performed with a straight line with respect to the wavelength dependence of the logarithm of the bending loss, and the bending loss is obtained from the value at the predetermined wavelength of the straight line as the logarithm of the bending loss. Therefore, it is desirable to use it as a bending loss in the present invention in which the influence of the interference is eliminated.
  • the optical fiber cladding is made of quartz glass
  • the curvature radius dependence of the cumulative fracture probability of the optical fiber 10 years after the bending of two 90 degree bends (that is, 0.5 turn) is applied to the optical fiber is the level of several cladding diameters.
  • the graphs 1910 to 1960 show the dependency of the cladding diameter on the radius of curvature of the optical fiber.
  • the cladding diameter of each graph is 125 ⁇ m in the graph 1910, 150 ⁇ m in the graph 1920, 175 ⁇ m in the graph 1930, and 175 ⁇ m in the graph 1940, respectively.
  • graph 1950 shows 225 ⁇ m
  • graph 1960 shows 250 ⁇ m.
  • An optical fiber tends to have a cladding diameter larger than 125 ⁇ m as a larger number of cores are built in the cladding. As the number of cores increases, the cladding diameter increases and the radius of curvature must be increased in order to reduce the fracture probability.
  • the radius of curvature at which the cladding diameter and the cumulative fracture probability deteriorate rapidly is 5 mm or less for a cladding diameter of 150 ⁇ m, 6 mm or less for a cladding diameter of 175 ⁇ m, 7 mm or less for a cladding diameter of 200 ⁇ m, 8 mm or less for a cladding diameter of 225 ⁇ m, 9 mm or less for a cladding diameter of 250 ⁇ m, It becomes.
  • the optical fiber is broken by bending because of stress applied to the glass by bending.
  • heat treatment is performed when the optical fiber is bent, and stress distortion caused by the bending is performed, so that the optical fiber can be hardly broken.
  • FIG. 19 shows a state where heat treatment is not performed.
  • the heat-treated optical fiber is expected to relieve the bending stress even under minimal bending, so the problem of fracture life is considered to be considerably reduced.
  • the optical fiber of the present invention is an optical fiber having a bent portion that is bent by 58 degrees or more, In the bent portion, the heat treatment is applied to relieve stress strain generated inside the fiber by bending, and the bent portion has the predetermined radius of curvature R even when no external stress is applied.
  • B is bent at 58 degrees or more with a small diameter of 10 mm or less, and the problem of the probability of fracture is small even in this state.
  • the bending angle is not limited to the above, and the lower limit bending angle may be 74 degrees or more and 81 degrees or more.
  • the bending angle is preferably a right angle as described in paragraphs “0022” to “0025”. However, from the viewpoint of suppressing the reflected light at the end face from entering the core again, it is an acute angle of 74. It is preferably at least 80 °, more preferably from 81 ° to 83 °.
  • an optical fiber according to the second embodiment is an optical fiber in which a plurality of cores having the same core structure are covered with a clad having a lower refractive index than the core,
  • D is a value in the range of 15 ⁇ m to 60 ⁇ m
  • the crosstalk XT w / oB from the other core to the predetermined core at a predetermined wavelength in a state where the optical fiber is not bent with a curvature radius of less than 30 mm is ⁇ 20 dB (0.01 )
  • the crosstalk from the other core to the predetermined core at the predetermined wavelength in a state where the bending of the predetermined curvature radius R b [mm] of 7 mm or less is applied to the optical fiber at 90 degrees is XT w / Less than twice oB .
  • the optical fiber includes a trench layer having a relative refractive index difference of ⁇ 0.1% or less between the core and the cladding.
  • the optical fiber according to the second embodiment is an optical fiber in which a plurality of cores having the same core structure are covered with a clad having a lower refractive index than the core, Between the core and the clad, no layer having a relative refractive index difference of ⁇ 0.1% or less with respect to the clad is provided,
  • the minimum value of the distance between the centers of adjacent cores, D [ ⁇ m] is a value in the range of 15 ⁇ m to 60 ⁇ m
  • the crosstalk XT w / oB from the other core to the predetermined core at a predetermined wavelength in a state where the optical fiber is not bent with a curvature radius of less than 30 mm is ⁇ 20 dB (0.01 )
  • the optical fiber according to the second embodiment is an optical fiber in which a plurality of cores having the same core structure are covered with a clad having a lower refractive index than the core, Between the core and the cladding, a trench layer having a relative refractive index difference of ⁇ 0.1% or less with respect to the cladding is provided,
  • the minimum value of the distance between the centers of adjacent cores, D [ ⁇ m] is a value in the range of 15 ⁇ m to 60 ⁇ m
  • the crosstalk XT w / oB from the other core to the predetermined core at a predetermined wavelength in a state where the optical fiber is not bent with a curvature radius of less than 30 mm is ⁇ 20 dB (0.01 )
  • a bending loss ⁇ 90 deg per 90 degrees of a predetermined core at a predetermined wavelength in a state where a bending of a predetermined curvature radius R b [mm] of 7 mm or less is applied to the optical fiber at
  • the optical fiber has an inner cladding between the core and the trench layer, having a refractive index lower than that of the core and higher than that of the trench layer. Having a layer.
  • the fiber length of the optical fiber is 10 km or less.
  • the optical fiber according to the second embodiment is an optical fiber in which a plurality of cores having the same core structure are covered with a clad having a lower refractive index than the core, Between the core and the clad, no layer having a relative refractive index difference of ⁇ 0.1% or less with respect to the clad is provided,
  • the minimum value of the distance between the centers of adjacent cores, D [ ⁇ m] is a value in the range of 15 ⁇ m to 60 ⁇ m
  • the crosstalk XT w / oB from the other core to the predetermined core at a predetermined wavelength in a state where the optical fiber is not bent with a curvature radius of less than 30 mm is ⁇ 20 dB (0.01 )
  • a bending loss ⁇ 90 deg per 90 degrees of a predetermined core at a predetermined wavelength in a state where a bending of a predetermined curvature radius R b [mm] of 7 mm or less is applied to the optical fiber at 90 degrees
  • the optical fiber according to the second embodiment includes an optical fiber in which a plurality of cores having the same core structure are covered with a clad having a lower refractive index than the core, and the clad is covered with an integral coating.
  • the minimum value of the distance between the centers of adjacent cores, D [ ⁇ m], is a value in the range of 15 ⁇ m to 60 ⁇ m
  • the crosstalk XT w / oB from the other core to the predetermined core at a predetermined wavelength in a state where the optical fiber is not bent with a curvature radius of less than 30 mm is ⁇ 20 dB (0.01 )
  • the bending loss ⁇ 90 deg per 90 degrees of a predetermined core at a predetermined wavelength in a state where bending of a predetermined curvature radius R b [mm] of 4 mm or less is applied to the optical fiber at 90 degrees is as follows: Is equal to or less than the value indicated by Equation (27),
  • the difference between the cores of a plurality of identical core structures with a bending loss ⁇ 90 deg is 1 dB or less
  • the optical fiber has an inner cladding layer having a refractive index lower than that of the core and higher than that of the trench layer between the core and the trench layer. .
  • the loss at the radius of curvature Rb of the higher-order spatial mode than the predetermined spatial mode of the core is predetermined. More than 19.3 dB per 90 degrees is larger than the loss at the radius of curvature Rb of the spatial mode.
  • a loss at a curvature radius of 140 mm in a spatial mode higher than a predetermined spatial mode of the core is 1 dB / m That's it, The loss at a curvature radius of 140 mm in a predetermined spatial mode is 0.1 dB / m or less.
  • the predetermined spatial mode is a higher-order spatial mode other than the base mode.
  • the core includes a plurality of sub-cores having a refractive index higher than that of the cladding, and a sub-cladding having a refractive index lower than that of the sub-core.
  • the plurality of sub-cores all have the same core structure,
  • the number of core spatial modes is at least the number of sub-cores,
  • the crosstalk between adjacent sub-cores is ⁇ 10 dB or more.
  • the predetermined spatial mode is a base mode, The mode field diameter of the predetermined spatial mode at the predetermined wavelength is 5.6 ⁇ m to 15.7 ⁇ m.
  • the predetermined wavelength is any one of 1.26 ⁇ m to 1.625 ⁇ m.
  • the predetermined wavelength is 1.31 ⁇ m, The cable cutoff wavelength of the core is 1.29 ⁇ m or less.
  • the predetermined wavelength is 1.49 ⁇ m, The cable cutoff wavelength of the core is 1.46 ⁇ m or less.
  • an optical fiber according to the second embodiment is an optical fiber in which a plurality of cores having the same core structure are covered with a clad having a lower refractive index than the core, and the clad is covered with an integral coating.
  • a trench layer having a relative refractive index difference of ⁇ 0.1% or less with respect to the cladding is provided,
  • the minimum value of the distance between the centers of adjacent cores, D [ ⁇ m], is a value in the range of 15 ⁇ m to 60 ⁇ m
  • Crosstalk between adjacent cores at a predetermined wavelength at a center distance of D is ⁇ 20 dB (0.01) or less
  • the cable cut wavelength of the core is 1.29 ⁇ m or less
  • the mode field diameter at the core wavelength of 1.49 ⁇ m is 5.6 ⁇ m to 15.7 ⁇ m
  • the bending loss ⁇ 90 deg per 90 degrees of a predetermined core at a predetermined wavelength in a state where bending of a predetermined curvature radius R b [mm] of 4 mm or less is applied to the optical fiber at 90 degrees is as follows: Is equal to or less than the value indicated by Equation (28),
  • Equation (28) The difference between the cores of a plurality of identical core structures with a
  • the optical fiber includes an inner cladding layer having a refractive index lower than that of the core and higher than that of the trench layer between the core and the trench layer.
  • the predetermined curvature radius R b is 5 mm or less.
  • the optical fiber is an optical fiber having a bent portion that is bent by 58 degrees or more, In the bent part, the stress generated inside the fiber by bending is relaxed, Even when there is no external stress, the bent portion is bent by 58 degrees or more with the minimum radius of curvature being a predetermined radius of curvature Rb .
  • the twenty-third configuration relates to an optical fiber transmission system, and in an optical fiber transmission system including a transmitter, a receiver, and a transmission path, at least one of the first to twenty-second configurations is used as a transmission path.
  • the transmitter and the receiver each include a waveguide chip capable of inputting and outputting light, and a housing containing the waveguide chip.
  • the light incident / exiting the waveguide chip is performed at an angle of 74 to 90 degrees from the chip surface,
  • the optical fiber is optically connected to the waveguide chip at an angle of 74 to 90 degrees with a bend having a radius of curvature R b [mm].
  • the twenty-fourth configuration relates to an optical waveguide, and the optical waveguide is an optical waveguide in which a plurality of cores having the same core structure are covered with a clad having a refractive index lower than that of the core,
  • the core has a bent portion with a minimum curvature radius of 10 mm or less, Due to the bent part, the central axis direction of the core is bent in the range of 58 degrees to 90 degrees, With at least two planes that allow light to enter and exit the core, with the bent part in between,
  • the height of the optical waveguide when one of the planes is the bottom is 13 mm or less,
  • the minimum value D [ ⁇ m] of the distance between the centers of adjacent cores is a value in the range of 15 ⁇ m to 60 ⁇ m,
  • the crosstalk between adjacent cores with a center distance of D at a predetermined wavelength is ⁇ 20 dB (0.01) or less.
  • the minimum radius of curvature of the core is 7 mm or less
  • the height of the optical waveguide when one of the planes is the bottom is 10 mm or less.
  • the minimum radius of curvature of the core is 5 mm or less
  • the height of the optical waveguide when any one of the planes is the bottom is 8 mm or less.
  • the optical waveguide has a relative refractive index difference of ⁇ 0 between the core and the clad with reference to the clad.
  • a trench layer of less than 1%
  • Due to the bent part the central axis direction of the core is bent 76 degrees to 90 degrees
  • the minimum curvature radius of the core is R b [mm]
  • the insertion loss at a predetermined wavelength of the core is not more than the value shown by the following formula (30)
  • the difference in insertion loss between cores of a plurality of identical core structures is 1 dB or less.
  • the optical waveguide includes an inner cladding layer having a refractive index lower than that of the core and higher than that of the trench layer between the core and the trench layer.
  • the insertion loss of a higher-order spatial mode than the predetermined spatial mode is 19.3 dB or more larger than the insertion loss of the predetermined spatial mode.
  • the predetermined spatial mode is a higher-order spatial mode other than the base mode.
  • the core includes a plurality of sub-cores having a refractive index higher than that of the cladding and a sub-cladding having a refractive index lower than that of the sub-core. Prepared, The sub-cores all have the same core structure The number of core spatial modes is at least the number of sub-cores, Within the core, the crosstalk between adjacent sub-cores is ⁇ 10 dB (0.1) or more. (33) As a thirty-third configuration applicable to at least one of the twenty-fourth to thirty-first configurations, the mode field diameter of the core base mode at a predetermined wavelength is 5.6 ⁇ m to 15.7 ⁇ m.
  • the predetermined wavelength is any one wavelength of 1.26 ⁇ m to 1.625 ⁇ m.
  • the thirty-fifth configuration relates to an optical fiber transmission system, and the optical fiber transmission system is an optical fiber transmission system including a transmitter, a receiver, and a transmission path, As a transmission line, equipped with an optical fiber,
  • the transmitter and the receiver include a waveguide chip having a function of inputting or outputting signal light, and A housing containing a waveguide chip; Incoming and outgoing signal light of the waveguide chip is performed at an angle of 74 to 90 degrees from the chip surface, In the housing, the optical fiber is optically connected to the waveguide chip via an optical waveguide having at least one of the twenty-fourth to thirty-second structures.
  • SYMBOLS 1, 2 Optical transmission link, 11 ... Optical transceiver (OT), 13 ... Housing 13, 14 ... Silicon photonics chip (SPC), 18 ... Optical waveguide, 20 ... Optical fiber (multi-core optical fiber).
  • OT Optical transceiver
  • SPC Silicon photonics chip

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Abstract

　隣接するコアの組が同一コア構造を有する複数のコアを有する光導波路において、隣接コアの最小中心間距離の最小値Ｄは１５μｍ～６０μｍであり、コアは曲率半径Ｒｂが７ｍｍ以下に固定された曲がり部を有し、曲がり部の曲げ補角が５８度～９０度であり、光導波路の高さが１０ｍｍ以下であることにより規定され、隣接コア間のクロストークが０．０１以下である。

Description

光導波路および光ファイバ伝送系
　本発明は、光導波路および光ファイバ伝送系に関し、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。
　ファイバ軸に沿って延在する複数のコアを共通のクラッド部中に有する光ファイバ（ＭＣＦ）は、大容量の情報を伝送することができる光伝送路として期待されている。
　しかしながら、光ファイバにおいては、隣接コア間クロストーク（以下、クロストークという）等による信号の劣化が課題としてあることが知られている。特に、光ファイバに対して極めて小さい曲率半径の曲げを付与した場合に、従来知られている知見に反してクロストークが大きくなることを発見した。
　本発明は上記を鑑みてなされたものであり、小さい曲率半径で曲げを付与した場合であってもクロストークの増加が抑制された光ファイバ、光導波路、および、光ファイバ伝送系の提供を目的とする。
　上記目的を達成するため、第１の形態に係る光導波路は、隣接するコアの組が同一コア構造を有する複数のコアと、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、複数のコアが第１面から第２面に向かって延在している。当該光導波路において、隣接するコアの中心間距離の最小値Ｄは、１５μｍ～６０μｍの範囲の値であり、当該導波路は、所定波長帯における所定の波長において、第１～第３条件のうち何れかの条件が満たされる。
第１条件は、
(a)当該光導波路が光ファイバ（マルチコア光ファイバ）であり、
(b)４ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂの曲げが光ファイバに対して９０度付与された状態において、所定のコアの該９０度当たりの曲げ損失をα９０ｄｅｇとし、同一コア構造のコア間でのα９０ｄｅｇの差が１ｄＢ以下であり、
(c)最小値Ｄの中心間距離で隣接するコア間の、３０ｍｍ乃至２００ｃｍの所定の曲率半径で光ファイバが曲がった状態における、１０ｋｍのファイバ長での仮想クロストーク（リニア値）が、０．０１以下であり、かつ、
(d)ＸＴｗ／ｏＢを３０ｍｍ乃至２００ｃｍの所定の曲率半径で光ファイバが曲がった状態における１０ｋｍ以下の所定のファイバ長における実測のクロストーク（リニア値）とするとき、曲げ損失α９０ｄｅｇが以下の数式（１）で示された値以下であるか、または、コア周辺のクラッド部分が、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を有するトレンチアシスト型である場合の曲げ損失α９０ｄｅｇが以下の数式（２）で示された値以下であることにより規定される。ここで、「仮想クロストーク」は、あるファイバ長の光ファイバにおけるクロストークを測定し、クロストーク（リニア値）はファイバ長に比例することを利用して、この測定値を所定のファイバ長での値に換算したときのリニア値を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 第２条件は、
(a)第１条件において、「ファイバ長を考慮しない場合」として、数式（１）および数式（２）は、それぞれ、以下の数式（３）および数式（４）として規定される。ここでは、上記の「ファイバ長を考慮しない場合」は、ファイバ長が不明な場合、または、ファイバ長が数十ｍ以下の非常に短い場合を想定している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 第３条件は、
(a)コアが、曲率半径Ｒｂが７ｍｍ以下に固定された曲がり部を有し、
(b)隣接コア間隔がＤである隣接コア間のクロストークが０．０１以下であり、
(c)曲がり部を挟むコアの直線部分により規定される角度のうち曲げ中心側の角度に対する補角に相当する曲げ補角が５８度～９０度であり、
(d)第１面および第２面が、コアへの光の入出射が可能な平面であり、かつ、
(e)第１および第２面の１つを底面とした際の当該光導波路の高さが１０ｍｍ以下であることにより規定される。ここで、曲げ補角は、曲がり部を挟むコアの直線部分により規定される角度のうち小さい方の角度に相当する角度である。
　上記光導波路としての光ファイバによれば、極小径で光ファイバを曲げた場合にも低クロストークを維持できる。なお、本明細書において「極小径」は、光導波路では７ｍｍ以下、光ファイバでは４ｍｍ以下の曲げ半径を意味する。
　上記第1の態様に適用可能な第２の態様として、当該光導波路は、第１条件または第２条件を満たす光導波路として、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、内クラッド層を有してもよい。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、第１条件または第２条件を満たす当該光導波路において、コアの空間モードは基底モードであり、所定の波長における所定の空間モードのモードフィールド径は５．６μｍ～１５．７μｍであってもよい。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、第１条件または第２条件を満たす当該光導波路において、コアの空間モードはマルチモードであってもよい。
　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、コアは、複数のサブコアと、サブコアより屈折率の低いサブクラッドとを備えてもよい。この第５の態様において、複数のサブコアそれぞれは同一の屈折率プロファイル構造を有し、コアの空間モード数は少なくとも前記複数のサブコアの個数以上であり、コアの内部において、隣接するサブコアの間のクロストークは０．１以上であるのが好ましい。
　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、第１条件または第２条件を満たす当該光導波路において、所定波長帯は１．２６μｍ～１．６２５μｍであるのが好ましい。なお、このような所定波長帯は、当該光導波路に適用可能な通常の石英ガラスファイバで用いる通信波長帯を想定している。また、上記第１～第６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、第１条件または第２条件を満たす当該光導波路において、コアのケーブルカットオフ波長は、Ｏバンドにおける当該光導波路の使用を想定した１．２９μｍ以下、Ｓバンドにおける当該光導波路の使用を想定した１．４６μｍ以下、Ｃバンドにおける当該光導波路の使用を想定した１．５３μｍ以下の何れかであるのが好ましい。
　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、第１条件または第２条件を満たす当該光導波路において、コアは、１．２９μｍ以下のケーブルカットオフ波長と、波長１．３１μｍにおいて８．０μｍ～１０．１μｍのモードフィールド径を有するとともに、１．４９μｍおよび１．５５μｍの何れかの波長において、以下の第４条件～第７条件のうち何れかの条件が満たされるのが好ましい。この構成は、シングルモード動作で光インタコネクトシステム（光インコネ）に使う場合に、各コアの満たすべき特性を示している。
第４条件は、
４ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇが０．１３９［ｄＢ／９０度］以下であるか、または、コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合に４ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇが０．２８８［ｄＢ／９０度］以下であることにより規定される。
第５条件は、
３ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇが０．１２０［ｄＢ／９０度］以下であるか、または、コアとクラッドの間にクラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合の、３ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇが０．２５０［ｄＢ／９０度］以下であることにより規定される。
第６条件は、
２ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇが０．０９８［ｄＢ／９０度］以下であるか、または、コアとクラッドの間にクラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合の、２ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇが０．２０４［ｄＢ／９０度］以下であることにより規定される。
第７条件は、
１ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇが０．０６９［ｄＢ／９０度］以下であるか、または、コアとクラッドの間にクラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合の、１ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇが０．１４４［ｄＢ／９０度］以下であることにより規定される。
　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、第１条件または第２条件を満たす当該光導波路において、コアのケーブルカットオフ波長は、１．２６μｍ以下であり、波長１．３１μｍにおけるコアのモードフィールド径は、８．０μｍ～１０．１μｍであり、波長１．４９μｍにおける、４ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇは、０．１３９［ｄＢ／９０度］以下であるのが好ましく、更に、コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．２％以下となるトレンチ層が設けられ、かつ、クラッドを基準としたコアの比屈折率が０．２４％～０．３５％である場合に、波長１．４９μｍにおける、４ｍｍのＲｂでの曲げ損失α９０ｄｅｇは、０．２８８［ｄＢ／９０度］以下であるのが好ましい。
　上記第１～第９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、当該光導波路は光ファイバであってもよい。この場合、当該光ファイバは、曲げ補角が、５８度以上９０度以下となるように曲がっている曲がり部を有し、曲がり部において、曲げによって当該光ファイバの内部に生じる応力歪みが熱処理加工で緩和されており、曲がり部が、外部からの応力が無いときでもＲｂが維持された状態で、曲げ補角で曲げられている。
　第１１の態様に係る光ファイバ伝送系は、送信器、受信器、および、上記第１～第１０の態様のうち少なくとも何れかの態様に係る光導波路としての光ファイバを備える。この第１１の態様に係る光ファイバ伝送系において、送信器および受信器のそれぞれは、光の入出力が可能な導波路チップと、導波路チップを内蔵する筐体とを備える。送信器および受信器のそれぞれは、導波路チップの表面と光ファイバのなす鋭角の角度が７４～９０度となるよう、光ファイバと光学的に接続される。さらに、光ファイバは、筐体内においてＲｂの曲げが付与されている。
　上記第１～第１０の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第１２の態様として、第３条件を満たす当該光導波路は、当該光導波路の高さを第１面または第２面の何れかを底面としたときの他の面における低い光導波路の高さとしたとき、コアのＲｂが５ｍｍ以下かつ光導波路の高さが８ｍｍ以下である第１構成、または、コアの前記Ｒｂが３ｍｍ以下かつ前記光導波路の前記高さが６ｍｍ以下である第２構成、の何れかを有するのが好ましい。
　上記第１～第１０、第１２の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第１３の態様として、第３条件を満たす当該光導波路において、コアの所定の波長における挿入損失は、複数のコア間での差が１ｄＢ以下であり、挿入損失は、以下の数式（５）で示された値以下であるか、または、コア周辺のクラッド部分が、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備えるトレンチアシスト型である場合の挿入損失が、以下の数式（６）で示された値以下であるのが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　上記第１～第１０、第１２～第１３の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第１４の態様として、当該光導波路は、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、内クラッド層を有してもよい。
　上記第１～第１０、第１２～第１４の少なくとも何れかの態様に適用可能な第１５の態様として、第３条件を満たす当該光導波路において、所定波長帯は１．２６μｍ～１．６２５μｍであり、かつ、所定の波長におけるコアの基底モードのモードフィールド径は５．６μｍ～１５．７μｍであるのが好ましい。
　第１６の態様に係る光ファイバ伝送系は、送信器、受信器、および伝送路を備え、伝送路として、第１条件または第２条件を満たす上記第１～第１０、第１２～第１５の態様のうち少なくとも何れかの態様に係る光ファイバを備える。送信器および受信器のそれぞれは、信号光の入力または出力の機能を備えた導波路チップと、導波路チップを内蔵する筐体とを備える。筐体内において、光ファイバは、上記第１～第１０、第１２～第１５のうち少なくとも何れかの態様に係る光導波路であって第３条件を満たす光導波路を介して、前記導波路チップと光学的に接続されている。送信器および受信器のそれぞれにおいて、導波路チップの表面と筐体内の光導波路のコアのなす鋭角の角度は、７４～９０度に設定されている。
　本実施形態によれば、小さい曲率半径で曲げを付与した場合であってもクロストークの増加が抑制された光ファイバ、光導波路、および、光ファイバ伝送系が提供される。
は、実施形態に係る光ファイバ伝送系を含んで構成される光伝送リンクの第１の構成例を説明する図である。 は、実施形態に係る光ファイバ伝送系を含んで構成される光伝送リンクの第２の構成例を説明する図である。 は、互いに異なる種類のコアが隣接する場合のクロストークと光ファイバの曲率半径との関係（図３（Ａ））と、互いに同一コア構造を有するコアが隣接する場合のクロストークと光ファイバの曲率半径との関係（図３（Ｂ））を示す図である。 は、コア周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型である構成を説明する図である。 は、コア周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型である第１の構成を説明する図である。 は、コア周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型である第２の構成を説明する図である。 は、第１実施形態について、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型である複数のコアを備えた光ファイバにおいて、曲げ損失係数αｂと曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂとを測定し、その関係を求めた結果を示す図である。 は、第１実施形態について、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコア、または、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアのコア間隔Ｄと曲げ損失起因のクロストーク増加に関する係数γとの関係を示す図である。 は、第２実施形態について、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型である複数のコアを備えた光ファイバにおいて、曲げ損失係数αｂと曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂとを測定し、その関係を求めた結果を示す図である。 は、第２実施形態について、同一構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型である複数のコアを備えた光ファイバにおいて、曲げ損失係数αｂと曲げ起因のクロストーク増加量ＸＴｂとを測定し、これらの関係を求めた結果を示す図である。 は、第２実施形態について、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコア、または、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアのコア間隔Ｄと曲げ損失起因のクロストーク増加に関する係数γとの関係を示す図である。 は、極小径曲げを付与しない状態でのクロストークＸＴｗ／ｏＢに対する、極小曲げに起因するクロストーク増加量ＸＴｂの比率を示すＸＴｂ／ＸＴｗ／ｏＢと、極小径曲げを付与した際のクロストーク増加比率（ＸＴｗ／ｏＢ＋ＸＴｂ）／ＸＴｗ／ｏＢと、の関係を示す図である。 は、伝送品質Ｑ値のクロストーク起因のペナルティとして許容可能な値をいくつか変更した場合における、光伝送リンク全長での総クロストークと、クロストーク影響下のビットエラー率の関係を示す図である。 は、極めて小さな曲率半径で９０度に曲げた箇所が２つある構成の場合に、９０度に曲げた箇所以外でクロストークが、許容可能な最大ＸＴｔｏｔａｌに対して３ｄＢのマージンを持っている際の、９０度に曲げた箇所１つあたりの曲げによるクロストーク増加量ＸＴｂとＸＴｔｏｔａｌとの関係を示す図である。 は、光ファイバの長手方向に伸びる軸に垂直な断面の例を示す図である。 は、本実施形態に係る光導波路の構成の例を説明する図である。 は、本実施形態に係る光導波路の構成の例を説明する図である。 は、本実施形態に係る光ファイバと光導波路のコアの構成の変形例を説明する図である。 は、９０度曲げ２つ分の曲がりが光ファイバに付与されて１０年後の光ファイバの累積破断確率の曲率半径依存性について、いくつかのクラッド径の水準について示した図である。
　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。また、本明細書で使用される主なパラメータを以下の表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 上記「＊」はリニア値であり、数式中における各クロストーク関連パラメータにはリニア値を用いる。ただし、明細書中や図中ではこれらパラメータの単位として「ｄＢ」単位を用いる場合があり、その場合は、リニア値に対応するｄＢ値を用いたパラメータとして扱われるものとする。また、これらパラメータの計算値についても同様である。
　以下、光ファイバの第１および第２実施形態に共通の構成について説明する。図１（Ａ）～図１（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバ（ＭＣＦ）伝送系を含んで構成される光伝送リンクの第１の構成例を説明する図である。図１（Ａ）に示された光伝送リンク１は、２つの光トランシーバ（ＯＴ：Optical Transceiver）１１，１２、ＯＴ１１，１２の間を接続する光ファイバ２０、ＯＴ１１に対して接続される電気信号線３１、および、ＯＴ１２に対して接続される電気信号線３２を含んで構成される。ＯＴ１１，１２は、送信器または受信器として機能する。なお、ＯＴ１１，１２を接続する光ファイバ２０は１本である必要はなく、コネクタ、融着、端面の突き合わせを利用して複数本の光ファイバを連結する構成としてもよい。
　ＯＴ１１は、筺体１３と、筺体１３の内部に設けられて光の入出力を行うシリコンフォトニクスチップ（導波路チップ、ＳＰＣ：Silicon Photonics Chip）１４と、を含んで構成され、電気信号線３１と光ファイバ２０とがＳＰＣ１４に対して接続される。光ファイバ２０は、ＳＰＣ１４と接続するために極小径で曲げられた曲げ付与部Ｃ１が端部に形成され、ＭＣＦ接続用部品（connection device）１７によってＳＰＣ１４に対して固定されている。
　また、ＯＴ１２は、筺体１３’と、筺体１３’の内部に設けられたＳＰＣ１４’と、を含んで構成され、電気信号線３２と光ファイバ２０とがＳＰＣ１４’に対して接続される。光ファイバ２０は、ＳＰＣ１４’と接続するために１０ｍｍ以下の極小径で曲げられた曲げ付与部Ｃ２が端部に形成され、ＭＣＦ接続用部品１７’によってＳＰＣ１４’に対して固定されている。
　このように、ＳＰＣに対して光ファイバ２０を接続する場合、ＯＴ１１，１２を小型化するためには、筺体１３（１３’）の内部で光ファイバ２０を、極めて小さな曲率半径でほぼ９０度近く曲げる必要がある。なお、図１（Ｂ）には、光ファイバ２０に、許容曲率半径Ｒｂの曲げが９０度付与された状態が示されている。また、図１（Ｃ）には、Ｒｂの曲げが１８０度（９０度曲げ２つ分）付与された状態が示されており、これは、光ファイバ２０がＲｂのマンドレルに０．５ターン巻きつけられた状態に相当する。
　図２は、本発明の実施形態に係る光ファイバ（ＭＣＦ）伝送系を含んで構成される光伝送リンクの第２の構成例を説明する図である。図２に示された光伝送リンク２は、図１の光伝送リンク１と比較して、以下の点が相違する。すなわち、ＯＴ１１の筺体１３において、ＳＰＣ１４と光ファイバ２０とが光導波路１８によって接続されている点が光伝送リンク１との相違点である。
　ＯＴ１１に設けられた光導波路１８は、内部に極めて小さな曲率半径で９０度曲げられた複数のコアが形成されていて、一方の端面で光ファイバ２０の各コアと接続し、他方の端面でＳＰＣ１４と接続する。光ファイバ２０は、ＭＣＦ接続部品１９によって光導波路１８に対して接続固定される。
　また、ＯＴ１２においても同様の構成とされている。すなわち、光ファイバ２０は光導波路１８’に対してＭＣＦ接続用部品１９’によって固定され、光導波路１８’がＳＰＣ１４’に対して接続している構成となっている。
　図２の光伝送リンク２では、光導波路１８，１８’において極小径で曲げられたコア１８１，１８１’がそれぞれ形成されている。すなわち、図２の光伝送リンク２では、光ファイバ２０自体には極小径曲げが付与されていないが、光導波路１８，１８’内部のコア１８１，１８１’が大きく曲げられている。
　ところで、光ファイバにおけるクロストークは、光ファイバに付与される曲げ・捻れやファイバの構造、特に長手方向の変動の影響を受けることが知られている。最新の知見は、M. Koshiba, K. Saitoh, K. Takenaga, and S.
 Matsuo, “Analytical Expression of Average
Power-Coupling Coefficients for Estimating Intercore Crosstalk in Multicore
Fibers,” IEEE Photon. J., vol. 4, no. 5, pp. 1987-1995,
Oct. 2012に示されている。
　上記の文献によれば、実効屈折率が等しい同一コア構造のコア間では、光ファイバの曲率半径が小さければ小さいほど、クロストークも単調に小さくなることが知られている。また、実効屈折率が互いに異なる異種構造のコア間では、光ファイバの曲率半径を小さくしていくと、一度急激にクロストークが上昇するが、そこから更に曲率半径を小さくしていくと、クロストークもまた徐々に小さくなっていくことが知られている。
　ここで、上記の関係が図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されている。図３（Ａ）は、互いに異なる種類のコアが隣接する場合のクロストークと光ファイバの曲率半径との関係を示す図であり、図３（Ｂ）は、互いに同一のコア構造を有するコアが隣接する場合のクロストークと光ファイバの曲率半径との関係を示す図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されたように、隣接するコアの種類が同一か否かによって差はあるものの、光ファイバを極めて小さい曲率半径で曲げた場合には、クロストークが小さくなっていくことが従来の知見から予想されていた。なお、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の関係は、K. Saitoh, M. Koshiba, K. Takenaga, and S. Matsuo,
“Homogeneous and Heterogeneous Multi-core Fibers” IEEE Summer Topical s 2012, TuC4.4 に示されている。
　しかしながら、図７に示す通り、光ファイバを極めて小さい曲率半径で曲げた場合（すなわち、曲げ損失が増大した場合）には、上記の知見に反してクロストークが増加する現象を発明者らは発見した。そこで、上記のクロストークが増加するメカニズムについて検討した。
　極めて小さい曲率半径で光ファイバを曲げた場合のクロストークの増加は、複数のコアそれぞれが導波する空間モード間での直接の光パワーのやりとりではなく、あるコアの空間モードを伝搬する光パワーが、曲げ損失により一度クラッドモードに結合した後、クラッドモードの光パワーがさらに別のコアの空間モードに結合することにより発生すると仮定した。この仮定に基づいて新たな理論モデルを構築して検討を行ったところ、光ファイバに対して長さＬｂ［ｍ］の区間で曲げ損失係数αｂ［／ｍ］の曲げが付与されている場合、同種コア間での曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂは、以下の数式（７）で表すことができることを発明者らは発見した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　ここで、γ［ｍ］は、クラッド中の光パワー分布の非均一性、および、曲げ方向に対する結合されるコアの位置関係によって、クラッドモードからコアの空間モードへの光の結合効率が低下することを考慮に入れるための補正係数である。
　上記の数式（７）の妥当性について、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型である複数のコアを備えた光ファイバ、および、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型である複数のコアを備えた光ファイバのそれぞれを試作し、曲げ損失係数αｂと曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂの関係を調べることで確認を行った。
　ここで、周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコアは、屈折率分布が図４（Ａ）に示された構成となっている。また、コアおよびその周辺の断面図が図４（Ｂ）に示されている。すなわち、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示された構成では、コア４０１の周囲がコア４０１よりも屈折率が低い一様なクラッド４０２に覆われている。
　また、図５（Ａ）には、周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアの一例の屈折率分布が示され、図５（Ｂ）にはコアおよびその周辺の断面図が示されている。図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示されたトレンチアシスト型では、コア４１１とクラッド４１２の間に、クラッド４１２よりも屈折率の低いトレンチ層４１３が設けられている。図５（Ａ）において、Δｃはクラッド４１２基準のコア４１１の比屈折率差、Δｄはクラッド４１２基準のトレンチ層４１３の比屈折率差、２ａはコア径、２ｂはトレンチ層の外径を指す。
　ＳＰＣを送受信機に用いた光伝送リンクでの光通信では、波長１．３１μｍ、１．４９μｍ、または、１．５５μｍの光が主に用いられる。特に、短距離向けの光通信では、波長１．３１μｍと１．４９μｍが用いられることが多い。本実施形態に係る光導波路（光ファイバを含む）は、短距離用途では、ケーブルカットオフ波長が１．２９μｍ以下であり且つ所定の波長が１．４９μｍ以上であることが望ましく、通常用途では、ケーブルカットオフ波長が１．２６μｍ以下であり且つ所定の波長が１．５５μｍ以上であることが更に望ましい。また、その際、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径は、その典型値が８．６μｍ以上であり、典型値からの偏差は±０．６μｍ以下であることが望ましく、更に、該典型値は９．５μｍ以下であることが望ましい。すなわち、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径は、８．０μｍ～１０．１μｍであることが望ましい。また、所定の曲率半径Ｒｂは、接続用部品の小型化に対応し、４．０ｍｍ以下、３．５ｍｍ以下、３．０ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２．０ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、と小さいことが望まれている。Ｄが十分短い１５μｍの場合でも、曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂを９０度曲げ１回当たり０．００１以下（－３０ｄＢ以下）に抑えるためには、「所定の曲率半径（ｍｍ）と所定波長での９０度曲げでの許容曲げ損失の最大値(ｄＢ／９０度)」の関係である組合せ（曲率半径，許容曲げ損失の最大値）は、（４．０，０．１３９）、（３．５，０．１３０）、（３．０，０．１２０）、（２．５，０．１１０）、（２．０，０．０９８）、（１．５，０．０８５）、（１．０，０．０６９）であることが望ましい。
　また、前記コアと前記クラッドの間に、前記クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合、許容曲率半径Ｒｂに対する所定の波長でのＲｂ曲げ時での許容曲げ損失は、４．０ｍｍに対しては０．２８８ｄＢ／９０度、３．５ｍｍに対しては０．２７０ｄＢ／９０度、３．０ｍｍに対しては０．２５０ｄＢ／９０度、２．５．０ｍｍに対しては０．２２８ｄＢ／９０度、２．０ｍｍに対しては０．２０４ｄＢ／９０度、１．５ｍｍに対しては０．１７７ｄＢ／９０度、１．０ｍｍに対しては０．１４４ｄＢ／９０度となる。
　また、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍとし、ケーブルカットオフ波長が１．２６μｍ以下とし、Ｒｂ＝４ｍｍの１回の９０度曲げにより発生する波長１．４９μｍにおけるクロストーク増加量ＸＴｂ，ｍａｘ９０ｄｅｇが０．００１以下（－３０ｄＢ以下）とするためには、図５（Ａ）に示された屈折率分布はトレンチ層を有することが望ましく、Δｄは、少なくとも－０．２％以下であることが望ましく、－０．３％以下、－０．５％以下と小さいこと望ましい。曲げロスとカットオフ波長の観点からは、Δｃを少なくとも０．３５％以下であることが望ましく、０．３％以下、０．２５％以下と小さいことが更に望ましい。ただし、Δｃが小さすぎると、コアに閉じ込められた光がクラッドに漏洩することによる損失である閉じ込め損失が生じてしまう。閉じ込め損失を例えば波長１．５５μｍで０．０１ｄＢ／ｋｍ以下にするためにはΔｃは０．２４％以上であることが望ましい。波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が８．０μｍ～９．２μｍとなる為には、２ａは９．３μｍ～１１．８μｍであることが望ましい。特に、下記（ｉ），（ｉｉ）のパラメータの組み合わせにおいて、モードフィールド径、曲げロス、カットオフ波長、閉じ込め損失すべての観点から特に良好な特性を実現できる。
　（ｉ）　Δｃ＝０．２８％、Δｄ＝－０．５％、２ａ＝１０．６μｍ、１．９５≦ｂ／ａ≦２．４
  （ｉｉ）Δｃ＝０．３０％、Δｄ＝－０．５％、２ａ＝１０．６μｍ、１．７４≦ｂ／ａ≦２．１９
　次に、図６（Ａ）には、周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアの他の構成例の屈折率分布が示され、図６（Ｂ）には、コアおよびその周辺の断面図が示されている。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示されたトレンチアシスト型は、コア４１１とトレンチ層４１３の間に、コア４１１よりも屈折率が低くトレンチ層４１３よりも屈折率の高い内側クラッド層４１４を備えていてもよい。図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）において、クラッド４１２周囲の境界は、クラッドの終わりを意味するものではなく、ファイバ断面中の矩形範囲を抽出して概念的に表示しているものにすぎない。
　（光ファイバの第１実施形態）
  次に、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型である複数のコアを備えた光ファイバにおいて、曲げ損失係数αｂと曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂとを測定し、その関係を求めた結果が図７に示されている。曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂは、十分長い光ファイバのうちの２ｍの区間に、曲げ損失を生じる一定の曲率半径の曲げを付与したときクロストークの、前記曲げを付与しないときとのクロストークからの増加量（リニア値）から測定した。
　従来の知見に基づけば、曲げを付与した区間ではクロストークが減少するはずである。また、曲げを付与した区間の長さは光ファイバの全長に比べて十分短いので、曲げを付与していない区間におけるクロストークは殆ど変化しないはずであるから、上記の増加量を数式（７）に示した曲げによるクロストーク増加量ＸＴｂとみなすことができる。図７は両対数グラフであるため、ｙ＝ｃｘｄ（ｙは縦軸パラメータ、ｘは横軸パラメータ）の関係を満たす場合にグラフが直線となる。この式の両辺の対数をとると、ｌｏｇ（ｙ）＝ｄｌｏｇ（ｘ）＋ｌｏｇ（ｃ）となる。すなわち、ｄが直線の傾きに影響し、ｃが直線のｙ切片に影響することが分かる。この直線を示す式と図７とを見比べ、さらに上記の数式（７）に基づいて検討する。これによれば、数式（７）から、ｘがαｂ、γＬｂがｃに相当し、ｄは２となるので、γのみを変数として数式（７）を測定値にフィッティングしたものが図７中の直線である。図７には、曲率半径および波長が互いに異なる複数水準の測定データが含まれる。しかしながら、図７に示されたように、ＸＴｂとαｂとの関係が曲率半径や波長に関係なく数式（７）を満たし、γはコア間隔によって変化することが確認された。
　次に、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型である複数のコアを備え且つ複数の異なるコア間隔を備えた光ファイバ（ＭＣ－ＭＣＦ）と、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型である複数のコアを備えた複数のコア間隔の異なる光ファイバ（ＴＡ－ＭＣＦ）におけるコア間隔Ｄと曲げ損失起因のクロストーク増加に関する係数γとの関係が図８に示されている。図８において、グラフＧ８１０は、ｙ＝０．０４５３ｅｘｐ（－０．１３３ｘ）で与えられるＭＣ－ＭＣＦ測定値の近似直線であり、グラフＧ８２０は、ｙ＝０．０１４６ｅｘｐ（－０．１５６ｘ）で与えられるＴＡ－ＭＣＦ測定値の近似直線である。γは、コア間の位置関係にも依存するが、図８には各コアピッチで得られたγの最大値がプロットされている。図８の結果から、周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコアおよび周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアの双方においてγはＤが大きくなると指数関数的に減少することが確認された。具体的には、周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコアの場合には、以下の数式（８）を満たし、周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアの場合には、以下の数式（９）を満たす。なお、γの単位は［ｍ］であり、Ｄの単位は［μｍ］である。トレンチ層がある場合は、クラッドに漏洩した光パワーが、他のコア周辺のトレンチよりも内側には、入り込みにくくなる（コアモードとクラッドモードの電界の重なりが小さくなる）為、トレンチ層が無い場合に比べてよりも、γが小さくなると理解できる。よって、光ファイバのコアとクラッドの間にクラッドよりも屈折率の低い層があっても、その層の屈折率が十分低くない場合（例えばクラッドに対する比屈折率差が－０．１％以下でない）は、そのファイバのγは数式（８）で表されると考えられる。γが数式（９）で表される為には、トレンチ層の屈折率がクラッドに比べて十分低いことが望ましく、少なくともクラッドに対する比屈折率差で－０．１％以下であることが望ましく、－０．２％以下、－０．３％以下、－０．４％以下、－０．５％以下、－０．６％以下、－０．７％以下、と小さいほど望ましいと言える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　ここで、曲げ損失係数αｂに関する関係式αｂ［／ｍ］＝（ｌｎ１０／１０）αｂ、ｄＢ［ｄＢ／ｍ］を用いて、上記の数式（７）および数式（８）に基づいて、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコアの間で生じる曲げ損失起因のクロストーク増加量を求めると、次の数式（１０）になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　上記の数式（７）および数式（９）に基づいて、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアの間で生じる曲げ損失起因のクロストーク増加量を求めると、次の数式（１１）になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　ここで、曲げによるクロストーク増加量ＸＴｂの許容可能な最大値をＸＴｂ，ｍａｘとすると、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコア（または、十分低い屈折率のトレンチ層を周辺のクラッド部分に有さないコア）で構成される光ファイバでは、以下の数式（１２）を満たすことによりＸＴｂを許容可能な最大値ＸＴｂ，ｍａｘ以下に抑制できることが数式（１０）から求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　また、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコア（即ち、十分低い屈折率のトレンチ層を周辺のクラッド部分に有するコア）で構成される光ファイバでは、以下の数式（１３）を満たすことによりＸＴｂを許容可能な最大値ＸＴｂ，ｍａｘ以下に抑制できることが数式（１１）から求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　ここで、曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］にてコアを９０度曲げることにより発生する曲げ損失α９０ｄｅｇ［ｄＢ／９０度］は、９０度曲げる場合の曲げによるクロストーク増加量ＸＴｂとして許容可能な最大値をＸＴｂ，ｍａｘ９０ｄｅｇとすると共に、Ｌｂ［ｍ］＝（π／２）（１０－３Ｒｂ）という関係式を利用すると、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコア（または、十分低い屈折率のトレンチ層を周辺のクラッド部分に有さないコア）で構成される光ファイバにおいては、数式（１２）に基づいてＸＴｂを最大値ＸＴｂ，ｍａｘ９０ｄｅｇ以下に抑制するためには、以下の数式（１４）を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　また、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコア（即ち、十分低い屈折率のトレンチ層を周辺のクラッド部分に有するコア）で構成される光ファイバにおいては、数式（１３）に基づいてＸＴｂを最大値ＸＴｂ，ｍａｘ９０ｄｅｇ以下に抑制するためには、以下の数式（１５）を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　（光ファイバの第２実施形態）
  第２実施形態では、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型である複数のコアを備えた光ファイバにおいて、曲げ損失係数αｂと曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂとを測定し、その関係を求めた結果、すなわち、第１実施形態の図７に相当するグラフが図９に示されている。この第２実施形態の場合も第１実施形態と同様に、図９は両対数グラフであるため、ｙ＝ｃｘｄの関係を満たす場合にグラフが直線で示される。この式の両辺の対数をとると、ｌｏｇ（ｙ）＝ｄｌｏｇ（ｘ）＋ｌｏｇ（ｃ）となる。すなわち、ｄが直線の傾きに影響し、ｃが直線の切片に影響することが分かる。この直線を示す式と図９とを見比べ、さらに上記の数式（７）に基づいて検討する。これによれば、数式（７）から、ｘがαｂ、γＬｂがｃに相当し、ｄは２となるので、γのみを変数として数式（７）を測定値にフィッティングしたものが図９中の直線および破線である。図９では、コア間隔が４５．４μｍの場合（グラフＧ９１０）と、コア間隔が９１．８μｍの場合（グラフＧ９２０）の２水準それぞれにおいて、曲率半径および波長が互いに異なる複数水準の測定データが含まれる。なお、グラフ９１０は、近似直線ＸＴｂ＝（４．０３×１０－５［ｍ］）（αｂ［／ｍ］）２（Ｌｂ[ｍ]）を示し、グラフ９２０は、近似直線ＸＴｂ＝（４．６８×１０－６［ｍ］）（αｂ［／ｍ］）２（Ｌｂ[ｍ]）を示す。しかしながら、図９に示されたように、ＸＴｂとαｂとの関係が曲率半径や波長に関係なく数式（７）を満たし、γはコア間隔によって変化することが確認された。
　次に、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型である複数のコアを備えた光ファイバにおいて、曲げ損失係数αｂと曲げ損失起因のクロストーク増加量ＸＴｂとを測定し、これらの関係を求めた結果が、図９と同様に図１０に示されている。この光ファイバのトレンチ層は、クラッドを基準とした際の比屈折率差が－０．４％以下であり、トレンチ層内径をトレンチ層外径で割った値は、０．９以下である。図１０の測定値は、コア間隔が４５μｍの場合（グラフＧ１０１０）と、コア間隔が５１μｍの場合（グラフＧ１０２０）と、の２水準のそれぞれにおいて、曲率半径および波長が互いに異なる複数水準の測定データが含まれる。なお、グラフ１０１０は、近似直線ＸＴｂ＝（１．２８×１０－５［ｍ］）（αｂ［／ｍ］）２（Ｌｂ[ｍ]）を示し、グラフ１０２０は、近似直線ＸＴｂ＝（７．９０×１０－６［ｍ］）（αｂ［／ｍ］）２（Ｌｂ[ｍ]）を示す。しかしながら、図１０に示されたように、ＸＴｂとαｂとの関係が曲率半径や波長に関係なく数式（７）を満たし、γはコア間隔によって変化することが確認された。この結果は、周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコアを有する、図９に示された光ファイバと同様である。
　同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコア、または、同一コア構造を有するとともに周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアのコア間隔Ｄと曲げ損失起因のクロストーク増加に関する係数γとの関係が図１１に示されている。なお、図１１において、グラフＧ１１１０は、マッチドクラッド型光ファイバ（マッチドクラッド型ＭＣＦ）の近似直線（ｙ＝ｃｘ－３）を示し、グラフＧ１１２０は、トレンチアシスト型光ファイバ（トレンチアシスト型ＭＣＦ）の近似直線（ｙ＝ｃｘ－３）を示している。図１１の結果から、周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコアおよび周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアの双方においてγ∝Ｄ－３の関係を満たすことが確認された。具体的には、周辺のクラッド部分がマッチドクラッド型であるコアの場合には、以下の数式（１６）を満たし、周辺のクラッド部分がトレンチアシスト型であるコアの場合には、以下の数式（１７）を満たす。なお、γの単位は［ｍ］であり、Ｄの単位は［μｍ］である。トレンチ層がある場合は、クラッドに漏洩した光パワーが、他のコア周辺のトレンチよりも内側には、入り込みにくくなる（コアモードとクラッドモードの電界の重なりが小さくなる）。クラッドに漏洩した光パワーは、トレンチ層が無い場合に比べてよりも、γが小さくなる。光ファイバのコアとクラッドの間にクラッドよりも屈折率の低い層があっても、その層の屈折率が十分低くない場合（例えばクラッドに対する比屈折率差が－０．１％以下でない）は、そのファイバのγは数式（１６）で表されると考えられる。γが数式（１７）で表されるようにするには、トレンチ層の屈折率は、クラッドに比べて十分低いことが望ましく、少なくともクラッドに対する比屈折率差で－０．１％以下であることが望ましく、－０．２％以下、－０．３％以下、－０．４％以下、－０．５％以下、－０．６％以下、－０．７％以下と小さいことが更に望ましいと言える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
　なお、第１実施形態に関する上記の段落「００４７」～「００５２」の説明は、この第２実施形態にも適用される。ただし、上記の段落「００４７」～「００５２」の説明をこの第２実施形態に適用する場合には、上記数式（１０）は以下の数式（１８）に、上記数式（１１）は以下の数式（１９）に、上記数式（１２）は以下の数式（２０）に、上記数式（１３）は以下の数式（２１）に、上記数式（１４）は以下の数式（２２）に、上記数式（１５）は以下の数式（２３）に、それぞれ置き換えて各段落の記載を読み替えるものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
　以下は、光ファイバの第１および第２実施形態に共通の説明である。
  ここで、ＯＴの筺体をよりコンパクトとする（すなわち、小型化する）ためには、光ファイバにおいて、Ｒｂが７ｍｍ以下で上記の数式（１４）または数式（１５）（同様に、数式（２２）または数式（２３））が成り立つことが望ましく、Ｒｂは、小さいほどよく、６ｍｍ以下で成り立つことが更に望ましく、５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下で成り立つことが更に望ましい。
　ここで、極小径曲げを付与しない状態でのクロストークＸＴｗ／ｏＢに対する、極小曲げに起因するクロストーク増加量ＸＴｂの比率を示すＸＴｂ／ＸＴｗ／ｏＢと、極小径曲げを付与した際のクロストーク増加比率（ＸＴｗ／ｏＢ＋ＸＴｂ）／ＸＴｗ／ｏＢと、の関係が図１２に示されている。図１２によれば、（ＸＴｗ／ｏＢ＋ＸＴｂ）／ＸＴｗ／ｏＢの急激な上昇を避けるためには、（ＸＴｗ／ｏＢ＋ＸＴｂ）／ＸＴｗ／ｏＢは２以下（３ｄＢ以下）であることが望ましく、１．２６以下（１ｄＢ以下）であることがさらに望ましい。同様の理由で、ＸＴｂ／ＸＴｗ／ｏＢは少なくとも１以下（０ｄＢ以下）であることが望ましく、１／４以下（－６ｄＢ以下）であることがさらに望ましい。上記の関係を満たすには、すなわち、数式（１４）および数式（１５）（数式（２２）および数式（２３）も同様）においてＸＴｂ，ｍａｘ９０ｄｅｇは、ＸＴｗ／ｏＢ以下であることが望ましく、ＸＴｗ／ｏＢ／４以下であることがさらに望ましい。
　すなわち、光ファイバに、曲率半径３０ｍｍ乃至２００ｃｍの曲げを付与した状態での、所定の波長における、所定のコアへの他のコアからのクロストークＸＴｗ／ｏＢは、－２０ｄＢ以下であり、光ファイバに、曲率半径７ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］の曲げを９０度付与した状態での、所定の波長における所定のコアへの他のコアからのクロストークは、ＸＴｗ／ｏＢの２倍以下であることが好ましく、１．２６倍以下であることがさらに好ましい。また、ＸＴｗ／ｏＢは、光ファイバのほぼ全長が、曲率半径３０ｍｍ～２００ｃｍの範囲にある状態で測定を行うのが望ましく、測定における曲率半径の上限値は、より小さなＸＴｗ／ｏＢのときでもＸＴｂを抑圧する観点からは、１００ｃｍがさらに望ましく、５０ｃｍがさらに望ましく、３０ｃｍがさらに望ましく、２０ｃｍがさらに望ましく、１０ｃｍが最も望ましく、小さいほどよい。
　次に、図１３では、オンオフ変調（ＯＯＫ）、偏波多重の四位相偏移変調（ＰＤＭ－ＱＰＳＫ）、または、偏波多重の１６値直交振幅変調（ＰＤＭ－１６ＱＡＭ）を変調方式とした場合に、伝送品質Ｑ値のクロストーク起因のペナルティとして許容可能な値（Ｑ－Ｐｅｎａｌｔｙ）のいくつかの水準における、光伝送リンク全長での総クロストークと、クロストーク影響下のビットエラー率の関係が示されている。すなわち、各グラフにおける各変調方式とＱ－Ｐｅｎａｌｔｙ（ｄＢ）は、それぞれ、グラフＧ１３１０では、変調方式ＯＯＫで、０．１ｄＢ、グラフＧ１３２０では、変調方式ＰＤＭ－ＱＰＳＫで、１ｄＢ、グラフＧ１３３０では、変調方式ＯＯＫで、０．５ｄＢ、グラフＧ１３４０では、変調方式ＰＤＭ－１６ＱＡＭで、０．５ｄＢである。
　図１３に示された、光伝送リンク全長での総クロストークＸＴｔｏｔａｌとビットエラー率（ＢＥＲ）との関係から、例えば、短距離伝送に多用されるオンオフ変調（ＯＯＫ）の場合に伝送品質Ｑ値のクロストーク起因のペナルティ（Ｑ－Ｐｅｎａｌｔｙ；Ｑペナルティ）を０．１ｄＢしか認めない場合を考える。この場合、ＢＥＲ＜１０－１４のエラーフリー伝送を実現するためには、ＸＴｔｏｔａｌは－４０ｄＢ以下（リニア値で１０－４以下）である必要がある。一方、長距離伝送に多用される偏波多重の四位相偏移変調（ＰＤＭ－ＱＰＳＫ）の場合にＱペナルティを１ｄＢ認める場合には、硬判定のエラー訂正により十分エラーフリー伝送が可能となるＢＥＲ＜１０－３を実現するためには、ＸＴｔｏｔａｌは－１７ｄＢ以下（リニア値で２×１０－２以下）である必要がある。また、長距離伝送で将来用いられることが期待される偏波多重の１６値直交振幅変調（ＰＤＭ－１６ＱＡＭ）の場合にＱペナルティを０．５ｄＢ認める場合、硬判定のエラー訂正により十分エラーフリー伝送が可能となるＢＥＲ＜１０－３を実現するためには、ＸＴｔｏｔａｌは－２７ｄＢ以下（リニア値で２×１０－３以下）である必要がある。
　そこで、あるコアに対する最近接コアが２つである光ファイバを用いた光伝送リンクの構成において、極めて小さな曲率半径で９０度に曲げた箇所が２つある図１（Ａ）の構成の場合に、９０度に曲げた箇所以外でクロストークが、許容可能な最大ＸＴｔｏｔａｌに対して３ｄＢのマージンを持っている際の、９０度に曲げた箇所１つあたりの曲げによるクロストーク増加量ＸＴｂとＸＴｔｏｔａｌとの関係が図１４に示されている。図１４では、許容可能な最大ＸＴｔｏｔａｌとして－１７ｄＢ、－２７ｄＢおよび－４０ｄＢの場合についてプロットしており、それぞれの場合において、ＸＴｂが大きくなっていくとあるところで突然ＸＴｔｏｔａｌが上昇し始めることが分かる。ＸＴｔｏｔａｌの大幅な上昇を抑え、許容可能な最大ＸＴｔｏｔａｌより小さく抑えておくためには、図１４より、ＸＴｔｏｔａｌの許容可能な最大値とそれに対応するＸＴｂの上限値の関係が、－１７ｄＢ（－２０ｄＢ以下）の場合にＸＴｂがおおよそ１０－３以下であり、ＸＴｔｏｔａｌが－２７ｄＢ（－３０ｄＢ以下）の場合にＸＴｂがおおよそ１０－４以下であり、ＸＴｔｏｔａｌが－４０ｄＢ（－４３ｄＢ以下）の場合にＸＴｂがおおよそ１０－５以下であることが分かる。よって、数式（１４）および数式（１５）（数式（２２）および数式（２３）も同様）におけるＸＴｂ，ｍａｘ９０ｄｅｇは１０－３以下であることが望ましく、１０－４以下、１０－５以下と小さいことがさらに望ましい。
　本実施形態に好適に用いられる光ファイバの長手方向に伸びる軸に垂直な断面の例が図１５（Ａ）～図１５（Ｄ）に示されている。図１５（Ａ）～図１５（Ｄ）の例は、いずれも、複数の同一コア構造のコア５１１が、コア５１１より低屈折率のクラッド５１２に覆われている。また、図１５（Ａ）～図１５（Ｄ）の例に示されたようにクラッド５１２の外側が被覆５１３によって覆われていることが好ましい。
　なお、図１５（Ａ）の光ファイバ５０１は、コア５１１が光ファイバの中央に１つとその周辺に６つ配置され、コア間距離は等間隔となっている。図１５（Ｂ）の光ファイバ５０２は、４つのコア５１１が一列に配置され、これらが離間して２セット互いに平行となるように配置されたものである。図１５（Ｃ）の光ファイバ５０３は、８つのコア５１１が所定の円周上に等間隔で配置されている。さらに図１５（Ｄ）の光ファイバ５０４は、図１５（Ｂ）の光ファイバ５０２の４つ並んだコア５１１が長辺側となるようにクラッド５１２の断面を略長方形に形成したものである。
　上記の光ファイバ５０１～５０４においては、クラッドモードの伝搬を抑圧するために、被覆５１３の屈折率は、クラッド５１２の屈折率より高いことが好ましく、コア５１１の屈折率よりも高いことがさらに好ましい。また、クラッド５１２と被覆５１３との界面に近いコア５１１を導波する光が被覆５１３に結合することでコア５１１の伝送損失が増加しないようする観点では、被覆５１３の屈折率はコア５１１の屈折率より低いことが好ましい。なお、コアの数や配置は図１５（Ａ）～図１５（Ｄ）に示された例に限られない。また、コアおよびクラッドの構成物質としては、ガラスまたは樹脂が好適であり、純粋な石英ガラスまたは添加物の混ざった石英ガラスがさらに好適である。また、被覆の構成物質としては、樹脂、炭素、金属が好適である。また、被覆は、互いに異なる材料からなる複数の層により構成されてもよい。
　また、ファイバ長が１０ｋｍ以下であると、上記作用は効果的に奏されるが、極小径の曲げが多く付与され得る短距離伝送の用途（ハイパフォーマンスコンピューティングやデータセンターでの伝送）において、ファイバ長が短い為にファイバ全長でのＸＴｗ／ｏＢが小さいときでもクロストーク増加比率（ＸＴｗ／ｏＢ＋ＸＴｂ）／ＸＴｗ／ｏＢを抑える意味では、ファイバ長が１ｋｍ以下でクロストーク増加比率が抑えられているとさらに好ましく、１００ｍ以下でクロストーク増加比率が抑えられているとより好ましく、１０ｍ以下でクロストーク増加比率が抑えられていると最も好ましい。
　また、上記の光ファイバにおける隣接するコアの中心間距離の最小値Ｄは、１５～６０μｍであることが好ましいが、上限値は、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ以下、と小さい方が小型化という意味では好ましい。
　なお、信号伝送に用いない高次の空間モードを遮断するという意味では、コアの所定の空間モードよりも高次の空間モードの曲率半径Ｒｂでの損失が、前記所定の空間モードの曲率半径Ｒｂでの損失よりも、９０度当たり１９．３ｄＢ以上大きいことが好ましい。また、コアの所定の空間モードよりも高次の空間モードの曲率半径１４０ｍｍでの損失が１ｄＢ／ｍ以上であり、所定の空間モードの曲率半径１４０ｍｍでの損失が０．１ｄＢ／ｍ以下であることが好ましい。さらに、上記の所定の空間モードは、基底モード以外の高次の空間モードであることが好ましい。
　また、所定の空間モードは基底モードであり、所定の波長における基底モードのモードフィールド径が、５．６μｍ～１５．７μｍ（７．９μｍ以上であることがより好ましい）である態様とすることができる。上記の所定の波長が、所定の波長帯、たとえば、１．２６μｍ～１．６２５μｍに属する場合、一般的な光通信が可能である。具体的には、上記の所定の波長が１．３１μｍであり、コアのケーブルカットオフ波長は１．２９μｍ以下である場合に、Ｏバンドに対して適用することができる。さらに、所定の波長が１．４９μｍであり、コアのケーブルカットオフ波長は１．４６μｍ以下である場合に、Ｓバンドに対して適用することができる。そして、所定の波長が１．５５μｍであり、コアのケーブルカットオフ波長は１．５３μｍ以下である場合に、Ｃバンドに対して適用することができる。
　なお、図１５（Ａ）～図１５（Ｄ）に示された例は光ファイバの長手方向に伸びる軸に垂直な断面の例の一部であり、光ファイバの断面形状は図１５（Ａ）～図１５（Ｄ）に示された形状に限定されない。
　次に、本実施形態に係る光導波路の構成の例が図１６（Ａ）～図１６（Ｂ）および図１７（Ａ）～図１７（Ｂ）に示されている。この光導波路は、図２に示された光伝送リンク２に用いられるものである。図１６（Ａ）は、光導波路１８の構成を説明する斜視図であり、図１６（Ｂ）は、光導波路のコアが外部に露出する第１の平面１８Ａ（第１面）および第２の平面１８Ｂ（第２面）を説明する図である。
　光導波路１８は、複数の同一コア構造のコア１８１が、コア１８１より低屈折率のクラッド１８２に覆われている。クラッド１８２は、被覆に覆われていてもよい。光導波路１８の第１の平面１８Ａと第２の平面１８Ｂからコア１８１への光の入出射が可能である。コア１８１は、極めて小さい曲率半径（１０ｍｍ以下）の曲がり部Ｃ３を有している。
　曲がり部について、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）を用いてさらに説明する。図１７（Ａ）は、第１の平面１８Ａと第２の平面１８Ｂとのなす角が９０度より大きい場合の例であり、図１７（Ｂ）は、第１の平面１８Ａと第２の平面１８Ｂとのなす角が９０度より小さい場合の例である。図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）に示されたように、曲がり部Ｃ３において複数のコア１８１は、平行に配置され、５８度～９０度曲がっている。すなわち、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）における曲がり部Ｃの曲げ補角の角１８０Ａが５８度～９０度であることが好ましく、７４度～９０度であることが更に好ましい。また、第１の平面１８Ａとコア１８１とのなす角１８１Ａ、および、第２の平面１８Ｂと、コア１８１とのなす角１８１Ｂは、それぞれ直角であることがこのましいが、コアに端面での反射光が入ることを抑圧する観点では、鋭角は７４度以上が好ましく、８１度～８３度であるとさらに好ましい。なお、コア数やコア配置は光ファイバに応じて適宜変更されるので、図１６（Ａ）～図１６（Ｂ）および図１７（Ａ）～図１７（Ｂ）に示された例に限定されない。また、第１の平面１８Ａと第２の平面１８Ｂとでコアの配置やコア径が異なっていてもよい。光導波路１８のコア１８１およびクラッド１８２の構成物質としては、ガラスまたは樹脂が好適であり、純粋な石英ガラスまたは添加物の混ざった石英ガラスがさらに好適である。
　また、小型化の実現のためには、コアの曲率半径に応じて、光導波路のコアの高さ、すなわち、１８Ａから１８Ｂでの一番下のコアまでの高さを、設定すると良い。例えば、コアの曲げ部の曲率半径に対する光導波路のコアの高さは、それぞれ、７ｍｍ以下に対し１０ｍｍ以下、６ｍｍ以下に対し９ｍｍ以下、５ｍｍ以下に対し９ｍｍ以下好ましくは８ｍｍ以下、４ｍｍ以下に対し７ｍｍ以下、３ｍｍ以下に対し６ｍｍ以下、２ｍｍ以下に対し５ｍｍ以下、１ｍｍ以下に対し４ｍｍ以下とすることが好ましい。
　また、本発明の光導波路のコアそれぞれの曲げ損失は、前記最小曲率半径をＲｂとすると、本発明の光ファイバの場合と同様に、数式（１４）または数式（１５）が成り立つのは、Ｒｂが７ｍｍ以下、６ｍｍ以下、５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下と小さいことが望ましい。コアの曲がりが部品として固定され曲げ損失を測定できない光導波路では、光導波路中の散乱や吸収などによる伝送損失と曲げ損失とは区別できないが、光導波路の挿入損失は確認できる。挿入損失が、上記の数式（１５）または数式（１６）の右辺よりも小さいことが望ましい。Ｒｂは、７ｍｍ以下、６ｍｍ以下、５ｍｍ以下、４ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下と小さい曲率半径で成り立つことが望ましい。また、このとき好ましい曲げ補角が９０度以下であることを考えると、本発明の光ファイバの場合と同様に、少なくともＸＴｂ，ｍａｘ９０ｄｅｇは１０－３以下であることが望ましく、１０－４以下であることがさらに望ましく、１０－５以下であることがさらに望ましい。
　また、上記の光導波路１８を、図２に示されたようにＳＰＣ１４および光ファイバ２０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ように、光導波路１８は紫外線を１０％以上透過することが好適である。また、光導波路１８は、極めて小さい曲率半径（１０ｍｍ以下）の曲がり部Ｃ３を有しながらも、クロストークが－２０ｄＢ（０．０１）以下であることが好ましい。
　また、２つのコアを１ペアとして、互いのコアで逆方向への信号伝送を行うことを考えると、本発明の光ファイバおよび光導波路のコア数は、偶数であることが望ましい。さらに、コア密度（断面積当たりのコア数）の向上の観点からは、コア数が４個以上であることが望ましく、各コアが六方格子上に配置されることが望ましい。また、共有する１つの光源から全てのコアに光を分岐することを考えると、コア数が２のべき乗個であることが、望ましい。また、ＳＰＣの光入出力回路との結合性を考えると、コアは長方格子上に配置されていることが望ましい。また、コア密度とＳＰＣへの結合性のバランスをとると、コアは同一円上に等間隔に配置されることが望ましい。
　なお、上記の光導波路は、所定の空間モードよりも高次の空間モードの挿入損失が、前記所定の空間モードの挿入損失よりも、１９．３ｄＢ以上大きいことが好ましい。
　また、所定の波長におけるコアの基底モードのモードフィールド径は、５．６μｍ～１５．７μｍであることが好ましく、７．９μｍ以上であることがより好ましい。そして、上記の所定の波長は、１．２６μｍ～１．６２５μｍの何れかの一波長であることが好ましい。
　本実施形態に係る光ファイバおよび光導波路のコア周辺構造は、コアの周囲に一定の屈折率のクラッドがあるマッチドクラッド型が望ましく、コア周辺のクラッド部分に該クラッドより屈折率の低いトレンチ層を備えたトレンチアシスト型がさらに望ましい。なお、トレンチアシスト型は、コアのトレンチ層とコアの間には、コアより屈折率が低くトレンチ層より屈折率が高い内側クラッド層を備えても良い。
　また、本実施形態に係る光ファイバと光導波路のコア１９０は、図１８に示されたように、クラッド１９３より屈折率が高く、同一コア構造である複数のコア構成コア（サブコア）１９１と、サブコア１９１より屈折率の低いコア１９０を構成するクラッド（サブクラッド）１９２とを備え、コア１９０の空間モード数は、少なくともサブコア１９１の個数以上であることが望ましい。また、隣接するサブコア１９１は、接触していても接触していなくても良い。また、サブクラッド１９２の屈折率は、クラッド１９３の屈折率と等しくても等しくなくても良い。ここで、光ファイバにおいては、コア１９０の内部において、隣接するサブコア１９１の間のクロストークは、－１０ｄＢ以上であることが望ましく、１つのサブコアのみに光を入射した際の出射側での同一コア内の全てのサブコア間での光の平均パワーの差が１ｄＢ以内であることがさらに望ましい。また、光導波路においては、コア間のクロストークよりも、サブコアの間でのクロストークが１０ｄＢ以上大きいことが望ましく、２０ｄＢ以上大きいことがさらに望ましい。
　本明細書における曲げ損失とは、コアを導波する光がクラッドに漏れ出すことによる一コア中の光の強度の減少であるが、一般的に光ファイバの曲げ損失を測定する際に、一定の曲率半径に曲げて測定を行うと、一旦コアからクラッドに漏洩した光が、クラッドと被覆の界面や、被覆と空気の界面で反射して戻ってくることにより、クラッドに漏洩せずにコア中を導波した光と一旦漏洩してから反射により戻ってきてコアに再結合した光との間で干渉が起こり、実際に観測される曲げ損失は、コア自体の本来の曲げ損失よりも大きくなったり小さくなったり（波長変化に対して値が振動する）することがある。そこで、実際のファイバでの曲げ損失の波長依存性を測定し、前記曲げ損失の波長依存性に対し、指数曲線でフィッティングを行い、前記指数曲線の所定の波長での値を所定の波長での曲げ損失として用いることで、前記干渉の影響を排除した、本発明中における曲げ損失として用いることが望ましい。また、前記曲げ損失の対数の波長依存性に対し、直線でフィッティングを行い、前記直線の所定の波長での値を所定の波長での値を曲げ損失の対数として、そこから曲げ損失を求めることで、前記干渉の影響を排除した、本発明中における曲げ損失として用いることが望ましい。
　また、光ファイバのクラッドが石英ガラスでできている場合、極めて小さな曲率半径で光ファイバを曲げると、光ファイバが破断する確率が高くなる問題がある。ここで、９０度曲げ２つ分（即ち０．５ターン分）の曲がりが光ファイバに付与されて１０年後の光ファイバの累積破断確率の曲率半径依存性が、いくつかのクラッド径の水準について図１９に示されている。すなわち、各グラフ１９１０～１９６０は、各クラッド径の光ファイバの曲率半径依存性を示し、各グラフのクラッド径は、それぞれ、グラフ１９１０では１２５μｍ、グラフ１９２０では１５０μｍ、グラフ１９３０では１７５μｍ、グラフ１９４０では２００μｍ、グラフ１９５０では２２５μｍ、グラフ１９６０では２５０μｍを、示している。一般的なクラッド径１２５μｍの１コアファイバでは、曲率半径４ｍｍ以下で急激に累積破断確率が悪化する。光ファイバは、クラッド内に多数のコアを内蔵するほど、クラッド径は１２５μｍよりも大きくなる傾向がある。コア数が増加するほど、クラッド径が大きくなり、破断確率を低下させるためには、曲率半径を大きくしなければならない。クラッド径と累積破断確率が急激に悪化する曲率半径は、クラッド径１５０μｍでは５ｍｍ以下、クラッド径１７５μｍでは６ｍｍ以下、クラッド径２００μｍでは７ｍｍ以下、クラッド径２２５μｍでは８ｍｍ以下、クラッド径２５０μｍでは９ｍｍ以下、となる。曲げにより光ファイバが破断するのは、曲げによりガラスに加わる応力が原因である。なお、光ファイバを曲げる際に加熱処理を行い、曲げにより生じる応力歪みを緩和する処理を行うことで、光ファイバが極めて小さな曲率半径で曲げられていても、破断しにくくすることができる。図１９は、加熱処理がされていない状態である。加熱処理された光ファイバは、極小曲げ下でも曲げ応力が緩和することが想定されることから、破断寿命の問題はかなり減少すると考えられる。
　上記のことから、光ファイバを、図１（Ａ）に示された伝送システムに用いることを考えると、本発明の光ファイバは、５８度以上曲がっている曲がり部を有する光ファイバであって、前記曲がり部においては、加熱処理を施すことで、曲げによってファイバ内部に生じる応力歪みが緩和されており、前記曲がり部は、外部からの応力を付与していないときでも、前記所定の曲率半径Ｒｂを１０ｍｍ以下の小径として５８度以上曲がっていて、かつ、その状態でも破断確率の問題は小さい。曲げ角度は上記に限定されず、下限曲げ角度は、７４度以上、８１度以上でもよい。上記曲げ角度は、段落「００２２」乃至「００２５」に記載の通り、直角であることがこのましいが、コアに端面での反射光が再びコアに入ることを抑圧する観点では、鋭角で７４度以上が好ましく、８１度～８３度であるとさらに好ましい。
　以下、上述の第２実施形態に係る光ファイバの具体的な構成について説明する。
（１）第１構成として、第２実施形態に係る光ファイバは、複数の同一コア構造のコアが、コアより低屈折率のクラッドで覆われた、光ファイバであって、
　隣接するコアの中心間距離の最小値をＤ［μｍ］とするとき、
　Ｄは、１５μｍ～６０μｍの範囲の値であり、
　光ファイバに対して、曲率半径３０ｍｍ未満の曲げが付与されていない状態での、所定の波長における、所定のコアへの他のコアからのクロストークＸＴｗ／ｏＢは、－２０ｄＢ（０．０１）以下であり、
　光ファイバに対して、７ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］の曲げが９０度付与した状態での、所定の波長における所定のコアへの他のコアからのクロストークは、ＸＴｗ／ｏＢの２倍以下である。
（２）　上記第１構成に適用可能な第２構成として、当該光ファイバは、コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える。
（３）　第３構成として、第２実施形態に係る光ファイバは、複数の同一コア構造のコアが、コアより低屈折率のクラッドで覆われた光ファイバであって、
　コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となる層が設けられず、
　隣接するコアの中心間距離の最小値をＤ［μｍ］は、１５μｍ～６０μｍの範囲の値であり、
　光ファイバに対して、曲率半径３０ｍｍ未満の曲げが付与されていない状態での、所定の波長における、所定のコアへの他のコアからのクロストークＸＴｗ／ｏＢは、－２０ｄＢ（０．０１）以下であり、
　光ファイバに、７ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］の曲げが９０度付与された状態での、所定の波長における所定のコアの９０度当たりの曲げ損失α９０ｄｅｇは、以下の数式（２４）で示された値以下であり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
 　曲げ損失α９０ｄｅｇの複数の同一コア構造のコア間での差が１ｄＢ以下である。
（４）第４構成として、第２実施形態に係る光ファイバは、複数の同一コア構造のコアが、コアより低屈折率のクラッドで覆われた、光ファイバであって、
　コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備え、
　隣接するコアの中心間距離の最小値をＤ［μｍ］は、１５μｍ～６０μｍの範囲の値であり、
　光ファイバに対して、曲率半径３０ｍｍ未満の曲げが付与されていない状態での、所定の波長における、所定のコアへの他のコアからのクロストークＸＴｗ／ｏＢは、－２０ｄＢ（０．０１）以下であり、
　光ファイバに対して、７ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］の曲げが９０度付与された状態での、所定の波長における所定のコアの９０度当たりの曲げ損失α９０ｄｅｇは、以下の数式（２５）で示された値以下であり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
 　曲げ損失α９０ｄｅｇの複数の同一コア構造のコア間での差が１ｄＢ以下である。
（５）　上記第２または４構成に適用可能な第５構成として、当該光ファイバは、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、内クラッド層を有する。
（６）　上記第１～第５構成のうち少なくとも何れかに適用可能な第６構成して、当該光ファイバのファイバ長は１０ｋｍ以下である。
（７）　第７構成として、第２実施形態に係る光ファイバは、複数の同一コア構造のコアが、コアより低屈折率のクラッドで覆われた、光ファイバであって、
　コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となる層が設けられず、
　隣接するコアの中心間距離の最小値をＤ［μｍ］は、１５μｍ～６０μｍの範囲の値であり、
　光ファイバに対して、曲率半径３０ｍｍ未満の曲げが付与されていない状態での、所定の波長における、所定のコアへの他のコアからのクロストークＸＴｗ／ｏＢは、－２０ｄＢ（０．０１）以下であり、
　光ファイバに対して、７ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］の曲げが９０度付与された状態での、所定の波長における所定のコアの９０度当たりの曲げ損失α９０ｄｅｇは、以下の数式（２６）で示された値以下であり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
 　曲げ損失α９０ｄｅｇの複数の同一コア構造のコア間での差は１ｄＢ以下である。
（８）　第８構成として、第２実施形態に係る光ファイバは、複数の同一コア構造のコアが、コアより低屈折率のクラッドで覆われ、クラッドが一体の被覆で覆われた、光ファイバであって、
　コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以
下となるトレンチ層を備え、
　隣接するコアの中心間距離の最小値をＤ［μｍ］は、１５μｍ～６０μｍの範囲の値であり、
　光ファイバに対して、曲率半径３０ｍｍ未満の曲げが付与されていない状態での、所定の波長における、所定のコアへの他のコアからのクロストークＸＴｗ／ｏＢは、－２０ｄＢ（０．０１）以下であり、
　光ファイバに対して、４ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］の曲げが９０度付与された状態での、所定の波長における所定のコアの９０度当たりの曲げ損失α９０ｄｅｇは、以下の数式（２７）で示された値以下であり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
 　曲げ損失α９０ｄｅｇの複数の同一コア構造のコア間での差は１ｄＢ以下である。
（９）　第８構成に適用可能な第９構成として、当該光ファイバは、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、内クラッド層を有する。
（１０）　上記第１～第９構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第１０構成として、コアの所定の空間モードよりも高次の空間モードの曲率半径Ｒｂでの損失は、所定の空間モードの曲率半径Ｒｂでの損失よりも、９０度当たり１９．３ｄＢ以上大きい。
（１１）　上記第１～第９構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第１１構成として、コアの所定の空間モードよりも高次の空間モードの曲率半径１４０ｍｍでの損失は１ｄＢ／ｍ以上であり、
　所定の空間モードの曲率半径１４０ｍｍでの損失が０．１ｄＢ／ｍ以下である。
（１２）　上記第１０構成または第１１構成に適用可能な第１２構成として、所定の空間モードは、基底モード以外の高次の空間モードである。
（１３）　上記第１～第１２構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第１３構成として、コアは、クラッドより屈折率の高い複数のサブコアと、サブコアより屈折率の低いサブクラッドとを備え、
　複数のサブコアは、全て同一のコア構造であり、
　コアの空間モード数は、少なくともサブコアの個数以上であり、
　コア内部において、隣接するサブコアの間のクロストークは、－１０ｄＢ以上である。
（１４）　上記第１～第１１構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第１４構成として、所定の空間モードは基底モードであり、
　所定の波長における所定の空間モードのモードフィールド径は５．６μｍ～１５．７μｍである。
（１５）　上記第１～第１４構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第１５構成として、所定の波長は１．２６μｍ～１．６２５μｍのいずれかの一波長である。
（１６）　上記第１４構成に適用可能な第１６構成として、所定の波長は１．３１μｍであり、
　コアのケーブルカットオフ波長は１．２９μｍ以下である。
（１７）上記第１４構成に適用可能な第１７構成として、所定の波長は１．４９μｍであり、
　コアのケーブルカットオフ波長は１．４６μｍ以下である。
（１８）　上記第１４構成に適用可能な第１８構成として、所定の波長は１．５５μｍであり、
　コアのケーブルカットオフ波長は１．５３μｍ以下である。
（１９）　第１９構成として、第２実施形態に係る光ファイバは、複数の同一コア構造のコアが、コアより低屈折率のクラッドで覆われ、クラッドが一体の被覆で覆われた光ファイバであって、
　コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以
下となるトレンチ層を備え、
　隣接するコアの中心間距離の最小値をＤ［μｍ］は、１５μｍ～６０μｍの範囲の値であり、
　所定の波長における、Ｄの中心間距離で隣接するコア間のクロストークは－２０ｄＢ（０．０１）以下であり、
　コアのケーブルカット波長は１．２９μｍ以下であり、
コアの波長１．４９μｍでのモードフィールド径は５．６μｍ～１５．７μｍであり、
　光ファイバに対して、４ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］の曲げが９０度付与された状態での、所定の波長における所定のコアの９０度当たりの曲げ損失α９０ｄｅｇは、以下の数式（２８）で示された値以下であり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
 　曲げ損失α９０ｄｅｇの複数の同一コア構造のコア間での差は１ｄＢ以下である。
（２０）　上記第１９構造に適用可能な第２０構成として、当該光ファイバは、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、内クラッド層を有する。
（２１）　上記第１～第７、第１０～第２０構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第２１構成として、所定の曲率半径Ｒｂは５ｍｍ以下である。
（２２）　上記第１～第２１構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第２２構成として、当該光ファイバは、５８度以上曲がっている曲がり部を有する光ファイバであって、
　曲がり部においては、曲げによってファイバ内部に生じる応力が緩和されており、
　曲がり部は、外部からの応力が無いときでも、最小曲率半径を所定の曲率半径Ｒｂとして５８度以上曲がっている。
（２３）　第２３の構成は、光ファイバ伝送系に関し、送信器、受信器および伝送路を備える光ファイバ伝送系において、伝送路として、上記第１～第２２構成のうち少なくとも何れかの構成を有する光ファイバを備え、
　送信機および受信器は、光を入出力可能な導波路チップと、導波路チップを内蔵する筐体とを備え、
　導波路チップの光の入出射はチップ表面から７４～９０度の角度で行われ、
　筐体内において、光ファイバは、曲率半径Ｒｂ［ｍｍ］の曲げが付与された状態で、導波路チップと７４～９０度の角度で光学的に接続されている。
（２４）　第２４構成は、光導波路に関し、当該光導波路は、複数の同一コア構造のコアが、コアよりも屈折率の低いクラッドで覆われた、光導波路であって、
　コアは、最小曲率半径１０ｍｍ以下の曲がり部を有し、
　曲がり部により、コアの中心軸方向は５８度～９０度の範囲で曲がっており、
　曲がり部を挟んで、コアへの光の入出射が可能な平面を少なくとも２つ備え、
　平面の１つを底面とした際の光導波路の高さは、１３ｍｍ以下であり、
　隣接するコアの中心間距離の最小値Ｄ［μｍ］は、１５μｍ～６０μｍの範囲の値であり、
　所定の波長における、Ｄの中心間距離で隣接するコア間のクロストークは、－２０ｄＢ（０．０１）以下である。
（２５）　上記第２４構成に適用可能な第２５構成として、コアの最小曲率半径は、７ｍｍ以下であり、
　平面の１つを底面とした際の光導波路の高さは、１０ｍｍ以下である。
（２６）　上記第２４構成に適用可能な第２５構成として、コアの最小曲率半径は、５ｍｍ以下であり、
平面のいずれか一方を底面とした際の光導波路の高さは、８ｍｍ以下
である。
（２７）　上記第２４～第２６構成の少なくとも囲擦れかに適用可能な第２７構成として、コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となる層が設けられず、
　コアの最小曲率半径をＲｂ［ｍｍ］とするとき、
　コアの所定の波長における挿入損失は、以下の数式（２９）で示された値以下であり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
 　挿入損失の複数の同一コア構造のコア間での差は１ｄＢ以下である。
（２８）　上記第２４～第２６構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第２８構成として、当該光導波路は、コアとクラッドの間に、クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備え、
　曲がり部により、コアの中心軸方向は７６度～９０度曲がっており、
　コアの最小曲率半径をＲｂ［ｍｍ］とするとき、
　コアの所定の波長における挿入損失は、以下の数式（３０）で示された値以下であり、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
 　挿入損失の複数の同一コア構造のコア間での差は１ｄＢ以下である。
（２９）　上記第２８構成に適用可能な第２９構成として、当該光導波路は、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、内クラッド層を有する。
（３０）　上記第２４～第２９構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第３０構成として、所定の波長において、
　所定の空間モードよりも高次の空間モードの挿入損失は、所定の空間モードの挿入損失より１９．３ｄＢ以上大きい。
（３１）　上記第３０構成に適用可能な第３１構成として、所定の空間モードは、基底モード以外の高次の空間モードである。
（３２）　上記第２４～第３１構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第３２構成として、コアは、クラッドより屈折率の高い複数のサブコアと、サブコアより屈折率の低いサブクラッドとを備え、
　サブコアは、全て同一のコア構造であり、
　コアの空間モード数は、少なくともサブコアの個数以上であり、
　コア内部において、隣接するサブコアの間のクロストークは、－１０ｄＢ（０．１）以上である。
（３３）　上記第２４～第３１構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第３３構成として、所定の波長におけるコアの基底モードのモードフィールド径は、５．６μｍ～１５．７μｍである。
（３４）　上記第２４～第３３構成のうち少なくとも何れかの構成に適用可能な第３４構成として、所定の波長は、１．２６μｍ～１．６２５μｍのいずれかの一波長である。
（３５）　第３５構成は、光ファイバ伝送系に関し、当該光ファイバ伝送系は、送信器、受信器および伝送路を備える光ファイバ伝送系であって、
　伝送路として、光ファイバを備え、
　送信機および受信器は、信号光の入力または出力の機能を備えた導波路チップと、
　導波路チップを内蔵する筐体とを備え、
　導波路チップの信号光の入出射はチップ表面から７４～９０度の角度で行われ、
　筐体内において、光ファイバは、上記第２４～第３２の構造のうち少なくとも何れかの構成を有する光導波路を介して、導波路チップと光学的に接続されている。
　１、２…光伝送リンク、１１…光トランシーバ（ＯＴ）、１３…筺体１３、１４…シリコンフォトニクスチップ（ＳＰＣ）、１８…光導波路、２０…光ファイバ（マルチコア光ファイバ）。

Claims (16)

  1. 　隣接するコアの組が同一コア構造を有する複数のコアと、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、前記複数のコアが前記第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、
    　隣接するコアの中心間距離の最小値Ｄが１５μｍ～６０μｍの範囲の値であるとともに、
    　第１条件は、
    　当該光導波路が光ファイバであり、
    　４ｍｍ以下の所定の曲率半径Ｒｂの曲げが前記光ファイバに対して９０度付与された状態において、所定のコアの該９０度当たりの曲げ損失をα９０ｄｅｇとし、前記同一コア構造のコア間でのα９０ｄｅｇの差が１ｄＢ以下であり、
    　前記最小値Ｄの中心間距離で隣接するコア間の、３０ｍｍ乃至２００ｃｍの所定の曲率半径で光ファイバが曲がった状態における、１０ｋｍのファイバ長での仮想クロストーク（リニア値）が、０．０１以下であり、かつ、
    　ＸＴｗ／ｏＢを３０ｍｍ乃至２００ｃｍの所定の曲率半径で光ファイバが曲がった状態における１０ｋｍ以下の所定のファイバ長におけるクロストーク（リニア値）とするとき、前記曲げ損失α９０ｄｅｇが以下の数式（１）で示された値以下であるか、または、前記コア周辺のクラッド部分が、前記クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を有するトレンチアシスト型である場合の前記曲げ損失α９０ｄｅｇが以下の数式（２）で示された値以下であることにより規定され、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　第２条件は、
    　前記第１条件において、前記ファイバ長を考慮しない場合として、前記数式（１）および前記数式（２）は、それぞれ、以下の数式（３）および数式（４）として規定され、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     　第３条件は、
    　前記コアが、前記曲率半径Ｒｂが７ｍｍ以下に固定された曲がり部を有し、
    　隣接コア間隔が前記Ｄである隣接コア間のクロストークが０．０１以下であり、
    　前記曲がり部を挟む前記コアの直線部分により規定される角度のうち曲げ中心側の角度に対する補角に相当する曲げ補角が５８度～９０度であり、
    　前記第１面および前記第２面が、前記コアへの光の入出射が可能な平面であり、かつ、
    　前記第１および第２面の１つを底面とした際の当該光導波路の高さが１０ｍｍ以下であることにより規定され、
    　所定波長帯における所定の波長において、前記第１～第３条件のうち何れかの条件を満たす光導波路。
  2. 　前記第１条件または前記第２条件を満たす光導波路であって、
    　前記コアと前記トレンチ層の間に、前記コアよりも屈折率が低く、前記トレンチ層よりも屈折率が高い、内クラッド層を有する請求項１に記載の光導波路。
  3. 　前記第１条件または前記第２条件を満たす光導波路であって、
    　前記コアの空間モードは、基底モードであり、
    　前記所定の波長における前記所定の空間モードのモードフィールド径は、５．６μｍ～１５．７μｍである請求項１または２に記載の光導波路。
  4. 　前記第１条件または前記第２条件を満たす光導波路であって、
    　前記コアの空間モードは、マルチモードである請求項１または２に記載の光導波路。
  5. 　前記コアは、複数のサブコアと、前記サブコアより屈折率の低いサブクラッドとを備え、
    　前記複数のサブコアそれぞれは、同一の屈折率プロファイル構造を有し、
    　前記コアの空間モード数は、少なくとも前記複数のサブコアの個数以上であり、
    　前記コアの内部において、隣接するサブコアの間のクロストークは、０．１以上である請求項４に記載の光導波路。
  6. 　前記第１条件または前記第２条件を満たす光導波路であって、
    　前記所定波長帯は、１．２６μｍ～１．６２５μｍである請求項１～３の何れか一項に記載の光導波路。
  7. 　前記第１条件または前記第２条件を満たす光導波路であって、
    　前記コアのケーブルカットオフ波長は、１．２９μｍ以下、１．４６μｍ以下、１．５３μｍ以下の何れかである請求項１～４の何れか一項に記載の光導波路。
  8. 　前記第１条件または前記第２条件を満たす光導波路であって、
    　前記コアは、１．２９μｍ以下のケーブルカットオフ波長と、波長１．３１μｍにおいて８．０μｍ～１０．１μｍのモードフィールド径を有するとともに、
    　第４条件は、
    　４ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇが０．１３９［ｄＢ／９０度］以下であるか、または、前記コアと前記クラッドの間に、前記クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合に４ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇが０．２８８［ｄＢ／９０度］以下であることにより規定され、
    　第５条件は、
    　３ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇが０．１２０［ｄＢ／９０度］以下であるか、または、前記コアと前記クラッドの間に前記クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合の、３ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇが０．２５０［ｄＢ／９０度］以下であることにより規定され、
    　第６条件は、
    　２ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇが０．０９８［ｄＢ／９０度］以下であるか、または、前記コアと前記クラッドの間に前記クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合の、２ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇが０．２０４［ｄＢ／９０度］以下であることにより規定され、
    　第７条件は、
    　１ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇが０．０６９［ｄＢ／９０度］以下であるか、または、前記コアと前記クラッドの間に前記クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備える場合の、１ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇが０．１４４［ｄＢ／９０度］以下であることにより規定され、
    　１．４９μｍおよび１．５５μｍの何れかの波長において、前記第４条件～第７条件のうち何れかの条件を満たす請求項１～４の何れか一項に記載の光導波路。
  9. 　前記第１条件または前記第２条件を満たす光導波路であって、
    　前記コアのケーブルカットオフ波長は、１．２６μｍ以下であり、
    　波長１．３１μｍにおける前記コアのモードフィールド径は、８．０μｍ～１０．１μｍであり、
    　波長１．４９μｍにおける、４ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇは、０．１３９［ｄＢ／９０度］以下であり、
    　前記コアと前記クラッドの間に、前記クラッドを基準とした比屈折率差が－０．２％以下となるトレンチ層が設けられ、かつ、前記クラッドを基準とした前記コアの比屈折率が０．２４％～０．３５％である場合に、波長１．４９μｍにおける、４ｍｍの前記Ｒｂでの前記曲げ損失α９０ｄｅｇは、０．２８８［ｄＢ／９０度］以下である請求項１～４の何れか一項に記載の光導波路。
  10. 　当該光導波路は光ファイバであり、
    　曲げ補角が、５８度以上９０度以下となるように曲がっている曲がり部を有し、
    　前記曲がり部において、曲げによって前記光ファイバの内部に生じる応力歪みが熱処理加工で緩和されており、
    　前記曲がり部が、外部からの応力が無いときでも前記Ｒｂが維持された状態で、前記曲げ補角で曲げられている請求項１～９の何れか一項に記載の光導波路。
  11. 　送信器、受信器、および、請求項１～９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備える光ファイバ伝送系であって、
    　前記送信器および前記受信器のそれぞれは、光の入出力が可能な導波路チップと、前記導波路チップを内蔵する筐体とを備え、
    　前記送信器および前記受信器のそれぞれは、前記導波路チップの表面と前記光ファイバのなす鋭角の角度が７４～９０度となるよう、前記光ファイバと光学的に接続され、
    　前記光ファイバは、前記筐体内において前記Ｒｂの曲げが付与されている光ファイバ伝送系。
  12. 　前記第３条件を満たす光導波路であって、
    　前記光導波路の高さを前記第１面または第２面の何れかを底面としたときの他の面における低い光導波路の高さとしたとき、前記コアの前記Ｒｂが５ｍｍ以下かつ前記光導波路の前記高さが８ｍｍ以下である第１構成、または、前記コアの前記Ｒｂが３ｍｍ以下かつ前記光導波路の前記高さが６ｍｍ以下である第２構成、の何れかを有する請求項１に記載の光導波路。
  13. 　前記第３条件を満たす光導波路であって、
    　前記コアの前記所定の波長における挿入損失は、前記複数のコア間での差が１ｄＢ以下であり、
    　前記挿入損失は、以下の数式（５）で示された値以下であるか、または、前記コア周辺のクラッド部分が、前記クラッドを基準とした比屈折率差が－０．１％以下となるトレンチ層を備えるトレンチアシスト型である場合の前記挿入損失が、以下の数式（６）で示された値以下である、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
     請求項１または１２に記載の光導波路。
  14. 　前記コアと前記トレンチ層の間に、前記コアよりも屈折率が低く、前記トレンチ層よりも屈折率が高い、内クラッド層を有する請求項１３に記載の光導波路。
  15. 　前記第３条件を満たす光導波路であって、
    　前記所定の波長帯は１．２６μｍ～１．６２５μｍであり、かつ、前記所定の波長における前記コアの基底モードのモードフィールド径は５．６μｍ～１５．７μｍである請求項１、１２～１４の何れか一項に記載の光導波路。
  16. 　送信器、受信器、および伝送路を備える光ファイバ伝送系であって、
    　前記伝送路として、前記第１条件または前記第２条件を満たす請求項１～９の何れか一項に記載の光導波路として前記光ファイバを備え、
    　前記送信器および前記受信器のそれぞれは、信号光の入力または出力の機能を備えた導波路チップと、前記導波路チップを内蔵する筐体とを備え、
    　前記筐体内において、前記光ファイバは、請求項１、１２～１５の何れか一項に記載の前記第３条件を満たす光導波路を介して、前記導波路チップと光学的に接続され、
    　前記送信器および前記受信器のそれぞれにおいて、前記導波路チップの表面と前記筐体内の光導波路のコアのなす鋭角の角度が７４～９０度に設定されている光ファイバ伝送系。
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