WO2014109395A1 - 光部品および光通信システム - Google Patents

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WO2014109395A1
WO2014109395A1 PCT/JP2014/050353 JP2014050353W WO2014109395A1 WO 2014109395 A1 WO2014109395 A1 WO 2014109395A1 JP 2014050353 W JP2014050353 W JP 2014050353W WO 2014109395 A1 WO2014109395 A1 WO 2014109395A1
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optical
core
mcfs
optical fiber
optical component
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PCT/JP2014/050353
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Inventor
笹岡　英資
林　哲也
修 島川
Original Assignee
住友電気工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02042—Multicore optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3873—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls
    • G02B6/3885—Multicore or multichannel optical connectors, i.e. one single ferrule containing more than one fibre, e.g. ribbon type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4403—Optical cables with ribbon structure

Definitions

  • the present invention relates to an optical component and an optical communication system including the same.
  • Non-Patent Document 1 In an optical communication system, in order to perform large-capacity optical communication, as disclosed in Non-Patent Document 1 below, a large number of single-core optical fibers are accommodated in one cable jacket so that the optical fiber cable High densification is performed. In order to further increase the density of the optical transmission line, it is desired to apply a multi-core optical fiber cable in which a plurality of multi-core optical fibers are accommodated in a single cable jacket to the optical communication system. In order to perform long-distance optical communication, it is also necessary to optically connect multi-core optical fiber cables.
  • each optical component includes a multi-core optical fiber cable (hereinafter referred to as an optical fiber cable) and a multi-core optical fiber tape (hereinafter referred to as an optical fiber cable) each including the multi-core optical fiber (hereinafter referred to as an MCF) as an optical transmission path.
  • MCF multi-core optical fiber
  • Optical fiber tape multi-core optical fiber connector
  • a maximum deviation of a core center interval (hereinafter referred to as a core interval) between adjacent cores (hereinafter referred to as neighboring cores) located closest to each other is expressed as ⁇ ( ⁇ m), and when the maximum deviation of the spot size of the fundamental mode at the wavelength used is ⁇ w ( ⁇ m), the optical component has at least one of the following relational expressions (1) to (4). Fulfill.
  • each of the plurality of MCFs has the same core arrangement structure as another MCF to be connected, It is preferable to have a marker for confirming the end face position of the MCF.
  • the core interval between neighboring cores is 1.1 times or less the minimum core center distance in the core arrangement.
  • each of the plurality of MCFs may have a lattice-like core arrangement structure.
  • each of the plurality of MCFs has an optical characteristic at a wavelength of 1310 nm, and each of the plurality of cores is 8.0 ⁇ m or more and 10.1 ⁇ m. It is preferable that the average mode field diameter of all cores is 8.6 ⁇ m or more and 9.5 ⁇ m or less.
  • the cable cutoff wavelength of each of the plurality of cores is preferably 1260 nm or less.
  • each of the plurality of cores has an optical characteristic at a wavelength of 1550 nm as a bending radius of 30 mm, the number of turns. It is preferable to have a bending loss of 0.1 dB or less at 100.
  • the wavelength used is 0.85 ⁇ m band (0.80 ⁇ m to 0.90 ⁇ m), 1.31 ⁇ m band (1 .26 ⁇ m to 1.36 ⁇ m) and 1.55 ⁇ m band (1.53 ⁇ m to 1.57 ⁇ m).
  • the optical component includes an optical fiber line that houses a plurality of MCFs, or a plurality of each of them. A line in which a plurality of optical fiber lines that house the MCF is optically connected may be used.
  • An eleventh aspect applicable to at least one of the first to ninth aspects is configured by optically connecting a plurality of MCFs and extends along a predetermined longitudinal direction.
  • a plurality of optical fiber lines, each of the plurality of optical fiber lines having a first holding structure that holds each of the optical fiber lines in a state of maintaining a positional relationship on a plane orthogonal to the longitudinal direction. May be provided.
  • the core arrangement structure of each of the plurality of MCFs constituting any one of the plurality of optical fiber lines is the plurality of optical fiber lines.
  • the core arrangement structure of each of a plurality of MCFs constituting another optical fiber line may be different.
  • the first holding structure holds at least an interval between adjacent optical fiber lines among the plurality of optical fiber lines. Resin material.
  • the optical component includes an outer part in which each of a plurality of optical fiber lines is housed in a first holding structure.
  • a cover may be provided.
  • the first holding structure housed in the jacket is held at a predetermined position in the jacket while maintaining the positional relationship of each of the plurality of optical fiber lines.
  • the optical component may include a second holding structure.
  • the optical component includes a plurality of MCFs each extending along a predetermined longitudinal direction, with the ends of the MCFs extending in the longitudinal direction. It may be a connection component that is held in a state in which the positional relationship on a plane orthogonal to the direction is maintained.
  • the connection component holds each of the plurality of MCFs in a state where they are aligned in the orientation, height, and interval of the core arrangement structure.
  • the connection component may include a plurality of holes or grooves for holding a plurality of MCFs.
  • the core arrangement structure is substantially the same in the plurality of MCFs, and the maximum deviation of the center interval between the corresponding cores between the MCFs having the substantially same core arrangement structure Is ⁇ cc ( ⁇ m), and the maximum deviation of the spot size in the entire optical component is ⁇ w a ( ⁇ m), the connecting component has at least one of the following relational expressions (5) to (8): It is preferable to satisfy the formula.
  • the plurality of MCFs have substantially the same core arrangement structure, and the design position of the center of each core
  • the connecting component preferably satisfies at least one of the following relational expressions (9) to (13).
  • the optical communication system according to the twenty-first aspect includes an optical component according to at least one of the first to twentieth aspects as an optical transmission line or an optical passive component.
  • FIG. 4 is a table summarizing the relationship between the intercept and the connection loss of each of the shaft misalignment and w difference.
  • sectional drawings which show an example of the typical structure of the optical fiber cable as an optical component which concerns on this embodiment. These are sectional drawings which show the other example of the structure of the optical fiber cable as an optical component which concerns on this embodiment. These are sectional views showing an example of a typical structure and connection structure of an optical connector as an optical component according to the present embodiment. These are sectional drawings which show the other example of the typical structure of the optical connector as an optical component which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing various examples of a typical structure of the optical communication system according to the present embodiment, and includes an optical transmission line 200 including a plurality of optical fiber lines 200A to 200N as optical components. 1 shows the structure of an optical communication system.
  • the “optical fiber line” refers to an aggregate including a plurality of multi-core optical fibers, such as an optical fiber cable and an optical fiber tape.
  • the “optical component” also covers a single optical fiber line, a line in which a plurality of optical fiber lines are optically connected, or a module-state line including a connection component such as a connector in addition to an optical fiber line.
  • the optical transmission line 200 includes a plurality of optical fiber lines 200A to 200N.
  • Each of the optical fiber lines 200A to 200N includes a plurality of MCFs 201 each having the same core arrangement structure, and the plurality of MCFs 201 are optically connected to each other.
  • a plurality of signal light sources 211A TX
  • TX signal light sources 211A
  • a plurality of signal light sources 211B (TX) to 211N (TX) are arranged in the transmission station 210, and signals from the signal light sources 211B to 211N are arranged.
  • Light (propagating in a single core optical fiber) is coupled to each respective core of the corresponding MCF via optical joints 212B-212N.
  • An optical passive component 250 is disposed between the optical connector 213 attached to the ends of the optical fiber lines 200A to 200N and the optical joints 212A to 212N.
  • the optical passive component 250 is arranged in parallel between an optical connector 251 for connecting the optical joints 212A to 212N and the optical fiber lines 200A to 200N via the optical connector 213, and between the optical joints 212A to 212N and the optical connector 251. And a plurality of MCFs arranged in parallel between the optical connector 251 and the optical connector 213. Further, as a configuration corresponding to the optical fiber line 200 ⁇ / b> A, a plurality of receivers 221 ⁇ / b> A (RX) are arranged in the receiving station 220. A single core optical fiber is connected to each of the receivers 221A, and each single core optical fiber is optically connected to each core of a corresponding MCF via an optical branching device 222A.
  • a plurality of receivers 221B (RX) to 221N (RX) are arranged in the receiving station 220 and connected to the receivers 221B to 221N.
  • a single core optical fiber is coupled to each core of the corresponding MCF via optical joints 222B-222N.
  • An optical passive component 260 is disposed between the optical connector 223 attached to the ends of the optical fiber lines 200A to 200N of the optical transmission line 200 and the optical joints 222A to 222N.
  • the optical passive component 260 includes an optical connector 261 for connecting the optical joints 222A to 222N and the optical fiber lines 200A to 200N via the optical connector 223, and a plurality of optical passive components 260 arranged in parallel between the optical connector 223 and the optical connector 261. And a plurality of MCFs arranged in parallel between the optical connector 261 and the optical joints 222A to 222N.
  • at least one of the optical transmission line 200 and the optical passive components 250 and 260 can function as the optical component of the present embodiment.
  • Each of the optical fiber lines 200A to 200N included in the optical transmission line 200 has a structure in which a plurality of MCFs 201 having the same core arrangement structure are connected in cascade as shown in FIG. 2B to 2F show the cross-sectional structures of the MCF 201 at positions indicated by arrows A to E in FIG. 2A.
  • each of the plurality of MCFs 201 constituting each of the optical fiber lines 200A to 200N includes, among the cores 310 adjacent to each other via the common clad 320 on the cross section.
  • a plurality of pairs of neighboring cores whose core intervals ⁇ A to ⁇ E defined by the center distance are 1.1 times or less of the minimum center distance are included. Accordingly, in the MCF 201 at the point A, when the core arrangement structure shown in FIG. 2B is a hexagonal close-packed lattice (including a configuration by combining a plurality of triangular lattices as the minimum unit), ⁇ A (1) ⁇
  • the neighborhood core spacing of ⁇ A (12) can be confirmed.
  • 1 to 12 in parentheses indicate the adjacent core interval indicated by 12 broken lines.
  • the neighboring core spacings of ⁇ B (1) to ⁇ B (12) can be confirmed in FIG. 2C
  • ⁇ C (1 ) ⁇ C (12) can be confirmed
  • the neighboring core intervals of ⁇ D (1) to ⁇ D (12) can be confirmed in FIG.
  • FIG. 2F the neighboring core spacings of ⁇ E (1) to ⁇ E (12) can be confirmed.
  • the MCF 300 shown in FIG. 3A is an MCF adopting a lattice-like core arrangement structure having a rectangular lattice as a minimum unit, and corresponds to the MCF 201 shown in FIG.
  • the MCF 300 includes a quartz glass fiber 350 without a resin coat 360 (hereinafter referred to as a glass fiber) and a resin coat 360 provided on the outer peripheral surface of the glass fiber 350.
  • the glass fiber 350 includes a plurality of cores 310 arranged in a lattice shape having a rectangular lattice as a minimum unit, and a common cladding 320 surrounding each of the plurality of cores 310.
  • a marker M is formed on the surface of the resin coat 360 for specifying the arrangement position of the cores 310 or for distinguishing the end face positions.
  • adjacent MCFs 300 are connected by fusing the end faces of the glass fibers 350 at the connection point 370 as shown in FIG. 3B. Further, since the resin coat 360 is removed at this connection portion, the connection portion is protected by the resin material 380.
  • FIG. 4 is a graph showing a result of trial calculation of the dependence of the connection loss on the difference in the spot size w and the axial deviation.
  • the horizontal axis is the axis shift
  • the vertical axis is the difference in spot size w (w difference).
  • Graph G310 is an isoline representing a connection loss of 0.4 dB.
  • graph G320 is a connection loss of 0.8 dB
  • graph G330 is a connection loss of 1.2 dB
  • graph G340 is a connection loss of 1.6 dB
  • graph G350 is a connection.
  • the loss is 2.0 dB
  • the graph G360 shows an isoline representing a connection loss of 2.4 dB.
  • each of the graphs G310 to G360 at each connection loss is approximately 1 ⁇ 4 ellipse.
  • the field distribution of the light guided through each core is a Gaussian type
  • the average spot size of the optical fiber to be connected is 4.6 ⁇ m
  • the mode field diameter is 9.2 ⁇ m.
  • the axis misalignment is reduced to zero by aligning the core centers of the two single-core optical fibers to be connected to each other. Is possible.
  • MCFs if there is a difference in the core spacing between the two MCFs to be connected, even if alignment is performed so that the core centers of one core match, another core The core center will shift. Therefore, it is considered that the difference between the core intervals of the two MCFs to be connected defines the minimum value of the axis deviation amount when the connection is made. From this, regarding the connection loss of the MCF, the horizontal axis in FIG. 4 can be read as the difference in the core interval.
  • an optical connector of a hole type FIG.
  • the maximum deviation of the neighboring core spacing for a plurality of MCFs that are connected to each other and have the same core arrangement structure is ⁇ ( ⁇ m), and the fundamental mode that propagates in one core 310
  • the maximum deviation of the spot size at the used wavelength is ⁇ w ( ⁇ m)
  • ⁇ and ⁇ w satisfy the relational expression of ⁇ 2 /2.2 2 + ⁇ w 2 /1.7 2 ⁇ 1, thereby reducing the connection loss to 1. 0.0 dB or less.
  • the core arrangement structure may be different among a plurality of optical fiber lines.
  • the “core interval” is defined as the center interval between cores that are not in contact with each other in one MCF.
  • a “neighboring core” is a core that is adjacent to each other at a predetermined core interval in one MCF, and more specifically, 1.1 times the minimum core interval (minimum center distance) with respect to a certain core. It is assumed that the core has a core interval within the range.
  • the “predetermined core interval” means a designed core interval, and the actual core interval substantially coincides with the “predetermined core interval”, but has a slight deviation.
  • the “maximum deviation ⁇ of neighboring core spacing” is the maximum value of the maximum deviation of neighboring core spacing in each of the plurality of MCFs constituting the optical component.
  • Maximum value -"minimum value of the interval between adjacent cores
  • the “maximum spot size deviation ⁇ w” is the spot size of each of the approaching cores of the plurality of MCFs constituting the optical fiber line or the optical component (the spot size of the fundamental mode propagating in one core 310). It is the maximum deviation of the spot size at the wavelength.
  • each of the plurality of optical fiber lines included in the optical component of this embodiment may have the following aspects. That is, a connection loss of 0.5 dB or less can be realized by satisfying the relational expression that ⁇ and ⁇ w satisfy ⁇ 2 /1.6 2 + ⁇ w 2 /1.3 2 ⁇ 1 among a plurality of MCFs included in the optical component. .
  • ⁇ and ⁇ w satisfy the relational expression of ⁇ 2 /0.9 2 + ⁇ w 2 /0.9 2 ⁇ 1
  • a connection loss of 0.2 dB or less can be realized, and ⁇ and ⁇ w are ⁇ 2 /0.6 2.
  • a connection loss of + ⁇ w 2 /0.7 2 ⁇ 1 a connection loss of 0.1 dB or less can be realized.
  • the maximum deviation of the center interval between cores corresponding to the MCFs having substantially the same core arrangement structure is represented by ⁇ cc ( ⁇ m)
  • ⁇ cc the maximum deviation of the spot size in the entire component
  • the optical component can realize a connection loss of 1 dB or less even if at least one of the following relational expressions is satisfied.
  • the optical component when the maximum deviation amount from the design position at the center of each core is ⁇ d ( ⁇ m) (the spot size is the above) ⁇ w), the optical component can realize a connection loss of 1 dB or less even if at least one of the following relational expressions is satisfied.
  • One way to reduce the difference in the core spacing of the MCF is to create a clearance between the outer diameter of the core rod and the inner diameter of the pipe into which the core rod is inserted when the MCF base material is produced by the rod-in collapse method.
  • One way is to make it smaller. For example, considering the case of manufacturing an MCF with a cladding diameter of 125 ⁇ m by drawing an MCF base material with a diameter of 125 mm, if the clearance between the core rod outer diameter and the pipe inner diameter is suppressed to 0.3 mm or less on one side, Even in the worst case where the core rod is biased within the clearance, it is possible to suppress the difference in the core interval after fiberization to 0.6 ⁇ m or less.
  • MCF can be manufactured using a plurality of core materials obtained by dividing the same core material into a plurality of core materials.
  • the core diameter after fiberization is obtained by adding GeO 2 to quartz glass so that the relative refractive index difference with respect to the cladding made of quartz glass is 0.34%.
  • the film is stretched to 8.6 ⁇ m and then divided. Since the same core material is divided and used, the difference in relative refractive index and core diameter of each core is suppressed, and a spot size difference of 0.7 ⁇ m corresponding to a connection loss of 0.1 dB can be realized. .
  • an optical fiber line As an optical fiber line, a plurality of MCFs are manufactured under the same conditions using a base material using the same core material, an optical fiber line is manufactured using the plurality of MCFs, and the core arrangement position is specified. If the core positions at the same arrangement position are connected based on the marker, an optical fiber line with ideal connection quality can be configured.
  • the structural design of the core material is such that the bending loss at a wavelength of 1550 nm is 0.1 when the mode field diameter at a wavelength of 1310 nm is 9.2 ⁇ m, the cable cutoff wavelength is 1.16 ⁇ m, and the winding radius is 30 mm. This corresponds to 01 dB or less.
  • This is an international standard for a standard single mode optical fiber (mode field diameter center value 8.6 to 9.5 ⁇ m, cable cut-off wavelength 1260 nm or less, with a bending radius of 30 mm and 100 turns, with a wavelength of 1550 nm. The bending loss at 0.1 dB or less).
  • the core of the MCF is designed to have characteristics equivalent to those of a standard single mode optical fiber, thereby enabling coupling with low loss.
  • the wavelength used is assumed to be any of the 0.85 ⁇ m band, the 1.31 ⁇ m band, and the 1.55 ⁇ m band.
  • the core interval difference and the spot size difference may be set appropriately in accordance with the required connection loss level.
  • the clearance between the core rod and the pipe can be made larger than the above example, thereby facilitating the insertion of the core rod into the pipe and improving the productivity of the MCF. it can.
  • the core structure design of adjacent cores is intentionally different, thereby reducing crosstalk between adjacent cores.
  • the MCFs to be connected satisfy the above-described relational expression, the MCFs are connected with low loss without selecting the MCFs to be connected from the optical fiber cables to be connected. It becomes possible.
  • the MCFs to be connected may be identifiable with a marker or the like.
  • the number of cores per unit cross-sectional area in an optical fiber cable can be greatly increased.
  • the number of cores per unit cross-sectional area is about 0.9 core / mm 2 .
  • the number of cores in one optical fiber cable is set to 700 and the number of cores per unit cross-sectional area is about 6.2 cores / mm. Can be increased to 2 .
  • the maximum number of cores per unit cross-sectional area is about 2.1 / mm 2 even at 200 cores (see Non-Patent Document 1), and the effect of increasing the number of cores by the MCF cable is enormous. I can say that. With the increase in the number of cores, it is expected that the connection work between the optical fiber cables and the reduction of the connection loss will be difficult. However, with the optical component of this embodiment, the connection between the MCFs with a low loss is possible due to the above reasons. It becomes possible.
  • the optical component of this embodiment including a plurality of optical fiber lines can be applied to an optical passive component in addition to the optical transmission line 200 of FIG.
  • the optical transmission line 200 may be an optical fiber tape such as that shown in FIGS. 6 (A) to 6 (C). 7 and FIG. 8 (A) to FIG. 8 (B) can function as an optical fiber cable.
  • the optical component of this embodiment is applied to the optical passive components 250, 260, etc. in FIG. 1, the optical components are shown in FIGS. 9 (A) to 9 (B) and FIGS. It can function as an optical connector as shown in (B).
  • FIG. 6A to 6 (C) are cross-sectional views showing various examples of a typical structure of an optical fiber tape as an optical component according to this embodiment.
  • the optical fiber tape 2001 e.g., corresponding to the optical transmission line 200
  • FIG. 6A maintains the positional relationship of the optical fiber lines 200A to 200D on a plane orthogonal to the longitudinal direction.
  • a first holding structure 400A made of a resin material that holds each of these optical fiber lines 200A to 200D integrally is provided in the optical fiber tape 2001.
  • the first holding structure 400A has a substantially rectangular cross-sectional structure.
  • the MCF in the optical fiber lines 200A to 200D includes a glass fiber 350 and a resin coat 360 provided on the outer peripheral surface of the glass fiber 350.
  • the glass fiber 350 includes a plurality of cores 310 arranged in a lattice shape having a rectangular lattice as a minimum unit, and a common clad 320 covering each of the plurality of cores 310.
  • the optical fiber tape 2002 shown in FIG. 6B integrates each of the optical fiber lines 200A to 200D while maintaining the positional relationship of the optical fiber lines 200A to 200D on a plane orthogonal to the longitudinal direction.
  • the first holding structure 400B made of a resin material to be held is provided.
  • the first holding structure 400B has an uneven cross-sectional shape according to the cross-sectional shape of each of the optical fiber lines 200A to 200D.
  • optical fiber tape 2003 shown in FIG. 6C also maintains the positional relationship on the plane orthogonal to the longitudinal direction of each of the optical fiber lines 200A to 200D.
  • the first holding structure 400C made of a resin material that holds However, the first holding structure 400C is different from the first holding structures 400A and 400B described above in that the positional relationship of only the MCFs of adjacent optical fiber lines is held.
  • optical fiber cable shown in FIG. 7 is also applicable to the optical component according to the present embodiment.
  • optical fiber lines 200A to 200D are accommodated in the cable jacket 500, and the positions of the optical fiber lines 200A to 200D in the cable jacket 500 are held first. Maintained by structure 400D.
  • the positional relationship of the optical fibers is maintained, and the connection quality can be managed only for the optical fibers having the corresponding relationship.
  • an optical fiber cable in which the optical fiber cable shown in FIGS. 6A to 6C is accommodated in the cable jacket 500 can be applied to the optical component according to the present embodiment.
  • the optical fiber lines 200A to 200N included in the optical fiber cable 2005 are divided into a plurality of groups, and each group constitutes an optical fiber tape. That is, an optical fiber tape is configured by integrally holding a plurality of optical fiber lines belonging to one group by the first holding structure 400A.
  • the optical fiber cable 2006 shown in FIG. 8B also includes a plurality of optical fiber tapes housed in the cable jacket 500.
  • the plurality of optical fiber tapes are divided into a plurality of groups and the cable jacket 500 is divided.
  • the optical fiber cable 2006 is different from the optical fiber cable 2005 in that it further includes a second holding structure 450 that holds it at a predetermined position. That is, in the optical fiber cable 2006, the second holding structure 450 is a slotted rod, and a plurality of optical fiber tapes are stacked in each slot.
  • the first holding structure of the optical fiber tape accommodated in each slot may be any of the first holding structures 400A to 400C shown in FIGS. 6 (A) to 6 (C).
  • the first holding structure of the optical component according to the present embodiment may be a connector component (connection component) as shown in FIG. 9A or 10A, for example.
  • the connector part of FIG. 9A can function as a part of the optical connectors 213 and 223 shown in FIG. 1, and by using such a connector part, it is shown in FIG. 9B.
  • the optical connectors 251 and 261 included in the optical passive components 250 and 260 can also be configured.
  • 10A can also function as a part of the optical connectors 213 and 223 shown in FIG. 1. By using such connector parts, the connector parts shown in FIG. It is also possible to constitute the optical connectors 251 and 261 included in the optical passive components 250 and 260 formed.
  • the connector component 2131 in FIG. 9A includes a plurality of holes 2133 into which end portions of the MCFs 300 of the optical fiber lines 200A to 200N are inserted, and guide pin holes 2132.
  • the optical connectors 251 and 261 included in the optical passive components 250 and 260 are the connector components 251A and 252A each having the structure shown in FIG. It is obtained by moving along the guide pins 253 in the directions indicated by the arrows S1 and S2.
  • the optical transmission line 200 including the optical fiber lines 200A to 200N is preferably the optical fiber tapes 2001 to 2003 shown in FIGS. 6 (A) to 6 (C). Note that a connector may be used for connection of the connector parts without using the guide pins.
  • the optical transmission line 200 including the optical fiber lines 200A to 200N is preferably the optical fiber tapes 2001 to 2003 shown in FIGS. 6A to 6C, but FIGS. ) And optical fiber cables 2004 to 2006 shown in FIG. 8B.
  • SYMBOLS 200 Optical transmission line, 200A-200N ... Optical fiber line, 201 ... Multi-core optical fiber, 212A-212N, 250, 260 ... Optical passive component, 212A-212N ... Optical joint, 222A-222N ... Optical branching device, 213, 251 223, 261, optical connectors (connection parts), 2001-2003 (200), optical fiber tapes, 2004-2006 (200), optical fiber cables.

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Abstract

　本実施形態の光部品は、それぞれが同じコア配置構造を有する複数のマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）で構成される。複数の前記ＭＣＦ間において、近傍コアのコア間隔の最大偏差と使用波長における基底モードのスポットサイズの最大偏差とが、ΔΛ２／２．２２＋Δｗ２／１．７２≦１なる関係式を満たすことにより、構造のバラツキが抑制され、接続損失が１ｄＢ以下となる。

Description

光部品および光通信システム
　本発明は、光部品およびそれを含む光通信システムに関するものである。
　光通信システムでは、大容量の光通信を行うため、以下の非特許文献１に開示されたように、１つのケーブル外被内により多くの単一コア光ファイバを収納することにより光ファイバケーブルの高密化が行われている。また、更なる光伝送路の高密度化のため、光通信システムには、複数のマルチコア光ファイバが単一のケーブル外被内に収納されたマルチコア光ファイバケーブルの適用が望まれる。また、長距離の光通信を行うためには、マルチコア光ファイバケーブル同士を光学的に接続することも必要である。
ＮＴＴ技術ジャーナル2012.9、pp.88-89
　発明者らは、光部品としてマルチコア光ファイバケーブルが適用される光通信システムについて検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、相互接続性（マルチコア光ファイバケーブル同士を低損失で接続すること）まで考慮したマルチコア光ファイバケーブルは、これまで知られていなかった。
　本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、相互接続性に優れた複数のマルチコア光ファイバで構成された光ファイバ線路を複数本含む光部品およびそれを含む光通信システムを提供することを目的としている。なお、本明細書において光部品には、それぞれが上記マルチコア光ファイバ（以下、ＭＣＦという）を光伝送路として備えた、マルチコア光ファイバケーブル（以下、光ファイバケーブルという）、マルチコア光ファイバテープ（以下、光ファイバテープという）、マルチコア光ファイバコネクタ（以下、光コネクタという）などが含まれる。
　本実施形態の第１の態様として、複数のＭＣＦそれぞれにおけるコア配列において、最も近い位置にある隣り合うコア（以下、近傍コアという）のコア中心間隔（以下、コア間隔という）の最大偏差をΔΛ（μｍ）とし、使用波長における基底モードのスポットサイズの最大偏差をΔｗ（μｍ）とするとき、当該光部品は、以下の関係式（１）～（４）のうち少なくとも何れかの関係式を満たす。
　　ΔΛ2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１　　…（１）
　　ΔΛ2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１　　…（２）
　　ΔΛ2／0.92＋Δｗ2／0.92≦１　　…（３）
　　ΔΛ2／0.62＋Δｗ2／0.72≦１　　…（４）
　上記第１の態様に適用可能な第２の態様として、複数のＭＣＦそれぞれにおけるコア構造およびコア配列は、ファイバ中心軸を基準とする各コアの位置の、目標位置からのズレ量が所定値以下となり、かつ、各コアにおけるスポットサイズの、目標サイズからのズレ量が所定値以下となっているのが好ましい。また、上記第１および第２の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第３の態様として、複数のＭＣＦそれぞれは、接続されるべき別のＭＣＦと同一のコア配置構造を有するとともに、当該ＭＣＦの端面位置を確認するためのマーカーを有するのが好ましい。
　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、近傍コアのコア間隔は、コア配列における最小コア中心間距離の１．１倍以下であるのが好ましい。上記第１～第４の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第５の態様として、複数のＭＣＦそれぞれは、格子状のコア配置構造を有してもよい。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、複数のＭＣＦそれぞれにおいて、波長１３１０ｎｍにおける光学特性として、複数のコアそれぞれは８．０μｍ以上１０．１μｍ以下のモードフィールド径を有し、または、全てのコアのモードフィールド径の平均値は８.６μｍ以上９.５μｍ以下であるのが好ましい。上記第１～第６の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第７の態様として、複数のＭＣＦそれぞれにおいて、複数のコアそれぞれのケーブルカットオフ波長は１２６０ｎｍ以下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、複数のＭＣＦそれぞれにおいて、複数のコアそれぞれは、波長１５５０ｎｍにおける光学特性として、曲げ半径３０ｍｍ、ターン数１００において０.１ｄＢ以下の曲げ損失を有するのが好ましい。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、上記使用波長は、０.８５μｍ帯（０．８０μｍ～０．９０μｍ）、１.３１μｍ帯（１．２６μｍ～１．３６μｍ）、および１.５５μｍ帯（１．５３μｍ～１．５７μｍ）のいずれかであるのが好ましい。なお、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、当該光部品は、複数のＭＣＦをその内部に収納する光ファイバ線路、または、それぞれが複数のＭＣＦをその内部に収納する複数の光ファイバ線路が光学的に接続された線路であってもよい。
　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１１の態様として、それぞれが複数のＭＣＦを光学的に接続することにより構成されるとともに所定の長手方向に沿って延びた複数の光ファイバ線路であって、これら複数の光ファイバ線路それぞれの、長手方向に直交する平面上の位置関係を維持した状態で光ファイバ線路それぞれを保持する第１保持構造を、当該光部品は備えてもよい。また、上記第１１の態様に適用可能な第１２の態様として、複数の光ファイバ線路のうち何れかの光ファイバ線路を構成する複数のＭＣＦそれぞれのコア配置構造は、複数の光ファイバ線路のうち別の光ファイバ線路を構成する複数のＭＣＦのそれぞれのコア配置構造と異なっていてもよい。上記第１１および第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１保持構造は、複数の光ファイバ線路のうち少なくとも隣接する光ファイバ線路の間隔を保持するための樹脂材料を含む。
　上記第１１～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、当該光部品は、第１保持構造とともに、複数の光ファイバ線路それぞれがその内部に収納された外被を備えてもよい。上記第１４の態様に適用可能な第１５の態様として、複数の光ファイバ線路それぞれの位置関係を保持した状態で外被内に収納された第１保持構造を、外被内の所定位置に保持する第２保持構造を、当該光部品は備えてもよい。
　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１６の態様として、当該光部品は、それぞれが所定の長手方向に沿って延びた複数のＭＣＦの端部を、長手方向に直交する平面上における位置関係を維持した状態で保持する接続部品であってもよい。上記第１６の態様に適用可能な第１７の態様として、接続部品は、複数のＭＣＦそれぞれをコア配置構造の向き、高さ、間隔において揃った状態で保持する。また、上記第１６および第１７の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第１８の態様として、接続部品は、複数のＭＣＦを保持するための複数の空孔または溝を含んでもよい。
　上記第１７の態様に適用可能な第１９の態様として、上記複数のＭＣＦにおいてコア配置構造が略同一であって、コア配置構造が略同一のＭＣＦ間で対応するコア同士の中心間隔の最大偏差をΔΛｃｃ（μｍ）とし、光部品全体におけるスポットサイズの最大偏差をΔｗａ（μｍ）とするとき、当該接続部品は、以下の関係式（５）～（８）のうち少なくとも何れかの関係式を満たすのが好ましい。
　　ΔΛｃｃ 2／2.22＋Δｗａ 2／1.72≦１　　…（５）
　　ΔΛｃｃ 2／1.62＋Δｗａ 2／1.32≦１　　…（６）
　　ΔΛｃｃ 2／0.92＋Δｗａ 2／0.92≦１　　…（７）
　　ΔΛｃｃ 2／0.62＋Δｗａ 2／0.72≦１　　…（８）
　また、上記第１６および第１７の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第２０の態様として、上記複数のＭＣＦにおいてコア配置構造が略同一であって、それぞれのコアの中心の設計位置からのずれ量の最大値をΔΛｄ（μｍ）とするとき、当該接続部品は、以下の関係式（９）～（１３）のうち少なくとも何れかの関係式を満たすのが好ましい。
　　（2ΔΛｄ＋1.0）2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１　　…（９）
　　（2ΔΛｄ＋1.0）2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１　　…（１０）
　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１　　…（１１）
　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１　　…（１２）
　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／0.92＋Δｗ2／0.92≦１　　…（１３）
　第２１の態様に係る光通信システムは、光伝送路または光受動部品として、上記第１～第２０の態様のうち少なくとも何れかの態様に係る光部品を備える。
　本実施形態によれば、光ファイバ間の相互接続性に優れた光部品および光通信システムが得られる。
は、本実施形態に係る光通信システムの代表的な構造の種々の例を示す図である。 は、光ファイバ線路を構成する複数のマルチコア光ファイバの接続状態およびコア配置構造の一例を説明するための図である。 は、ＭＣＦの構造およびＭＣＰ間の接続構造の一例を説明するための図である。 は、スポットサイズｗの差異および軸ズレに対する接続損失の依存性を試算した結果を示すグラフである。 は、軸ズレおよびｗ差異それぞれの切片と接続損失との関係を纏めた表である。 は、本実施形態に係る光部品としての光ファイバテープの代表的な構造の種々の例を示す断面図である。 は、本実施形態に係る光部品としての光ファイバケーブルの代表的な構造の一例を示す断面図である。 は、本実施形態に係る光部品としての光ファイバケーブルの構造の他の例を示す断面図である。 は、本実施形態に係る光部品としての光コネクタの代表的な構造および接続構造の一例を示す断面図である。 は、本実施形態に係る光部品としての光コネクタの代表的な構造の他の例を示す断面図である。
　以下、本発明に係る光部品および光通信システムの各実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の説明において同一部位、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図１は、本実施形態に係る光通信システムの代表的な構造の種々の例を示す図であり、光部品として、複数本の光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎで構成された光伝送路２００を含む光通信システムの構造を示す。なお、なお、「光ファイバ線路」は、光ファイバケーブル、光ファイバテープなど、複数のマルチコア光ファイバを含む集合体をいう。また、「光部品」は、光ファイバ線路単体、複数の光ファイバ線路が光学的に接続された線路または光ファイバ線路の他にコネクタなどの接続部品を含むモジュール状態の線路も対象とする。
　図１の光通信システムは、送信局２１０と、受信局２２０と、送信局２１０と受信局２２０の間に配置された光伝送路２００を備える。光伝送路２００は、複数の光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎを含む。光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎのそれぞれは、それぞれが同じコア配列構造を有する複数のＭＣＦ２０１を含み、これら複数のＭＣＦ２０１が互いに光学的に接続されることにより構成されている。光ファイバ線路２００Ａに対応する構成として、送信局２１０には、複数の信号光源２１１Ａ（ＴＸ）が配置されており、これら信号光源２１１Ａからの信号光（単一コア光ファイバ内を伝搬）は、光ジョイント２１２Ａを介してＭＣＦの各コアに結合される。同様に、光ファイバ線路２００Ｂ～２００Ｎのそれぞれに対応する構成として、送信局２１０には、複数の信号光源２１１Ｂ（ＴＸ）～２１１Ｎ（ＴＸ）が配置されており、信号光源２１１Ｂ～２１１Ｎからの信号光（単一コア光ファイバ内を伝搬）は、光ジョイント２１２Ｂ～２１２Ｎを介して対応するＭＣＦそれぞれの各コアに結合される。光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎの端部に取り付けられた光コネクタ２１３と光ジョイント２１２Ａ～２１２Ｎの間には、光受動部品２５０が配置されている。光受動部品２５０は、光ジョイント２１２Ａ～２１２Ｎと光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎを、光コネクタ２１３を介して接続するための光コネクタ２５１と、光ジョイント２１２Ａ～２１２Ｎと光コネクタ２５１の間に並列配置された複数のＭＣＦと、光コネクタ２５１と光コネクタ２１３の間に並列配置された複数のＭＣＦを含む。また、光ファイバ線路２００Ａに対応する構成として、受信局２２０には、複数の受信器２２１Ａ（ＲＸ）が配置されている。受信器２２１Ａのそれぞれには単一コア光ファイバが接続されており、単一コア光ファイバそれぞれは、光分岐器２２２Ａを介して、対応するＭＣＦの各コアに光学的に接続されている。同様に、光ファイバ線路２００Ｂ～２００Ｎのそれぞれに対応する構成として、受信局２２０には、複数の受信器２２１Ｂ（ＲＸ）～２２１Ｎ（ＲＸ）が配置されており、受信器２２１Ｂ～２２１Ｎに接続された単一コア光ファイバは、光ジョイント２２２Ｂ～２２２Ｎを介して対応するＭＣＦそれぞれの各コアに結合される。光伝送路２００の光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎの端部に取り付けられた光コネクタ２２３と光ジョイント２２２Ａ～２２２Ｎの間には、光受動部品２６０が配置されている。光受動部品２６０は、光ジョイント２２２Ａ～２２２Ｎと光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎを、光コネクタ２２３を介して接続するための光コネクタ２６１と、光コネクタ２２３と光コネクタ２６１の間に並列配置された複数のＭＣＦと、光コネクタ２６１と光ジョイント２２２Ａ～２２２Ｎの間に並列配置された複数のＭＣＦを含む。なお、図１の構成では、光伝送路２００、光受動部品２５０、２６０の少なくとも何れかが本実施形態の光部品として機能し得る。
　光伝送路２００に含まれる光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎのそれぞれは、図２（Ａ）に示されたように、同じコア配置構造を有する複数のＭＣＦ２０１が縦列接続された構造を有する。なお、図２（Ｂ）～図２（Ｆ）それぞれは、図２（Ａ）中の矢印Ａ～Ｅで指示された位置のＭＣＦ２０１の断面構造を示す。
　図２（Ｂ）～図２（Ｆ）に示されたように、光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎそれぞれを構成する複数のＭＣＦ２０１それぞれは、断面上において共通クラッド３２０を介して隣り合うコア３１０のうち、中心間距離で規定されるコア間隔ΛＡ～ΛＥが最小中心間距離の１．１倍以下である近傍コアの組を複数含む。したがって、Ａ地点のＭＣＦ２０１では、図２（Ｂ）に示されたコア配置構造が六方最密格子（最少単位である三角格子を複数組み合わせることにより構成を含む）の場合、ΛＡ（１）～ΛＡ（１２）の近傍コア間隔が確認できる。なお、括弧書きの１～１２は、１２本の破線で示した近傍コア間隔を指す。以下も、同様とする。同様に、Ｂ地点のＭＣＦ２０１では、図２（Ｃ）においてΛＢ（１）～ΛＢ（１２）の近傍コア間隔が確認でき、Ｃ地点のＭＣＦ２０１では、図２（Ｄ）においてΛＣ（１）～ΛＣ（１２）の近傍コア間隔が確認でき、Ｄ地点のＭＣＦ２０１では、図２（Ｅ）においてΛＤ（１）～ΛＤ（１２）の近傍コア間隔が確認でき、Ｅ地点のＭＣＦ２０１では、図２（Ｆ）においてΛＥ（１）～ΛＥ（１２）の近傍コア間隔が確認できる。
　なお、図２（Ｂ）～図２（Ｆ）には、１本の光ファイバ線路を構成するＭＣＦ２０１それぞれのコア配置構造として、三角格子を最小単位とする六方最密格子が示されたが、矩形格子を最小単位とする格子状のコア配置構造が採用されてもよい。ＭＣＦ間の接続構造が図３に示されている。図３（Ａ）に示されたＭＣＦ３００は、矩形格子を最小単位とする格子状のコア配置構造が採用されたＭＣＦであるが、図１に示されたＭＣＦ２０１に相当している。ＭＣＦ３００は、樹脂コート３６０のない石英ガラスファイバ３５０（以下、ガラスファイバという）と、ガラスファイバ３５０の外周面上に設けられた樹脂コート３６０を備える。ガラスファイバ３５０は、矩形格子を最小単位とする格子状に配列された複数のコア３１０とこれら複数のコア３１０それぞれを取り囲む共通クラッド３２０を備える。なお、樹脂コート３６０の表面には、コア３１０の配列位置を特定するため、または端面位置を区別するためのマーカーＭが形成されている。光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎそれぞれにおいて、隣接するＭＣＦ３００は、図３（Ｂ）に示されたように、接続点３７０においてガラスファイバ３５０の端面同士が融着されることにより接続される。また、この接続部分では樹脂コート３６０が除去されているため、樹脂材料３８０により保護されている。
　２本のＭＣＦ２０１（３００）を接続した際の接続損失の主たる要因は、モードフィールド径またはスポットサイズｗ（モードフィールド径の半分の値）の不整合およびコア中心位置ずれ（軸ズレ）と考えられる。図４は、スポットサイズｗの差異および軸ズレに対する接続損失の依存性を試算した結果を示すグラフである。なお、図４において、横軸は軸ズレであり、縦軸はスポットサイズｗの差異（ｗ差異）である。また、グラフＧ３１０は接続損失０．４ｄＢを表す等値線、同様に、グラフＧ３２０は接続損失０．８ｄＢ、グラフＧ３３０は接続損失１．２ｄＢ、グラフＧ３４０は接続損失１．６ｄＢ、グラフＧ３５０は接続損失２．０ｄＢ、グラフＧ３６０は接続損失２．４ｄＢを、それぞれ表す等値線を示す。
　図４から分かるように、各接続損失におけるグラフＧ３１０～Ｇ３６０それぞれは概ね１／４楕円状となっている。なお、試算において、各コアを導波する光の界分布をガウス型とし、接続を行う光ファイバのスポットサイズ平均値を４.６μｍとし、モードフィールド径を９.２μｍとした。
　単一コア光ファイバ同士を接続する場合には、接続する２本の単一コア光ファイバそれぞれのコア中心が互いに一致するように調心を行うことで、原理的には軸ズレ量をゼロにすることが可能である。しかしながら、ＭＣＦ同士を接続する場合には、接続する２本のＭＣＦそれぞれのコア間隔に差異があると、或る一つのコアについてコア中心が一致するように調心を行っても、別のコアについてはコア中心がずれてしまう。したがって、接続する２本のＭＣＦそれぞれのコア間隔の差異が、接続を行う際の軸ズレ量の最小値を規定すると考えられる。このことから、ＭＣＦの接続損失に関しては、図４の横軸をコア間隔の差異と読み替えることができる。一方、複数のＭＣＦの中心位置を固定して、配列する空孔タイプ（図９（Ａ）および図９（Ｂ））や溝タイプ（図１０（Ａ）および図１０（Ｂ））の光コネクタを使用する場合は、コア配列の中心位置と光ファイバの中心位置との間に差異（中心差異）があると、コア間隔だけでは、接続品質を維持することは難しくなる。コア間隔の差異の他に、中心差異も考慮することで、接続品質を確保することができる。
　ＭＣＦのコア間隔（すなわち、相互接続の際の軸ズレ）およびスポットサイズｗの差異から試算される接続損失を１.０、０.５、０.２または０.１ｄＢ以下に抑えるためには、図４における軸ズレおよびｗ差異それぞれの切片が図５に記載の値以下となる１／４楕円の内側に、軸ズレおよびｗ差異を収める必要がある。
　すなわち、１本の光ファイバ線路において、それぞれが互いに接続されるとともに同じコア配置構造を有する複数のＭＣＦについての近傍コア間隔の最大偏差をΔΛ（μｍ）、１つのコア３１０内を伝搬する基底モードのスポットサイズであって使用波長におけるスポットサイズの最大偏差をΔｗ（μｍ）とし、ΔΛおよびΔｗが、ΔΛ2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１なる関係式を満たすことで、接続損失を１.０ｄＢ以下とすることができる。ただし、複数の光ファイバ線路間では、コア配置構造は異なっていてもよい。
　なお、「コア間隔」とは、１本のＭＣＦ内において、接していないコアとコアとの中心間隔と定義する。「近傍コア」とは、１本のＭＣＦ内において所定のコア間隔で隣り合うコアであって、より具体的には、あるコアに対して最小コア間隔（最小中心間距離）の１.１倍以内の範囲のコア間隔となるコアとする。また、「所定のコア間隔」は、設計上のコア間隔を意味し、実際のコア間隔は、当該「所定のコア間隔」と概ね一致しているが、若干の偏差を生じている。「近傍コア間隔の最大偏差ΔΛ」とは、光部品を構成する複数のＭＣＦそれぞれにおける近傍コア間隔の最大偏差の最大値であり、具体的には、複数のＭＣＦそれぞれにける（「近傍コア間隔の最大値」－「近傍コア間隔の最小値」）の光ファイバ線路または光部品についての最大値を意味する。「スポットサイズの最大偏差Δｗ」とは、光ファイバ線路または光部品を構成する複数のＭＣＦのすべての接近コアそれぞれのスポットサイズ（１つのコア３１０内を伝搬する基底モードのスポットサイズであって使用波長におけるスポットサイズ）の最大偏差である。
　図５に示された表を参照すれば、本実施形態の光部品に含まれる複数本の光ファイバ線路それぞれは、以下のような態様であってもよい。すなわち、光部品に含まれる複数のＭＣＦ間において、ΔΛおよびΔｗがΔΛ2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１なる関係式を満たすことで、０.５ｄＢ以下の接続損失を実現することができる。同様に、ΔΛおよびΔｗがΔΛ2／0.92＋Δｗ2／0.92≦１なる関係式を満たすことで、０.２ｄＢ以下の接続損失を実現することができ、ΔΛおよびΔｗがΔΛ2／0.62＋Δｗ2／0.72≦１なる関係式を満たすことで、０.１ｄＢ以下の接続損失を実現することができる。
　したがって、異なる設計のＭＣＦ（ただし、コア配置構造は同じ）であっても、上述の関係式を満たすように選択された複数のＭＣＦで１本の光ファイバ線路を構成する場合、得られる光ファイバ線路におけるファイバ間接続損失を低損失に抑えることが可能になる。
　なお、略同一のコア配置構造を有する複数のＭＣＦで構成される光部品において、コア配置構造が略同一のＭＣＦ間で対応するコア同士の中心間隔の最大偏差をΔΛｃｃ（μｍ）とし、光部品全体におけるスポットサイズの最大偏差をΔｗａ（μｍ）とするとき、当該光部品は、以下の関係式のうち少なくとも何れかの関係式を満たしても１ｄＢ以下の接続損失を実現できる。
　　ΔΛｃｃ 2／2.22＋Δｗａ 2／1.72≦１
　　ΔΛｃｃ 2／1.62＋Δｗａ 2／1.32≦１
　　ΔΛｃｃ 2／0.92＋Δｗａ 2／0.92≦１
　　ΔΛｃｃ 2／0.62＋Δｗａ 2／0.72≦１
　また、略同一のコア配置構造を有する複数のＭＣＦで構成される光部品において、それぞれのコアの中心の設計位置からのずれ量の最大値をΔΛｄ（μｍ）とするとき（スポットサイズは上記Δｗとする）、当該光部品は、以下の関係式のうち少なくとも何れかの関係式を満たしても１ｄＢ以下の接続損失が実現できる。
　　（2ΔΛｄ＋1.0）2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１
　　（2ΔΛｄ＋1.0）2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１
　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１
　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１
　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／0.92＋Δｗ2／0.92≦１
　ＭＣＦのコア間隔の差異を低減させる手段の一つとしては、ロッドインコラプス法でＭＣＦ用母材を作製する際に、コアロッドの外径と該コアロッドを挿入するパイプの内径との間のクリアランスを小さくすることが挙げられる。例えば、直径１２５ｍｍのＭＣＦ用母材を線引して、クラッド径１２５μｍのＭＣＦを製造する場合を考えると、コアロッド外径とパイプ内径との間のクリアランスを片側０.３ｍｍ以下に抑えれば、クリアランス内でコアロッドが偏る最悪ケースを想定しても、ファイバ化後のコア間隔の差異を０.６μｍ以下に抑えることが可能になる。
　一方、各コアのスポットサイズの差異を低減させる手段の一つとして、同一コア材を複数に分割して得られた複数のコア材を使用してＭＣＦを製造することが挙げられる。コア材の構造設計および製造方法の一例としては、石英ガラスからなるクラッドに対する比屈折率差が０.３４％となるように石英ガラスにＧｅＯ２を添加したものを、ファイバ化後のコア直径が８.６μｍとなるように延伸し、その後分割する。同一コア材を分割して使用しているので、各コアの比屈折率差およびコア径それぞれの差異は抑えられ、接続損失０.１ｄＢに対応するスポットサイズの差異０.７μｍが実現可能になる。なお、光ファイバ線路として、同一コア材を使用した母材を用いて、同一条件で複数のＭＣＦを製造し、その複数のＭＣＦを用い、光ファイバ線路を製造し、コアの配列位置を特定するマーカをもとに、同一の配列位置のコア位置を接続するようにすれば、理想的な接続品質の光ファイバ線路を構成することが可能となる。
　なお、本コア材の構造設計は、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が９.２μｍ、ケーブルカットオフ波長が１.１６μｍ、曲げ半径３０ｍｍで１００ターン巻かれた状態での、波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失０.０１ｄＢ以下に相当する。これは、標準的なシングルモード光ファイバの国際標準（モードフィールド径の中心値８.６～９.５μｍ、ケーブルカットオフ波長１２６０ｎｍ以下、曲げ半径３０ｍｍで１００ターン巻かれた状態での、波長１５５０ｎｍでの曲げ損失０.１ｄＢ以下）に適合している。これにより、ＭＣＦのコアは、標準的なシングルモード光ファイバと同等の特性に設計されることで、低損失での結合が可能になる。なお、使用波長は、０.８５μｍ帯、１.３１μｍ帯、および１.５５μｍ帯の何れかを想定する。
　上述の例では、ＭＣＦのコア間隔差異を０.６μｍ以下に抑えるとともに、スポットサイズ差異を０.７μｍ以下に抑える例が示されている。しかしながら、要求される接続損失の水準に応じてコア間隔差異およびスポットサイズ差異は適切に設定されればよい。例えば、ある程度大きな接続損失が許容される場合には、コアロッドとパイプとのクリアランスを上述の例より大きくすることで、パイプへのコアロッドの挿入を容易にして、ＭＣＦの生産性を向上させることができる。また、ある程度までのスポットサイズ差異を許容することにより、隣接コアのコア構造設計を意図的に異なったものとし、これにより隣接コア間のクロストークを低減させることができる。
　それぞれが複数の光ファイバ線路を含む光ファイバケーブル間の接続においては、複数の光ファイバ線路が１つのケーブル外被内に収納することが考えられる。この場合でも、接続されるべきＭＣＦ同士が上述の関係式を満たしていれば、接続されるべきＭＣＦを接続されるべき光ファイバケーブル内から選別することなしに、ＭＣＦ同士を低損失で接続することが可能になる。なお、接続対象のＭＣＦ同士は、マーカー等で識別可能にしてあってもよい。
　また、複数のＭＣＦを１つのケーブル外被内に収納することにより、光ファイバケーブルにおける単位断面積当りのコア数を大幅に増大させることが可能になる。例えば、外径１２ｍｍの１００心テープスロット型ケーブル（５つのスロットを有し、各スロットに４心テープファイバを５枚収納）に通常の単一コア光ファイバが使用された場合、光ファイバケーブルにおける単位断面積当りのコア数は約０.９コア／ｍｍ２となる。これに対して、１つの光ファイバケーブルに７コアを有するＭＣＦが適用されれば、１つの光ファイバケーブル内のコア数を７００に、単位断面積当りのコア数を約６.２コア／ｍｍ２まで増大させることが可能になる。既存の光ファイバケーブルでは２００心でも最大の単位断面積当りのコア数が約２.１／ｍｍ２であるので（非特許文献１参照）、ＭＣＦケーブルによるコア数増の効果は絶大であると言える。コア数の増大に伴って光ファイバケーブル相互の接続作業および接続損失の低減は困難になると予想されるが、本実施形態の光部品であれば、上記の理由により低損失でのＭＣＦ間接続が可能になる。
　なお、複数の光ファイバ線路を含む本実施形態の光部品は、図１の光伝送路２００の他、光受動部品への適用も可能である。具体的には、光伝送路２００に本実施形態の光部品が適用される場合、当該光伝送路２００は、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示されたような光ファイバテープや、図７および図８（Ａ）～図８（Ｂ）に示されたような光ファイバケーブルとして機能し得る。また、図１の光受動部品２５０、２６０等に本実施形態の光部品が適用される場合、当該光部品は、図９（Ａ）～図９（Ｂ）および図１０（Ａ）～図１０（Ｂ）に示されたような光コネクタとして機能し得る。
　図６（Ａ）～図６（Ｃ）は、本実施形態に係る光部品としての光ファイバテープの代表的な構造の種々の例を示す断面図である。具体的に、図６（Ａ）に示された光ファイバテープ２００１（例えば光伝送路２００に相当）は、光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄそれぞれの、長手方向に直交する平面上における位置関係を維持した状態で、これら光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄそれぞれを一体的に保持する樹脂材料からなる第１保持構造４００Ａを備える。この光ファイバテープ２００１では、第１保持構造４００Ａは、略矩形の断面構造を有する。なお、光ファイバ線路２００Ａ～２００ＤにおけるＭＣＦは、ガラスファイバ３５０と、ガラスファイバ３５０の外周面上に設けられた樹脂コート３６０を備える。ガラスファイバ３５０は、矩形格子を最小単位とした格子状に配列された複数のコア３１０と、複数のコア３１０それぞれを覆う共通クラッド３２０を備える。
　図６（Ｂ）に示された光ファイバテープ２００２は、光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄそれぞれの、長手方向に直交する平面上における位置関係を維持した状態で、これら光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄそれぞれを一体的に保持する樹脂材料からなる第１保持構造４００Ｂを備える。この第１保持構造４００Ｂは、光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄそれぞれの断面形状に合わせて凹凸のある断面形状を有する。
　また、図６（Ｃ）に示された光ファイバテープ２００３も、光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄそれぞれの、長手方向に直交する平面上における位置関係を維持した状態で、これら光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄそれぞれを保持する樹脂材料からなる第１保持構造４００Ｃを備える。ただし、第１保持構造４００Ｃは、隣接する光ファイバ線路のＭＣＦのみの位置関係を保持している点で、上述の第１保持構造４００Ａ、４００Ｂとは異なる。
　本実施形態に係る光部品には、図７に示された光ファイバケーブルも適用可能である。図７に示された光ファイバケーブル２００４は、ケーブル外被５００内に光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄが収納されており、これら光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｄの、ケーブル外被５００内の位置が第１保持構造４００Ｄにより維持されている。
　なお、図６（Ａ）～図６（Ｃ）および図７では、光ファイバの位置関係が維持された状態であり、対応関係のある光ファイバ同士のみに限定で、接続品質を管理できる。対応関係のない光ファイバ同士でも接続品質が確保されるよう、双方の光ファイバケーブルまたは光ファイバテープの全光ファイバ同士を想定して、設定していれば、位置関係が維持されていない光ファイバケーブルまたは光ファイバテープとなってもよい。
　また、本実施形態に係る光部品には、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示された光ファイバケーブルがケーブル外被５００内に収納された光ファイバケーブルも適用可能である。例えば、図８（Ａ）に示された光ファイバケーブル２００５は、ケーブル外被５００内に、それぞれが図６（Ａ）の光ファイバテープ２００１と同様の構造を有する複数の光ファイバテープが収納されている。当該光ファイバケーブル２００５に含まれる光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎは複数グループに分けられており、それぞれのグループが光ファイバテープを構成する。すなわち、１つのグループに属する複数の光ファイバ線路が第１保持構造４００Ａにより一体的に保持されることにより、光ファイバテープを構成している。
　図８（Ｂ）に示された光ファイバケーブル２００６も、ケーブル外被５００内に複数の光ファイバテープが収納されているが、これら複数の光ファイバテープを複数のグループに分けてケーブル外被５００内の所定位置に保持する第２保持構造４５０を更に備えている点で、光ファイバケーブル２００６は光ファイバケーブル２００５と異なる。すなわち、光ファイバケーブル２００６において、第２保持構造４５０はスロッテッドロッドであり、各スロットには複数の光ファイバテープが積層された状態で収納されている。なお、各スロットに収納される光ファイバテープの第１保持構造は、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示された第１保持構造４００Ａ～４００Ｃの何れであってもよい。
　更に、本実施形態に係る光部品の第１保持構造は、例えば図９（Ａ）や図１０（Ａ）に示されたようなコネクタ部品（接続部品）であってもよい。図９（Ａ）のコネクタ部品は、図１に示された光コネクタ２１３、２２３の一部として機能可能であり、このようなコネクタ部品を利用することにより、図９（Ｂ）に示された光受動部品２５０、２６０に含まれる光コネクタ２５１、２６１を構成することも可能である。また、図１０（Ａ）のコネクタ部品も、図１に示された光コネクタ２１３、２２３の一部として機能可能であり、このようなコネクタ部品を利用することにより、図１０（Ｂ）に示された光受動部品２５０、２６０に含まれる光コネクタ２５１、２６１を構成することも可能である。
　すなわち、図９（Ａ）のコネクタ部品２１３１は、光ファイバ線路２００Ａ～２００ＮそれぞれのＭＣＦ３００の端部が挿入される複数の空孔２１３３と、ガイドピン孔２１３２を備える。また、図９（Ｂ）に示されたように、光受動部品２５０、２６０に含まれる光コネクタ２５１、２６１は、それぞれが図９（Ａ）に示された構造を有するコネクタ部品２５１Ａ、２５２Ａを、ガイドピン２５３に沿って矢印Ｓ１、Ｓ２で示された方向に移動させることにより得られる。なお、光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎを含む光伝送路２００は、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示された光ファイバテープ２００１～２００３が好適である。なお、コネクタ部品の接続は、ガイドピンによらず、レセプタクルを用いてもよい。
　また、図１０（Ａ）のコネクタ部品（接続部品）は、光ファイバ線路２００Ａ～２００ＮそれぞれのＭＣＦ３００の端部が設置される複数の溝２１３６を有する台座部２１３５と、台座部２１３５に対して接着固定されることにより、溝２１３６にそれぞれ設置された状態でＭＣＦ３００の端部を固定する固定部材２１３４を備える。また、図１０（Ｂ）に示されたように、光受動部品２５０、２６０に含まれる光コネクタ２５１、２６１は、それぞれが図１０（Ａ）に示された構造を有するコネクタ部品２５１Ｂ、２５２Ｂのそれぞれの端面を、接着剤２５４を介して固定することにより得られる。なお、光ファイバ線路２００Ａ～２００Ｎを含む光伝送路２００は、図６（Ａ）～図６（Ｃ）に示された光ファイバテープ２００１～２００３が好適であるが、図７、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示された光ファイバケーブル２００４～２００６であってもよい。
　２００…光伝送路、２００Ａ～２００Ｎ…光ファイバ線路、２０１…マルチコア光ファイバ、２１２Ａ～２１２Ｎ、２５０、２６０…光受動部品、２１２Ａ～２１２Ｎ…光ジョイント、２２２Ａ～２２２Ｎ…光分岐器、２１３、２５１、２２３、２６１…光コネクタ（接続部品）、２００１～２００３（２００）…光ファイバテープ、２００４～２００６（２００）…光ファイバケーブル。

Claims (21)

  1. 　複数のＭＣＦを有する光部品であって、
    　前記複数のＭＣＦそれぞれにおけるコア配列において、最も近い位置にある隣り合うコアのコア中心間距離で規定される近傍コアのコア間隔の最大偏差をΔΛ（μｍ）とし、使用波長における基底モードのスポットサイズの最大偏差をΔｗ（μｍ）とするとき、
    　以下の関係式（１）～（４）のうち少なくとも何れかの関係式を満たすことを特徴とする光部品。
    　　ΔΛ2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１　　…（１）
    　　ΔΛ2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１　　…（２）
    　　ΔΛ2／0.92＋Δｗ2／0.92≦１　　…（３）
    　　ΔΛ2／0.62＋Δｗ2／0.72≦１　　…（４）
  2. 　前記複数のＭＣＦそれぞれにおけるコア構造およびコア配列は、ファイバ中心軸を基準とする各コアの位置の、目標位置からのズレ量が所定値以下となり、かつ、各コアにおけるスポットサイズの、目標サイズからのズレ量が所定値以下となっていることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
  3. 　前記複数のＭＣＦそれぞれは、接続されるべき別のＭＣＦと同一のコア配置構造を有するとともに、当該ＭＣＦの端面位置を確認するためのマーカーを有することを特徴とする請求項１または２に記載の光部品。
  4. 　前記近傍コアのコア間隔は、前記コア配列における最小コア中心間距離の１．１倍以下であることを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の光部品。
  5. 　前記複数のＭＣＦそれぞれは、格子状のコア配置構造を有することを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の光部品。
  6. 　前記複数のＭＣＦそれぞれにおいて、波長１３１０ｎｍにおける光学特性として、前記複数のコアそれぞれが８．０μｍ以上かつ１０．１μｍ以下のモードフィールド径を有し、または、全てのコアのモードフィールド径の平均値が８.６μｍ以上９.５μｍ以下であることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の光部品。
  7. 　前記複数のＭＣＦそれぞれにおいて、前記複数のコアそれぞれのケーブルカットオフ波長が１２６０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の光部品。
  8. 　前記複数のＭＣＦそれぞれにおいて、前記複数のコアそれぞれが、波長１５５０ｎｍにおける光学特性として、曲げ半径３０ｍｍ、ターン数１００において０.１ｄＢ以下の曲げ損失を有することを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の光部品。
  9. 　前記使用波長が、０.８５μｍ帯、１.３１μｍ帯、および１.５５μｍ帯のいずれかであることを特徴とする請求項１～８の何れか一項に記載の光部品。
  10. 　前記複数のＭＣＦをその内部に収納する光ファイバ線路、または、それぞれが前記複数のＭＣＦをその内部に収納する複数の光ファイバ線路が光学的に接続された線路であることを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の光部品。
  11. 　それぞれが前記複数のＭＣＦを光学的に接続することにより構成されるとともに所定の長手方向に沿って延びた複数の光ファイバ線路であって、前記複数の光ファイバ線路それぞれの、前記長手方向に直交する平面上の位置関係を維持した状態で前記複数の光ファイバ線路それぞれを保持する第１保持構造を備えたことを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の光部品。
  12. 　前記複数の光ファイバ線路のうち何れかの光ファイバ線路を構成する複数のＭＣＦそれぞれのコア配置構造は、前記複数の光ファイバ線路のうち別の光ファイバ線路を構成する複数のＭＣＦのそれぞれのコア配置構造と異なっていることを特徴とする請求項１１に記載の光部品。
  13. 　前記第１保持構造は、前記複数の光ファイバ線路のうち少なくとも隣接する光ファイバ線路の間隔を保持するための樹脂材料を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の光部品。
  14. 　前記第１保持構造とともに、前記複数の光ファイバ線路それぞれがその内部に収納された外被を備えたことを特徴とする請求項１１～１３の何れか一項に記載の光部品。
  15. 　前記複数の光ファイバ線路それぞれの位置関係を保持した状態で前記外被内に収納された前記第１保持構造を、前記外被内の所定位置に保持する第２保持構造を備えたことを特徴とする請求項１４に記載の光部品。
  16. 　それぞれが所定の長手方向に沿って延びた前記複数のＭＣＦの端部を、前記長手方向に直交する平面上における位置関係を維持した状態で保持する接続部品であることを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の光部品。
  17. 　前記接続部品は、前記複数のＭＣＦそれぞれを、コア配置構造の向き、高さ、間隔において揃った状態で保持することを特徴とする請求項１６に記載の光部品。
  18. 　前記接続部品は、前記複数のＭＣＦを保持するための複数の空孔または溝を含むことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の光部品。
  19. 　前記複数のＭＣＦにおけるコア配置構造が略同一であって、
    　前記コア配置構造が略同一のＭＣＦ間で対応するコア同士の中心間隔の最大偏差をΔΛｃｃ（μｍ）とし、光部品全体における前記スポットサイズの最大偏差をΔｗａ（μｍ）とするとき、当該光部品としての前記接続部品が以下の関係式（５）～（８）のうち少なくとも何れかの関係式を満たすことを特徴とする請求項１７に記載の光部品。
    　　ΔΛｃｃ 2／2.22＋Δｗａ 2／1.72≦１　　…（５）
    　　ΔΛｃｃ 2／1.62＋Δｗａ 2／1.32≦１　　…（６）
    　　ΔΛｃｃ 2／0.92＋Δｗａ 2／0.92≦１　　…（７）
    　　ΔΛｃｃ 2／0.62＋Δｗａ 2／0.72≦１　　…（８）
  20. 　前記複数のＭＣＦにおけるコア配置構造が略同一であって、
    　それぞれのコアの中心の設計位置からのずれ量の最大値をΔΛｄ（μｍ）とするとき、当該光部品としての前記接続部品が以下の関係式（９）～（１３）のうち少なくとも何れかの関係式を満たすことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の光部品。
    　　（2ΔΛｄ＋1.0）2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１　　…（９）
    　　（2ΔΛｄ＋1.0）2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１　　…（１０）
    　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／2.22＋Δｗ2／1.72≦１　　…（１１）
    　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／1.62＋Δｗ2／1.32≦１　　…（１２）
    　　（2ΔΛｄ＋0.5）2／0.92＋Δｗ2／0.92≦１　　…（１３）
  21. 　光伝送路または光受動部品として、請求項１～２０の何れか一項に記載の光部品を備えた光通信システム。
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