WO2016157978A1 - マルチコア光ファイバ、及び、マルチコア光ファイバの製造方法 - Google Patents

マルチコア光ファイバ、及び、マルチコア光ファイバの製造方法 Download PDF

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WO2016157978A1
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core
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pair
clad
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石田　格
松尾　昌一郎
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株式会社フジクラ
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    • C03B2203/34—Plural core other than bundles, e.g. double core

Definitions

  • the present invention relates to a multi-core optical fiber capable of suppressing skew, and is suitable when the multi-core optical fiber is laid non-linearly.
  • an optical fiber communication system in order to increase the amount of information that can be transmitted by a single optical fiber, by using a multi-core optical fiber in which the outer periphery of a plurality of cores is surrounded by a single cladding, It is known to transmit a plurality of signals.
  • a multi-core optical fiber has a group delay difference between cores, that is, a skew.
  • Patent Document 1 describes a multi-core optical fiber that reduces such skew.
  • the cores adjacent to each other have different propagation constants, and the skew between the signal lights propagating through the plurality of cores is set to 1 ps / m or less.
  • the multi-core optical fiber is laid in a bent state.
  • the multi-core optical fiber is bent as described above, if the propagation constants of cores adjacent to each other are different as in the multi-core optical fiber described in Patent Document 1, the skew may be deteriorated.
  • an object of the present invention is to provide a multi-core optical fiber and a method for manufacturing the multi-core optical fiber that suppress the deterioration of skew even when installed in a non-linear manner.
  • One side surface of the multi-core optical fiber of the present invention includes a plurality of cores and a clad surrounding the outer peripheral surface of each of the cores, and is characterized by the following.
  • the plurality of cores are linear when the clad is linear, and a skew value S of a pair of cores among the plurality of cores is represented by the following formula, and the pair of cores in the plurality of cores In all the combinations of the cores, the skew value S is bent in a specific bending direction that minimizes the skew value of the pair of cores.
  • i is m or n
  • ⁇ is the bending direction and the x axis.
  • An angle, (x m , y m ) is a coordinate of one core of the pair of cores, (x n , y n ) is a coordinate of the other core of the pair of cores, and L is The length of the multi-core optical fiber, c is the speed of light in vacuum, N 1m is the group refractive index of one of the pair of cores, and N 1n is the other core of the pair of cores.
  • Group refractive index, R b is a bending radius, B 1 is a photoelastic coefficient for an ordinary ray in the core, B 2 is a photoelastic coefficient for an extraordinary ray in the core, and E is a Young's modulus of the core.
  • ⁇ is the Poisson's ratio of the core.
  • the skew value can be obtained for every combination of a pair of cores in a state where the multi-core optical fiber is bent.
  • the skew value having the maximum absolute value among the respective skew values can be obtained, and the bending direction in which the skew value becomes the minimum can be obtained by calculation. Since the multi-core optical fiber of the present invention is bent in the bending direction, the deterioration of the skew can be suppressed. Therefore, optical communication with a small skew can be performed.
  • the multi-core optical fiber is easily bent in the specific bending direction.
  • the multi-core optical fiber Since the multi-core optical fiber is easily bent in the direction in which the maximum skew value is minimized, the multi-core optical fiber can be bent in this direction without being aware of the bending direction of the multi-core optical fiber.
  • a mark is given in the specific bending direction.
  • the mark is a marker having a refractive index that is located in the clad and different from the refractive index of the clad.
  • another side surface of the multi-core optical fiber of the present invention includes a plurality of cores and a clad surrounding the outer peripheral surface of each of the cores, and is characterized by the following.
  • the skew value S of the core is expressed by the following formula, and the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S is the minimum in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores. It is bent in a specific bending direction. (However, 0 degree ⁇ ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 360 degrees, i is m or n, and extends in the radial direction from the center of the clad, and the relative position with the plurality of cores is the longitudinal direction of the clad.
  • ⁇ is an angle formed by the bending direction and the x-axis when the axis that is constant along the direction is the x-axis and the axis that extends in the radial direction orthogonal to the x-axis is the y-axis.
  • Continuously changing from ⁇ 1 to ⁇ 2 along the longitudinal direction of (x m , y m ) is a coordinate of one of the pair of cores, and (x n , y n ) is the pair Of the other cores, L is the length of the multi-core optical fiber, c is the speed of light in vacuum, and N 1m is the group refractive index of one of the pair of cores.
  • N 1n is the group refractive index of the other core of the pair of cores
  • R b is the bending radius
  • B 1 is a photoelastic coefficient with respect to the ordinary ray in the core
  • B 2 is a photoelastic coefficient with respect to the extraordinary ray in the core
  • E is Young's modulus of the core
  • [nu is the Poisson's ratio of the core.)
  • the skew value can be obtained for every combination of the pair of cores in a state where the multi-core optical fiber twisted within the range of 360 degrees is bent.
  • One aspect of the method for producing a multi-core optical fiber of the present invention is a method for producing a multi-core optical fiber having a plurality of cores and a clad surrounding the outer peripheral surface of each of the cores. It is.
  • the skew value of a pair of cores among the plurality of cores S is obtained by the following equation, and a specific bending direction in which the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores is determined is obtained.
  • An angle, (x m , y m ) is a coordinate of one core of the pair of cores, (x n , y n ) is a coordinate of the other core of the pair of cores, and L is The length of the multi-core optical fiber, c is the speed of light in vacuum, N 1m is the group refractive index of one of the pair of cores, and N 1n is the other core of the pair of cores.
  • Group refractive index, R b is a bending radius, B 1 is a photoelastic coefficient for an ordinary ray in the core, B 2 is a photoelastic coefficient for an extraordinary ray in the core, and E is a Young's modulus of the core.
  • ⁇ is the Poisson's ratio of the core.
  • the multi-core optical fiber According to such a manufacturing method of a multi-core optical fiber, it is possible to manufacture the multi-core optical fiber by grasping a specific bending direction in which the maximum value of each skew of the manufactured multi-core optical fiber is minimum. Therefore, the manufactured multi-core optical fiber can be easily bent in the specific bending direction, and the deterioration of the skew can be suppressed.
  • the plurality of core rods be arranged so that the magnitude of the skew value S in a state where the multi-core optical fiber is bent in the specific bending direction is minimized.
  • the skew value of the manufactured multi-core optical fiber can be further suppressed by arranging a plurality of cores so that the skew value when the multi-core optical fiber is bent is reduced.
  • a marker having a refractive index different from that of the clad in the specific bending direction is arranged so as to be surrounded by the clad with respect to the center of the clad rod.
  • the base material is arranged in a spinning furnace so that the specific bending direction obtained from the calculation step is directed to a predetermined direction.
  • the bending direction in which the maximum absolute value of the skew value S in the manufactured multi-core optical fiber is minimized can be easily grasped by arranging the base material in the above-mentioned direction.
  • Another aspect of the method for producing a multicore optical fiber according to the present invention is a method for producing a multicore optical fiber having a plurality of cores and a clad surrounding the outer peripheral surface of each of the cores. Is.
  • the skew value of a pair of cores among the plurality of cores S is obtained by the following equation, and a specific bending direction in which the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores is determined is obtained.
  • a calculation step an arrangement step of arranging the plurality of core rods at the arrangement position, and a base material composed of the plurality of core rods and the clad rod arranged at the arrangement position continuously at an angle of ⁇ 1 to ⁇ 2
  • a drawing step of drawing while twisting 0 degrees ⁇ ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 360 degrees, i is m or n, and extends in a predetermined radial direction from the center of the cladding, and the relative positions with the plurality of cores are the cladding.
  • ⁇ is the angle formed by the bending direction and the x-axis, where x is the axis that is constant along the longitudinal direction, and y-axis is the axis that extends in the radial direction perpendicular to the x-axis. It changes continuously from ⁇ 1 to ⁇ 2 along the longitudinal direction of the cladding, (x m , y m ) is the coordinates of one of the pair of cores, and (x n , y n ) is The coordinate of the other core of the pair of cores, L is the length of the multi-core optical fiber, c is the speed of light in vacuum, and N 1m is the group refractive index of one core of the pair of cores.
  • N 1n is the group refractive index of the other core of the pair of core
  • R b is bending radius der
  • B 1 is a photoelastic coefficient with respect to the ordinary ray in the core
  • B 2 is a photoelastic coefficient with respect to the extraordinary ray in the core
  • E is Young's modulus of the core
  • [nu is the Poisson's ratio of the core.)
  • the multi-core optical fiber grasping a specific bending direction in which the maximum value of each skew of the multi-core optical fiber manufactured by being twisted within a range of 360 degrees is minimized,
  • the multi-core optical fiber can be manufactured. Therefore, the manufactured multi-core optical fiber can be easily bent in the specific bending direction, and the deterioration of the skew can be suppressed.
  • twisting is performed so that the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S is minimized.
  • the angle is preferably defined.
  • the skew can be further reduced in the manufactured multi-core optical fiber.
  • a multi-core optical fiber and a multi-core optical fiber manufacturing method that suppress the deterioration of skew even when installed in a non-linear manner.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the mode of the multi-core optical fiber which concerns on 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows a mode that the multi-core optical fiber of FIG. 1 is bent. It is a figure which shows the relationship between the bending radius in the multi-core optical fiber of FIG. 1, and the skew value per unit length between a pair of cores. It is a figure which shows the relationship between the bending direction of a multi-core optical fiber, and the skew value per unit length. It is a figure which shows the relationship between the bending direction at the time of changing each group refractive index of a multi-core optical fiber, and the skew value per unit length.
  • FIG. 1 It is a flowchart which shows the process of manufacturing the multi-core optical fiber of FIG. It is a figure which shows the core rod and clad rod which are prepared at a preparation process. It is a figure which shows the mode after an arrangement
  • FIG. 1 is a diagram showing a state of a multi-core optical fiber according to the first embodiment of the present invention.
  • the multi-core optical fiber 1 of the present embodiment covers a plurality of cores 10 to 16, a clad 20 that surrounds the outer peripheral surface of each of the cores 10 to 16 without a gap, and an outer peripheral surface of the clad 20
  • An inner protective layer 31 and an outer protective layer 32 that covers the outer peripheral surface of the inner protective layer 31 are provided.
  • the number of cores is seven as a whole, and one core 10 is disposed along the central axis of the clad 20, and a plurality of cores 11 to 16 are arranged around the one core 10. Arranged at intervals.
  • the central core 10 and the respective cores 11 to 16 on the outer peripheral side are arranged in a triangular lattice shape. Accordingly, the distances between the centers of the cores 10 to 16 are equal to each other.
  • the plurality of cores 10 to 16 arranged in this manner are symmetric with respect to the central axis of the clad 20.
  • the multi-core optical fiber 1 when the multi-core optical fiber 1 is rotated around the central axis of the clad 20 by a predetermined angle, the positions of the respective cores 11 to 16 on the outer peripheral side after the rotation are the other cores 12 on the outer peripheral side before the rotation. It becomes the position. Further, the core 10 disposed at the center does not move even when the multi-core optical fiber 1 is rotated around the central axis. Thus, by arranging the respective cores 10 to 16 at positions symmetrical with respect to the central axis of the clad 20, the optical properties due to the arrangement of the respective cores 11 and 12 can be made uniform. Further, the multi-core optical fiber 1 of this embodiment is not twisted, and the plurality of cores 10 to 16 are linear when the clad 20 is linear.
  • each member constituting the multi-core optical fiber 1 is not particularly limited, but the diameter of the clad 20 is, for example, 140 ⁇ m, and the outer diameter of the inner protective layer 31 is, for example, 205 ⁇ m.
  • the outer diameter of the outer protective layer 32 is, for example, 265 ⁇ m.
  • the distance between the centers of the respective cores 11 and 12 is not particularly limited, but is set to 39 ⁇ m, for example.
  • the propagation constants of the cores adjacent to each other are made different from each other.
  • the diameters of the cores adjacent to each other are different by -5% to 5% from each other, and the relative refractive index difference of the core with respect to the clad 20 is different from -5% to 5% between the adjacent cores. .
  • the optical characteristics are as follows.
  • crosstalk between adjacent cores can be suppressed by slightly different in diameter and relative refractive index difference between adjacent cores.
  • the mode group delay t is expressed by the following formula (1) when the electromagnetic field energy is completely confined in the core.
  • L is the length of the optical fiber
  • c is the speed of light in vacuum
  • ⁇ is the propagation constant of the core
  • k is the wave number of light in vacuum
  • N 1 is the group refractive index of the core. is there.
  • the group delay of one optical fiber is t 1
  • the group delay of the other optical fiber is t 2
  • the group index of the core of one optical fiber is N 1i.
  • the skew value S between the two optical fibers is expressed by the following formula (2).
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the multi-core optical fiber 1 illustrated in FIG. 1 is bent.
  • the inner protective layer 31 and the outer protective layer 32 are omitted.
  • a predetermined radial direction from the center of the clad 20 is an x-axis
  • a radial direction orthogonal to the x-axis is a y-axis
  • the direction in which the multicore optical fiber is bent and the x-axis form.
  • the angle be ⁇ . If the x-axis, y, and ⁇ are defined in this way, ⁇ is 180 ° when the multi-core optical fiber 1 is bent as shown in FIG.
  • an effective propagation constant ⁇ ′ m of a specific core m among the cores 10 to 16 is expressed by the following formula (3).
  • the beta m is a propagation constant of core m in the linear state
  • x m is the coordinate position of the core m
  • R b is the bending radius of the multi-core optical fiber.
  • the effective group refractive index N ′ 1m of the core m of the multi-core optical fiber 1 in the bent state is expressed by the equations (1) and (3) when the group refractive index of the core m is N 1m. Therefore, it is shown by the following formula (4).
  • the skew between the core m of the multi-core optical fiber 1 in a bent state with a constant bending radius and a specific core n other than the core m is expressed by the following equation (5).
  • x n, y n is the coordinate position of the core n
  • N 1n is the group refractive index of the core n
  • N '1n is an effective group refractive index of the core n.
  • the change amount [Delta] n s of the refractive index of the core due to photoelasticity due to bending stress is represented by the following formula (6.1).
  • n s indicates the refractive index of the core in a state where stress is applied
  • n 1 indicates the refractive index of the core in a state where stress is not applied
  • ⁇ is taken in the longitudinal direction of the optical fiber
  • ⁇ x 1 , ⁇ y , and ⁇ z indicate magnitudes of stress applied to the core in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction
  • B 1 is a photoelastic coefficient for ordinary rays in each core
  • B 2 is respectively It is a photoelastic coefficient with respect to the extraordinary ray in the core. Since B 1 and B 2 are coefficients determined by the material, they do not change depending on the position and structure of the core. Therefore, B 1 and B 2 have the same value in any core.
  • B 1 is 4.22 ⁇ 10 ⁇ 6 and B 2 is 0.65 ⁇ 10 ⁇ 6 [MPa ⁇ 1 ].
  • ⁇ x , ⁇ y , and ⁇ z are expressed by the following formula (7).
  • ⁇ x , ⁇ y , and ⁇ z indicate the magnitudes of strain in the x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction of the core due to bending, respectively. This distortion is compression or expansion.
  • each elastic constant tensor is expressed by the following equation.
  • E is the Young's modulus of the core
  • ⁇ is the Poisson's ratio of the core.
  • E is 76 [GPa] and ⁇ is 0.164.
  • ⁇ z is It is shown by the formula.
  • L is the length of the core when the multi-core optical fiber is in a straight state
  • ⁇ L is the elongation of the core due to the bending of the multi-core optical fiber.
  • ⁇ z of each core when the multi-core optical fiber 1 is bent is expressed by the following formula (8).
  • equation (10) the amount of change in refractive index due to bending stress is expressed by equation (10) below.
  • the group delay t m of the core m in the multi-core optical fiber 1 is expressed by the following formula (12).
  • the skew value S between the core m and the core n is expressed by the following equation (13), where i is m or n, from the equations (5) and (12).
  • the skew value represented by Equation (13) can be obtained for all combinations of a pair of cores in the cores 10 to 16 of the multi-core optical fiber 1. Therefore, the skew value S is obtained for each of the combinations of the pair of cores in the cores 10 to 16, and attention is paid to the skew value of the pair of cores having the maximum absolute value among the skew values S.
  • the ⁇ direction in which the skew value S of interest is the minimum is set as a specific bending direction. Therefore, by bending the multi-core optical fiber 1 in this specific bending direction, the skew having the maximum absolute value can be suppressed, and the standard deviation of the skew value S can be reduced.
  • the multi-core optical fiber 1 has a specific bending direction in which the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S is the minimum in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores 10 to 16. It is bent and used.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the bending radius and the skew value S per unit length between a pair of cores in the multi-core optical fiber 1 of FIG. 3, the skew value S between the core 11 and the core 14 of the multi-core optical fiber 1, the skew value S between the core 11 and the core 13, and the skew value S between the core 11 and the core 12 are shown.
  • the group refractive indexes N 1m and N 1n of the pair of cores were set to the same value.
  • the skew value S is set to zero when the multi-core optical fiber 1 is in a straight state.
  • the skew value S increases as the bend radius decreases, and the skew value S increases rapidly in the region where the bend radius is small. Therefore, when the multicore optical fiber is bent and laid only by optimizing the group refractive index of each core, that is, the propagation constant so that the skew value in the straight state of the multicore optical fiber is small, the skew value is It will get worse.
  • the multi-core optical fiber 1 is bent in the ⁇ direction in which the skew value S having the maximum absolute value among the respective skew values S represented by Expression (13) is minimum, that is, in a specific bending direction.
  • the skew value S can be suppressed.
  • the multi-core optical fiber having only the three cores of the core 10, the core 11, and the core 14 among the multi-core optical fibers 1 of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the bending direction ⁇ and the skew value S per unit length of such a multi-core optical fiber having three cores.
  • the group refractive indexes N 1m of the respective cores have the same value.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the bending direction ⁇ and the skew value S per unit length when the group refractive indexes N 1m of the multi-core optical fiber having the three cores are different from each other.
  • the group refractive index of the core 10 is N 110
  • the group refractive index of the core 11 is N 111
  • the group refractive index of the core 14 is N 114
  • N 114 > N 110 > N 111 It is said that.
  • the specific bending direction in which the skew value with the maximum absolute value among the respective skew values is the minimum is obtained by calculation. Since it is bent, deterioration of skew can be suppressed. Therefore, optical communication with a small skew can be performed.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for manufacturing the multi-core optical fiber 1.
  • the manufacturing method of the multi-core optical fiber 1 includes a preparation process P1, a calculation process P2, an arrangement process P3, an integration process P4, and a drawing process P5 as main processes.
  • FIG. 7 is a diagram showing a core rod and a clad rod prepared in this step.
  • the number of cores of the multi-core optical fiber is seven, seven core rods 10r to 16r are prepared.
  • Each of the core rods 10r to 16r has a substantially cylindrical shape. Further, since each of the core rods 10r to 16r becomes the cores 10 to 16, the core rods 10r to 16r are made of the same material as the cores 10 to 16. Therefore, when the refractive indexes of the cores 10 to 16 are different from each other, the refractive indexes of the core rods 10r to 16r are also different from each other.
  • the diameters of the core rods 10r to 16r are different from each other, the diameters of the core rods 10r to 16r are different. Are different from each other.
  • Each of the core rods 10r to 16r is covered with a glass film (not shown) that becomes a part of the clad 20.
  • the clad rod 20r is approximately the same length as the core rod and has a generally cylindrical shape.
  • the cladding rod 20r is formed with through holes 10h to 16h for inserting the core rods 10r to 16r. Since the clad rod 20r becomes the clad 20, the clad rod 20r is made of the same material as the clad.
  • ⁇ Calculation process P2> it is assumed that the prepared multi-core optical fiber 1 is manufactured by inserting the prepared core rods 10r to 16r into the respective through holes 10h to 16h of the cladding rod 20r. Then, the skew value S of the pair of cores is obtained using the above equation (13). In this step, the skew value S is obtained for all combinations of the pair of cores. Accordingly, in the case where the multi-core optical fiber 1 is manufactured by arranging the core rods 10r to 16r in the respective through holes 10h to 16h as described above, the skew value is obtained in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores 10 to 16. The specific bending direction of the multi-core optical fiber 1 that minimizes the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of S can be grasped in the combination of the core rods 10r to 16r and the cladding rod 20r.
  • the maximum absolute value of the skew value S when the multi-core optical fiber is bent in this specific bending direction is also possible to obtain the maximum absolute value of the skew value S when the multi-core optical fiber is bent in this specific bending direction.
  • this maximum value is large, the arrangement positions of at least some of the core rods may be changed. Specifically, when the core rods 10r to 16r and the through holes 10h to 16h are in a predetermined combination, the skew value S having the maximum absolute value when the multi-core optical fiber is bent in the specific bending direction. Find the size of. Further, when the core rods 10r to 16r and the through holes 10h to 16h are in other combinations, the magnitude of the skew value S having the maximum absolute value in a state where the multi-core optical fiber is bent in the specific bending direction. Ask for.
  • the combination of the plurality of core rods 10r to 16r and the through holes 10h to 16h is determined so that the skew value S when bending in a specific direction is minimized.
  • the combination of the plurality of core rods 10r to 16r and the through holes 10h to 16h may not be determined as in this step, but it is preferable to determine the combination as described above from the viewpoint of reducing skew.
  • FIG. 8 is a diagram showing a state after the arrangement step P3.
  • the core rods 10r to 16r are inserted into the through holes 10h to 16h of the cladding rod 20r, respectively.
  • the respective core rods 10r to 16r are arranged.
  • FIG. 9 is a diagram showing a state after the integration step P4. As shown in FIG. 9, in this step, the clad rod 20r and the core rods 10r to 16r are heated to integrate the clad rod 20r and the core rods 10r to 16r.
  • the clad rod 20r and the core rods 10r to 16r inserted into the through holes 10h to 16h of the clad rod 20r are placed in a melting furnace and heated.
  • the cladding rod 20r contracts and the diameters of the through holes 10h to 16h are reduced, and the gaps between the core rods 10r to 16r and the cladding rod 20r in the through holes 10h to 16h are filled.
  • the clad rod 20r and the set of core rods 10r to 16r are integrated to form a multi-core optical fiber preform 1p.
  • a specific bending direction in which the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S among the combinations of the pair of cores in the plurality of cores 10 to 16 is minimized is determined as the multi-core. It can be grasped in the optical fiber preform 1p.
  • FIG. 10 is a diagram showing a state of the drawing process P5.
  • a multi-core optical fiber preform 1p composed of a set of a clad rod 20r and core rods 10r to 16r is installed in the spinning furnace 110.
  • a specific bending direction in which the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S among the combinations of the pair of cores in the plurality of cores 10 to 16 is minimum is predetermined.
  • the multi-core optical fiber preform 1p is placed in the spinning furnace 110 so as to face the direction of.
  • the heating unit 111 of the spinning furnace 110 is heated to heat the multi-core optical fiber preform 1p.
  • the lower end of the multi-core optical fiber preform 1p is heated to, for example, 2000 ° C. to be in a molten state.
  • glass melt dissolves from the base material 1p for multi-core optical fibers, and glass is drawn.
  • the drawn molten glass immediately solidifies as it exits the spinning furnace 110, so that the core rods 10r to 16r become the cores 10 to 16 and the clad rod 20r becomes the clad 20, whereby a plurality of cores 10
  • the multi-core optical fiber strand passes through the cooling device 120 and is cooled to an appropriate temperature.
  • the temperature of the multi-core optical fiber is about 1800 ° C., for example, but when leaving the cooling device 120, the temperature of the multi-core optical fiber is, for example, 40 ° C. to 50 ° C. .
  • the multi-core optical fiber is not twisted. That is, in the present embodiment, the drawing is performed without adding twist. Therefore, no twist is applied to the drawn multi-core optical fiber, and the plurality of cores 10 to 16 are straight when the clad 20 is straight.
  • the multi-core optical fiber wire coming out of the cooling device 120 passes through the coating device 131 containing the ultraviolet curable resin that becomes the inner protective layer 31, and is coated with this ultraviolet curable resin. Further, when passing through the ultraviolet irradiation device 132 and being irradiated with ultraviolet rays, the ultraviolet curable resin is cured and the inner protective layer 31 is formed. Next, the multi-core optical fiber passes through a coating device 133 containing an ultraviolet curable resin to be the outer protective layer 32 and is coated with the ultraviolet curable resin. Further, when passing through the ultraviolet irradiation device 134 and being irradiated with ultraviolet rays, the ultraviolet curable resin is cured and the outer protective layer 32 is formed, and the multi-core optical fiber 1 shown in FIG. 1 is obtained.
  • the direction of the multi-core optical fiber 1 is changed by the turn pulley 141 and wound by the reel 142.
  • the multi-core optical fiber 1 shown in FIG. 1 is manufactured.
  • the manufacturing method of the multi-core optical fiber of this embodiment it is possible to manufacture a multi-core optical fiber by grasping a specific bending direction in which the maximum value of each skew value S is minimum. Therefore, the manufactured multi-core optical fiber can be easily bent in the specific bending direction, and the deterioration of the skew can be suppressed.
  • the specific bending direction in which the skew value S of the pair of cores having the largest absolute value of the skew value S among the pair of cores in the plurality of cores 10 to 16 is the predetermined direction.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a multi-core optical fiber according to the present embodiment.
  • the multi-core optical fiber of this embodiment is different from the multi-core optical fiber 1 of the first embodiment in that twisting is applied.
  • the multi-core optical fiber 1 is continuously formed at an angle of ⁇ 1 to ⁇ 2 spirally around the central axis of the clad 20 in a state where the relative positions of the plurality of cores 10 to 16 are not changed. Twist is added to rotate. However, 0 degree ⁇ ⁇ 1 ⁇ 2 ⁇ 360 degrees. Accordingly, the multi-core optical fiber 1 is repeatedly twisted in one rotation direction and the other rotation direction at an angle of ( ⁇ 2 ⁇ 1 ) for each predetermined length.
  • the x-axis in this embodiment is an axis that extends in the predetermined radial direction from the center of the clad 20 and whose relative position with the plurality of cores 10 to 16 is constant along the longitudinal direction of the clad 20. .
  • the angle between the x-axis and ⁇ 2 is changed from the bending direction that forms an angle with the x-axis and ⁇ 1 as the multicore optical fiber 1 is twisted. It will change in the bending direction shown with the broken line made.
  • the equation (13) can be transformed into the following equation (14).
  • the skew value represented by Expression (14) can be obtained for all combinations of a pair of cores in the cores 10 to 16 of the multi-core optical fiber 1 of the present embodiment. Therefore, the skew value S is obtained for each of the combinations of the pair of cores in the cores 10 to 16, and attention is paid to the skew value of the pair of cores having the maximum absolute value among the skew values S.
  • the direction in which the skew value S of interest is the smallest is set as a specific bending direction. This is nothing other than finding ⁇ 1 and ⁇ 2 that minimize the magnitude of the skew value S of interest after the relative positions of the x-axis and the respective cores 10 to 16 are determined. .
  • the skew having the maximum absolute value can be suppressed, and the standard deviation of the skew value S can be reduced. That is, also in this embodiment, in the multi-core optical fiber 1, the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores 10 to 16 is the minimum. Used by being bent in a specific bending direction.
  • the multicore optical fiber 1 is manufactured by inserting the prepared core rods 10r to 16r into the respective through holes 10h to 16h of the cladding rod 20r in the calculation step P2 of the first embodiment. At this time, it is assumed that the multi-core optical fiber 1 is manufactured by continuously twisting at an angle of ⁇ 1 to ⁇ 2 . Then, the skew value S of the pair of cores is obtained using the above equation (14). Also in this step of the present embodiment, the skew value S is obtained for all combinations of a pair of cores.
  • the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores 10 to 16 is obtained.
  • the specific bending direction of the multi-core optical fiber 1 that can be minimized can be grasped in the set of the core rods 10r to 16r and the cladding rod 20r.
  • the maximum absolute value of the skew value S in a state where the multi-core optical fiber is bent in this specific bending direction can be obtained.
  • the combination of the plurality of core rods 10r to 16r and the through holes 10h to 16h may be determined so that the skew value S is minimized when bending in a specific direction by changing the arrangement position of the core rods. .
  • twist angle ( ⁇ 2 ⁇ 1 ) may be determined so that the maximum absolute value of the skew value S when the multi-core optical fiber is bent in a specific bending direction is reduced.
  • the multicore optical fiber is drawn while continuously twisting at an angle of ( ⁇ 2 ⁇ 1 ).
  • the multi-core light in which the plurality of cores 10 to 16 are twisted so as to continuously rotate around the central axis of the clad 20 at an angle of ( ⁇ 2 ⁇ 1 ). Fiber 1 is obtained.
  • the number and arrangement of the cores are not limited to the above embodiment and can be changed as appropriate.
  • the modification of the said embodiment is shown below. In describing the following modified example, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals unless otherwise described, and redundant description is omitted.
  • the cross-sectional shape of the multi-core optical fiber 1 of the above embodiment is circular in each of the clad 20, the inner protective layer 31, and the outer protective layer 32. Therefore, the multi-core optical fiber 1 is easily bent regardless of the direction in which it is bent.
  • the multi-core optical fiber 1 has a configuration in which the skew value S of the pair of cores having the maximum skew value S is easily bent in a specific bending direction in which the skew value S is minimum.
  • FIG. 12 is a diagram showing a multi-core optical fiber that is easily bent in a specific bending direction. As shown in FIG.
  • the multi-core optical fiber of the present modification is different from the multi-core optical fiber 1 of the first embodiment in that the clad 20, the inner protective layer 31, and the outer protective layer 32 are elliptical.
  • the short axis direction of the ellipse that is, the y axis direction shown in FIG. 12, is a specific bending direction in which the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S is the minimum. .
  • the minor axis direction coincides with the specific bending direction, the multi-core optical fiber is easily bent in the specific bending direction.
  • the multi-core optical fiber of the present modification can be appropriately bent in a specific bending direction without being conscious of the specific bending direction.
  • the twist as in the second embodiment is not applied.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a multi-core optical fiber ribbon.
  • a plurality of multicore optical fibers 1 of the first embodiment are arranged on a base material 41 and bundled by a tape 42. Due to the action of the base material 41 and the tape 42, each multi-core optical fiber 1 is easily bent in the y-axis direction.
  • the specific bending direction in which the skew value of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S is the minimum in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores is the y-axis direction. If it is good. Even with such a configuration, the multi-core optical fiber 1 can be easily bent in a specific bending direction.
  • a steel wire is provided in the protective layer, or the cross-sectional shape of the cladding is made D-shaped.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a modification of the multi-core optical fiber 1 with a mark added in a specific bending direction.
  • the specific bending direction in which the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S is the minimum is the direction indicated by ⁇ in FIG.
  • a mark 33 indicating the specific bending direction is added to the outer protective layer 32 on the outer peripheral surface, so that the user of the multicore optical fiber can easily bend the multicore optical fiber in the specific bending direction.
  • the multi-core optical fiber is visible when laid, it is easy to handle.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a multi-core optical fiber in which markers are added in a specific bending direction. Also in the multi-core optical fiber of FIG. 15, the direction shown in the modification of FIG. 13 is a specific bending direction.
  • a marker 21 having a refractive index different from that of the clad is arranged in a specific bending direction with respect to the center of the clad 20 inside the outer peripheral surface of the clad 20.
  • a marker having a refractive index different from that of the clad 20 in a specific bending direction with respect to the center of the clad rod 20r is arranged so as to be surrounded by the clad rod 20r. That's fine.
  • the plurality of through holes 10h to 16h are formed in the cladding rod 20r.
  • a part of the cladding 20 A plurality of clad rods to be another part of the clad tube and the clad 20 may be prepared, and the core rods 10r to 16r and the plurality of clad rods may be disposed and integrated in the through holes of the clad tube.
  • the integration step P4 is provided, but without the integration step P4, the core rods 10r to 16r are inserted into the respective through holes 10h to 16h of the cladding rod 20r.
  • the drawing process P5 is performed without integration, and the core rods 10r to 16r and the cladding rod 20r are combined with the core rods 10r to 16r and the cladding rod 20r as the base material for the multi-core optical fiber, and the drawing is performed while integrating the core rods 10r to 16r and the cladding rod 20r. Also good.
  • the multi-core optical fiber 1 shown in FIG. 1 was created.
  • the length of the multi-core optical fiber 1 is set to 200 m so that the multi-core optical fiber is not twisted.
  • the skew value S of the pair of cores having the maximum absolute value of the skew value S in all combinations of the pair of cores in the plurality of cores 10 to 16 was measured.
  • the multi-core optical fiber 1 was bent in a specific bending direction that minimizes the skew value S, and the skew value S was measured for each bending diameter.
  • FIG. As shown in FIG. 16, it was confirmed that the skew value S depends on the bending diameter.
  • a multi-core optical fiber and a multi-core optical fiber manufacturing method that suppress deterioration of skew even when installed in a non-linear manner. Can be used in the field.

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Abstract

　マルチコア光ファイバ１は、複数のコア１１～１６と、それぞれのコアの外周面を囲むクラッド２０と、を備える。マルチコア光ファイバ１の複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓが所定の式で示される。マルチコア光ファイバ１は、複数のコアにおける一対のコアの全ての組み合わせにおいて当該式で求められるスキュー値の絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値が最小となる特定の曲げ方向に曲げられる。

Description

マルチコア光ファイバ、及び、マルチコア光ファイバの製造方法
　本発明は、スキューを抑制することができるマルチコア光ファイバに関し、マルチコア光ファイバが非直線的に敷設される場合に好適なものである。
　光ファイバ通信システムにおいて、１本の光ファイバで伝送可能な情報量を増やすため、複数のコアの外周が１つのクラッドにより囲まれたマルチコア光ファイバを用いて、それぞれのコアを伝搬する光により、複数の信号を伝送させることが知られている。
　しかし、マルチコア光ファイバには、それぞれのコア間で群遅延差が生じる、つまりスキューが生じることが知られている。下記特許文献１には、このようなスキューを低減するマルチコア光ファイバが記載されている。このマルチコア光ファイバでは、互いに隣り合うコアの伝搬定数が異なり、複数のコアのそれぞれを伝搬する信号光の間のスキューが１ｐｓ／ｍ以下とされる。
特開２０１３－２２８５４８
　しかし、マルチコア光ファイバが敷設される場合、一般に、マルチコア光ファイバは曲げられた状態で敷設される。このようにマルチコア光ファイバが曲げられる場合に、特許文献１に記載のマルチコア光ファイバのように互いに隣り合うコアの伝搬定数が異なると、スキューが悪化する場合がある。
　そこで、本発明は、非直線的に設置される場合においても、スキューが悪化することを抑制するマルチコア光ファイバ、及び、マルチコア光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
　本発明のマルチコア光ファイバの一側面は、複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を備え、以下を特徴するものである。
　すなわち、前記複数のコアは、前記クラッドが直線状とされる場合に直線状とされ、前記複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓが下記式で示され、前記複数のコアにおける前記一対のコアの全ての組み合わせにおいて前記スキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値が最小となる特定の曲げ方向に曲げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
（ただし、ｉはｍ又はｎであり、前記クラッドの中心から所定の径方向をｘ軸とし当該ｘ軸と直交する径方向をｙ軸とする場合に、θは曲げ方向とｘ軸とがなす角度であり、（ｘｍ，ｙｍ）は前記一対のコアのうち一方のコアの座標であり、（ｘｎ，ｙｎ）は前記一対のコアのうち他方のコアの座標であり、Ｌはマルチコア光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、Ｎ１ｍは前記一対のコアのうち一方のコアの群屈折率であり、Ｎ１ｎは前記一対のコアのうち他方のコアの群屈折率であり、Ｒｂは曲げ半径であり、Ｂ１は前記コアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２は前記コアにおける異常光線に対する光弾性係数であり、Ｅはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。）
　上記の式によれば、マルチコア光ファイバを曲げた状態で、一対のコアの全ての組み合わせ毎にスキュー値を求めることができる。しかも、上記式により、それぞれのスキュー値のうち絶対値が最大となるスキュー値を求めることができ、当該スキュー値が最小となる曲げ方向を計算により求めることができる。本発明のマルチコア光ファイバは、当該曲げ方向に曲げられるので、スキューの悪化を抑制することができる。従って、スキューの小さな光通信を行うことができる。
　また、上記マルチコア光ファイバは、前記特定の曲げ方向に曲がり易いことが好ましい。
　マルチコア光ファイバがスキューの最大値が最小となる方向に曲がり易いため、マルチコア光ファイバの曲げの方向を然程意識せずとも、マルチコア光ファイバを当該方向に曲げることができる。
　また、前記特定の曲げ方向に印が付与されていることが好ましい。
　このような印が付与されることで、マルチコア光ファイバを敷設する際にどの方向にマルチコア光ファイバを曲げるべきか容易に把握することができる。
　このように印が付与される場合には、前記印は、前記クラッド内に位置し、前記クラッドの屈折率と異なる屈折率のマーカーとされることが好ましい。
　また、本発明のマルチコア光ファイバの他の側面は、複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を備え、以下を特徴とするものである。
　すなわち、前記複数のコアは互いの相対的位置が変わらぬ状態で前記クラッドの中心軸の周りを螺旋状にθ１からθ２の角度で連続的に回転し、前記複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓが下記式で示され、前記複数のコアにおける前記一対のコアの全ての組み合わせにおいて前記スキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向に曲げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
（ただし、０度≦θ１＜θ２＜３６０度であり、ｉはｍ又はｎであり、前記クラッドの中心から径方向に延在し前記複数のコアとの相対的位置が前記クラッドの長手方向に沿って一定とされる軸をｘ軸とし、当該ｘ軸と直交する径方向に延在する軸をｙ軸とする場合に、θは曲げ方向とｘ軸とがなす角度であり前記クラッドの長手方向に沿ってθ１からθ２まで連続的に変化し、（ｘｍ，ｙｍ）は前記一対のコアのうち一方のコアの座標であり、（ｘｎ，ｙｎ）は前記一対のコアのうち他方のコアの座標であり、Ｌはマルチコア光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、Ｎ１ｍは前記一対のコアのうち一方のコアの群屈折率であり、Ｎ１ｎは前記一対のコアのうち他方のコアの群屈折率であり、Ｒｂは曲げ半径であり、Ｂ１は前記コアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２は前記コアにおける異常光線に対する光弾性係数であり、Ｅはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。）
　上記の式によれば、３６０度の範囲内で捩じれを加えられたマルチコア光ファイバを曲げた状態で、一対のコアの全ての組み合わせ毎にスキュー値を求めることができる。しかも、上記式により、それぞれのスキュー値のうち絶対値が最大となるスキュー値に着目し、当該スキュー値が最小となる曲げ方向を計算により求めることができる。本発明のマルチコア光ファイバは、当該曲げ方向に曲げられるので、スキューの悪化を抑制することができ、スキューの小さな光通信を行うことができる。
　また、本発明のマルチコア光ファイバの製造方法の一側面は、複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を有するマルチコア光ファイバの製造方法であり、以下を特徴とするものである。
　すなわち、前記複数のコアとなる複数のコアロッドを前記クラッドとなるクラッドロッドで囲まれるように配置する場合における前記複数のコアロッドの配置位置に基づいて、前記複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓを下記式で求め、前記複数のコアにおける前記一対のコアの全ての組み合わせにおけるスキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向を求める計算工程と、前記複数のコアロッドを前記配置位置に配置する配置工程と、前記配置位置に配置された前記複数のコアロッド及び前記クラッドロッドから成る母材を捩じれを加えずに線引きする線引工程と、を備える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
（ただし、ｉはｍ又はｎであり、前記クラッドの中心から所定の径方向をｘ軸とし当該ｘ軸と直交する径方向をｙ軸とする場合に、θは曲げ方向とｘ軸とがなす角度であり、（ｘｍ，ｙｍ）は前記一対のコアのうち一方のコアの座標であり、（ｘｎ，ｙｎ）は前記一対のコアのうち他方のコアの座標であり、Ｌはマルチコア光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、Ｎ１ｍは前記一対のコアのうち一方のコアの群屈折率であり、Ｎ１ｎは前記一対のコアのうち他方のコアの群屈折率であり、Ｒｂは曲げ半径であり、Ｂ１は前記コアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２は前記コアにおける異常光線に対する光弾性係数であり、Ｅはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。）
　このようなマルチコア光ファイバの製造方法によれば、製造されるマルチコア光ファイバのそれぞれのスキューの最大値が最小となる特定の曲げ方向を把握して、当該マルチコア光ファイバを製造することができる。従って、製造されるマルチコア光ファイバを当該特定の曲げ方向に容易に曲げることができ、スキューの悪化を抑制することができる。
　また、前記特定の曲げ方向に前記マルチコア光ファイバを曲げた状態での当該スキュー値Ｓの大きさが最小となるように前記複数のコアロッドを配置することが好ましい。
　前記計算工程では、特定の曲げ方向に加えて、マルチコア光ファイバを特定の曲げ方向に曲げた状態でのスキュー値を把握することができる。従って、マルチコア光ファイバを曲げた状態でのスキュー値が小さくなるように複数のコアの配置とすることで、製造されるマルチコア光ファイバのスキュー値をより抑制することができる。
　前記配置工程において、前記クラッドロッドの中心を基準として、前記特定の曲げ方向に前記クラッドと異なる屈折率を有するマーカーを前記クラッドで囲まれるように配置することが好ましい。
　また、前記線引工程において、前記計算工程から求められる前記特定の曲げ方向が所定の方向を向くように前記母材を紡糸炉に配置することが好ましい。
　線引工程において、母材を上記方向を向かせて配置することにより、製造されるマルチコア光ファイバにおけるスキュー値Ｓの絶対値の最大値が最小となる曲げ方向を容易に把握することができる。
　また、本発明のマルチコア光ファイバの製造方法の他の側面は、複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を有するマルチコア光ファイバの製造方法であり、以下を特徴とするものである。
　すなわち、前記複数のコアとなる複数のコアロッドを前記クラッドとなるクラッドロッドで囲まれるように配置する場合における前記複数のコアロッドの配置位置に基づいて、前記複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓを下記式で求め、前記複数のコアにおける前記一対のコアの全ての組み合わせにおけるスキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向を求める計算工程と、前記複数のコアロッドを前記配置位置に配置する配置工程と、前記配置位置に配置された前記複数のコアロッド及び前記クラッドロッドから成る母材をθ１からθ２の角度で連続的に捩じれを加えながら線引きする線引工程と、を備える。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
（ただし、０度≦θ１＜θ２＜３６０度であり、ｉはｍ又はｎであり、前記クラッドの中心から所定の径方向に延在し前記複数のコアとの相対的位置が前記クラッドの長手方向に沿って一定とされる軸をｘ軸とし、当該ｘ軸と直交する径方向に延在する軸をｙ軸とする場合に、θは曲げ方向とｘ軸とがなす角度であり前記クラッドの長手方向に沿ってθ１からθ２まで連続的に変化し、（ｘｍ，ｙｍ）は前記一対のコアのうち一方のコアの座標であり、（ｘｎ，ｙｎ）は前記一対のコアのうち他方のコアの座標であり、Ｌはマルチコア光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、Ｎ１ｍは前記一対のコアのうち一方のコアの群屈折率であり、Ｎ１ｎは前記一対のコアのうち他方のコアの群屈折率であり、Ｒｂは曲げ半径であり、Ｂ１は前記コアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２は前記コアにおける異常光線に対する光弾性係数であり、Ｅはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。）
　このようなマルチコア光ファイバの製造方法によれば、３６０度の範囲内で捩じれが加えられて製造されるマルチコア光ファイバのそれぞれのスキューの最大値が最小となる特定の曲げ方向を把握して、当該マルチコア光ファイバを製造することができる。従って、製造されるマルチコア光ファイバを当該特定の曲げ方向に容易に曲げることができ、スキューの悪化を抑制することができる。
　この場合、製造される前記マルチコア光ファイバが特定の曲げ方向に曲げられた状態で、前記スキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となるように捩じれの角度が定められることが好ましい。
　このような範囲で捩じれが加えられることで、製造されるマルチコア光ファイバにおいて、スキューをより小さくすることができる。
　以上のように、本発明によれば、非直線的に設置される場合においても、スキューが悪化することを抑制するマルチコア光ファイバ、及び、マルチコア光ファイバの製造方法が提供される。
本発明の第１実施形態に係るマルチコア光ファイバの様子を示す図である。 図１のマルチコア光ファイバが曲がっている様子を示す図である。 図１のマルチコア光ファイバおける曲げ半径と一対のコア間の単位長さ当たりのスキュー値との関係を示す図である。 マルチコア光ファイバの曲げ方向と単位長さ当たりのスキュー値との関係を示す図である。 マルチコア光ファイバのそれぞれの群屈折率を互いに変えた場合の曲げ方向と単位長さ当たりのスキュー値との関係を示す図である。 図１のマルチコア光ファイバを製造する工程を示すフローチャートである。 準備工程で準備されるコアロッド、クラッドロッドを示す図である。 配置工程後の様子を示す図である。 一体化工程後の様子を示す図である。 線引工程の様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るマルチコア光ファイバの様子を示す図である。 特定の曲げ方向に曲がり易いマルチコア光ファイバを示す図である。 マルチコア光ファイバテープ心線の例を示す図である。 特定の曲げ方向に印が付加されたマルチコア光ファイバを示す図である。 特定の曲げ方向にマーカーが付加されたマルチコア光ファイバを示す図である。 曲げ径とスキュー値との関係を示す図である。 理論上のスキュー値と実測によるスキュー値との整合性を示す図である。
　以下、本発明に係るマルチコア光ファイバの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、それぞれの図に記載のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。
　（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係るマルチコア光ファイバの様子を示す図である。図１に示すように、本実施形態のマルチコア光ファイバ１は、複数のコア１０～１６と、それぞれのコア１０～１６の外周面を隙間なく囲むクラッド２０と、クラッド２０の外周面を被覆する内側保護層３１と、内側保護層３１の外周面を被覆する外側保護層３２と、を備える。
　本実施形態においては、コアの数が全体で７つとされ、クラッド２０の中心軸に沿って１つのコア１０が配置されると共に、この１つのコア１０の周りに複数のコア１１～１６が等間隔で配置されている。こうして、中心のコア１０と外周側のそれぞれのコア１１～１６とが三角格子状に配置されている。従って、それぞれのコア１０～１６同士の中心間距離は、互いに等しくされている。このように配置された複数のコア１０～１６は、クラッド２０の中心軸に対して対称とされている。つまり、マルチコア光ファイバ１をクラッド２０の中心軸の周りに所定の角度回転させた場合に、外周側のそれぞれのコア１１～１６の回転後における位置は、回転前における外周側の他のコア１２の位置となる。また、中心に配置されたコア１０は、マルチコア光ファイバ１を中心軸の周りに回転させても動かない。このようにそれぞれのコア１０～１６がクラッド２０の中心軸に対して対称となる位置に配置されることにより、それぞれのコア１１、１２の配置による光学的性質を均質にすることができる。また、本実施形態のマルチコア光ファイバ１には捩じれが加えら得ておらず、複数のコア１０～１６はクラッド２０が直線状とされる場合に直線状となる。
　このマルチコア光ファイバ１を構成するそれぞれの部材の大きさは、特に限定されるわけではないが、クラッド２０の直径は、例えば、１４０μｍとされ、内側保護層３１の外径は、例えば、２０５μｍとされ、外側保護層３２の外径は、例えば、２６５μｍとされる。また、それぞれのコア１１、１２の中心間距離は、特に限定されないが、例えば、３９μｍとされている。
　そして、本実施形態においては、互いに隣り合うそれぞれのコアの伝搬定数が互いに異なるようにされている。例えば、互いに隣り合うコアの直径が互いに－５％～５％異なるようにされたり、クラッド２０に対するコアの比屈折率差が互いに隣り合うコア同士で－５％～５％異なるようにされている。このように互いに隣り合うコアの直径や比屈折率差が、僅かに異なっていても、それぞれのコア１０～１６を伝播する光にしてみれば、それぞれのコアの状態は殆ど変わらず、略同等の光学特性となる。一方、このように互いに隣り合うコアの直径や比屈折率差が僅かに異なることにより、互いに隣り合うコアのクロストークを抑制することができる。
　次にマルチコア光ファイバ１のスキューの抑制について説明する。
　モードの群遅延ｔは、電磁界のエネルギーが完全にコア内に閉じ込められている時、下記式（１）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
ただし、Ｌは光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、βはコアの伝搬定数であり、ｋは真空中の光の波数であり、Ｎ１はコアの群屈折率である。
　従って、一般的なシングルコアの光ファイバの場合、一方の光ファイバの郡遅延をｔ１とし、他方の光ファイバの郡遅延をｔ２とし、一方の光ファイバのコアの群屈折率をＮ１ｉとし、他方の光ファイバのコアの群屈折率をＮ１ｊとする場合、２つの光ファイバ間のスキュー値Ｓは、下記式（２）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
　図２は、図１に示すマルチコア光ファイバ１が曲げられた様子を示す図である。なお、図２では内側保護層３１及び外側保護層３２が省略されている。ここで、図１に示されるように、クラッド２０の中心から所定の径方向をｘ軸とし、ｘ軸と直交する径方向をｙ軸とし、マルチコア光ファイバが曲げられる方向とｘ軸とがなす角度をθとする。この様にｘ軸、ｙ及びθを定義すると、図２のようにマルチコア光ファイバ１が曲げられる場合、θは１８０°となる。
　このようにマルチコア光ファイバ１が曲げられた場合、コア１０～１６のうちの特定のコアｍの実効的な伝搬定数β’ｍは、下記式（３）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
ただし、βｍは直線状態におけるコアｍの伝搬定数であり、ｘｍ、ｙｍはコアｍの座標位置であり、Ｒｂはマルチコア光ファイバの曲げ半径である。
　よって、曲げられた状態にあるマルチコア光ファイバ１のコアｍの実効的な群屈折率Ｎ'１ｍは、コアｍの群屈折率をＮ１ｍとする場合、式（１）と式（３）とから、下記式（４）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
　すなわち、曲げ半径が一定で曲げられた状態にあるマルチコア光ファイバ１のコアｍとコアｍ以外の他特定のコアｎとの間のスキューは、下記式（５）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
ただし、ｘｎ、ｙｎはコアｎの座標位置であり、Ｎ１ｎはコアｎの群屈折率であり、Ｎ'１ｎはコアｎの実効的な群屈折率をである。
　さらに、曲げ応力による光弾性効果の影響を考慮する。マルチコア光ファイバ１が曲げられる場合において、曲げ応力に起因する光弾性によるコアの屈折率の変化量Δｎｓは下記式（６．１）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
ただし、ｎｓは応力が印加される状態でのコアの屈折率を示し、ｎ１は応力が印加されない状態でのコアの屈折率を示し、ｚ軸を光ファイバの長手方向にとると、σｘ，σｙ，σｚはコアにかかる応力のｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向における大きさを示し、Ｂ１はそれぞれのコアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２はそれぞれのコアにおける異常光線に対する光弾性係数である。Ｂ１，Ｂ２は、材料により定まる係数であるため、コアの位置や構造により変化しない。従って、Ｂ１，Ｂ２は、いずれのコアにおいても同じ値である。なお、石英の場合、Ｂ１は４．２２×１０－６であり、Ｂ２は０．６５×１０－６［ＭＰａ－１］である。
　ここで、上記式（６．１）を群屈折率に置き換えて書き直すと、コアの群屈折率の変化量ΔＮｓは下記式（６．２）となる。ここで、N=n-λ(dn/dλ)の関係であるが、λ(dn/dλ)の項は無視しても問題ないため無視した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
　ここで、σｘ，σｙ，σｚは下記式（７）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
ただし、εｘ、εｙ、εｚは、それぞれ曲げによるコアのｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向における歪の大きさを示す。この歪は圧縮や伸長等である。
　ガラスのような等方性媒質の場合、各弾性定数テンソルは、下記式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
ただし、Ｅはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。なお、合成石英ガラスの場合、Ｅは７６［ＧＰａ］であり、νは０．１６４である。
　マルチコア光ファイバが曲げられる場合ｘ軸方向及びｙ軸方向の歪は無視できるほど小さいのでεｘ、εｙを０とし、マルチコア光ファイバの曲げによるｚ方向の伸び歪みを考えると、εｚは下記式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
ただし、Ｌはマルチコア光ファイバが直線状態におけるコアの長さであり、ΔＬはマルチコア光ファイバが曲げられることによるコアの伸びである。
　そこで、マルチコア光ファイバ１が曲げられる場合の各コアのεｚは下記式（８）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
　よって、式（７）と式（８）とから、マルチコア光ファイバ１が曲げられる場合にコアにかかる応力の各方向における大きさは下記式（９）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
　従って、式（６）から、曲げ応力による屈折率変化量は下記式（１０）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
　式（４）と式（１０）とから、光弾性効果を考慮したコアｍ実効群屈折率Ｎ''１ｍは下記式（１１）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
　よって、マルチコア光ファイバ１におけるコアｍの群遅延ｔｍは下記式（１２）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
　コアｎについても同様の式が成り立つため、式（５）および式（１２）から、コアｍとコアｎとのスキュー値Ｓは、ｉをｍ又はｎとして、下記式（１３）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
　式（１３）で示されるスキュー値は、マルチコア光ファイバ１のコア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせにおいて求めることができる。そこで、コア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせのそれぞれにおいてスキュー値Ｓを求めて、それぞれのスキュー値Ｓのうち絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値に着目する。そして、マルチコア光ファイバ１をθ方向に曲げる場合に、着目した当該スキュー値Ｓの大きさが最小となるθの方向を特定の曲げ方向とする。従って、この特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバ１を曲げることで、絶対値が最大のスキューを抑えることができ、スキュー値Ｓの標準偏差を小さくすることができる。つまり、マルチコア光ファイバ１は、複数のコア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせにおいてスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向に曲げられて使用されるのである。
　次に、式（１３）を用いて、図１のマルチコア光ファイバ１における一対のコアのスキュー値Ｓを具体的に求める。図３は、図１のマルチコア光ファイバ１おける曲げ半径と一対のコア間の単位長さ当たりのスキュー値Ｓとの関係を示す図である。図３では、マルチコア光ファイバ１のコア１１とコア１４とのスキュー値Ｓ、コア１１とコア１３とのスキュー値Ｓ、コア１１とコア１２とのスキュー値Ｓについて示している。なお、図３を作成するにあたり、曲げ方向はｘ軸方向、すなわちθ=０とした。また、一対のコアの群屈折率Ｎ１ｍ、Ｎ１ｎを同じ値とした。つまり、マルチコア光ファイバ１が直線状態の場合にスキュー値Ｓがゼロとなるようにした。図３から分かる通り、曲げ半径が小さくなるほどスキュー値Ｓが大きく、曲げ半径が小さい領域ではスキュー値Ｓが急激に大きくなることが分かる。従って、マルチコア光ファイバが直線状態におけるスキュー値が小さくなるように、各コアの群屈折率、すなわち伝搬定数を適正化するだけでは、マルチコア光ファイバが曲げられて敷設される場合に、スキュー値が悪化することとなる。そのため、上記のように、式（１３）で示されるそれぞれのスキュー値Ｓのうち絶対値が最大となるスキュー値Ｓが最小となるθの方向、すなわち特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバ１を曲げることで、スキュー値Ｓを抑制することができる。
　ここで、図１のマルチコア光ファイバ１のうち、コア１０、コア１１、コア１４の３つのコアのみを有するマルチコア光ファイバについて検討する。
　図４は、このような３つのコアを有するマルチコア光ファイバの曲げ方向θと単位長さ当たりのスキュー値Ｓとの関係を示す図である。なお、図４では、それぞれのコアの群屈折率Ｎ１ｍを互いに同じ値としている。図４より、θ＝９０°，２７０°の場合、すなわちｙ軸の方向に曲げる場合にスキュー値が０となることが分かる。従って、このようなマルチコア光ファイバはθ＝９０°，２７０°となる特定の曲げ方向に曲げて敷設する。
　図５は、上記３つのコアを有するマルチコア光ファイバのそれぞれの群屈折率Ｎ１ｍを互いに異なる値とする場合の曲げ方向θと単位長さ当たりのスキュー値Ｓとの関係を示す図である。図５の例では、コア１０の群屈折率をＮ１１０とし、コア１１の群屈折率をＮ１１１とし、コア１４の群屈折率をＮ１１４とする場合に、Ｎ１１４＞Ｎ１１０＞Ｎ１１１とされている。図５に示すように、本例では、θ＝１８０°でスキュー値Ｓは最大となり、θ＝０°においてそれぞれのスキュー値Ｓが最小となる。それぞれのスキュー値Ｓのうち絶対値が最大となるスキュー値は、コア１１とコア１４とのスキューであり、θ＝０°において、コア１１とコア１４とのスキュー値Ｓが最小となる。従って、本例におけるマルチコア光ファイバはθ＝０となる特定の曲げ方向に曲げられて敷設される。なお、本例では、他のスキューもθ＝０°で最小となる。
　以上説明したように本実施形態のマルチコア光ファイバ１は、それぞれのスキュー値のうち絶対値が最大となるスキュー値が最小となる特定の曲げ方向が計算により求められて、当該特定の曲げ方向に曲げられるので、スキューの悪化を抑制することができる。従って、スキューの小さな光通信を行うことができる。
　次に、マルチコア光ファイバ１の製造方法について説明する。
　図６は、マルチコア光ファイバ１の製造方法を示すフローチャートである。図６に示すように、マルチコア光ファイバ１の製造方法は、準備工程Ｐ１、計算工程Ｐ２、配置工程Ｐ３、一体化工程Ｐ４、線引工程Ｐ５を主な工程として備える。
　＜準備工程Ｐ１＞
　図７は、本工程で準備されるコアロッドとクラッドロッドとを示す図である。本実施形態では、マルチコア光ファイバのコアの数が７つとされるため、７本のコアロッド１０ｒ～１６ｒを準備する。それぞれのコアロッド１０ｒ～１６ｒは概ね円柱状の形状をしている。また、それぞれのコアロッド１０ｒ～１６ｒはコア１０～１６となるものであるため、コアロッド１０ｒ～１６ｒはコア１０～１６と同様の材料から成る。従って、それぞれのコア１０～１６の屈折率が互いに異なる場合には、コアロッド１０ｒ～１６ｒの屈折率も互いに異なり、それぞれのコア１０～１６の直径が互いに異なる場合には、コアロッド１０ｒ～１６ｒの直径も互いに異なる。なお、それぞれのコアロッド１０ｒ～１６ｒは、クラッド２０の一部となる図示しないガラス膜で被覆されている。
　クラッドロッド２０ｒは、概ねコアロッドと同じ長さであり、概ね円柱状の形状をしている。また、クラッドロッド２０ｒには、それぞれのコアロッド１０ｒ～１６ｒを挿入するための貫通孔１０ｈ～１６ｈが形成されている。クラッドロッド２０ｒはクラッド２０となるため、クラッドロッド２０ｒは、クラッドと同様の材料から成る。
　＜計算工程Ｐ２＞
　本工程では、準備したコアロッド１０ｒ～１６ｒをクラッドロッド２０ｒのそれぞれの貫通孔１０ｈ～１６ｈに挿入してマルチコア光ファイバ１を製造した場合を想定する。そして、上式（１３）を用いて、一対のコアのスキュー値Ｓを求める。本工程では、一対のコアの全ての組み合わせについてスキュー値Ｓを求める。従って、上記のようにコアロッド１０ｒ～１６ｒをそれぞれの貫通孔１０ｈ～１６ｈ内に配置してマルチコア光ファイバ１を製造した場合において、複数のコア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせにおいてスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となるマルチコア光ファイバ１の特定の曲げ方向をコアロッド１０ｒ～１６ｒとクラッドロッド２０ｒとの組において把握することができる。
　また、この特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバを曲げた状態でのスキュー値Ｓの絶対値の最大値を求めることができる。この最大値が大きい場合には、少なくとも一部のコアロッドの配置位置を変えても良い。具体的には、コアロッド１０ｒ～１６ｒと貫通孔１０ｈ～１６ｈとを所定の組み合わせとする場合に、上記特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバを曲げた状態において、絶対値が最大である当該スキュー値Ｓの大きさを求める。また、コアロッド１０ｒ～１６ｒと貫通孔１０ｈ～１６ｈとを他の組み合わせとする場合に、上記特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバを曲げた状態において、絶対値が最大である当該スキュー値Ｓの大きさを求める。そして特定の方向に曲げる場合のスキュー値Ｓの大きさが最小となるように複数のコアロッド１０ｒ～１６ｒと貫通孔１０ｈ～１６ｈとの組み合わせを決定する。なお、本工程のように複数のコアロッド１０ｒ～１６ｒと貫通孔１０ｈ～１６ｈとの組み合わせを決定しなくても良いが、スキューを低減する観点から、上記のように組み合わせを決定することが好ましい。
　＜配置工程Ｐ３＞
　図８は、配置工程Ｐ３後の様子を示す図である。本工程では、図８に示すように、コアロッド１０ｒ～１６ｒをクラッドロッド２０ｒの貫通孔１０ｈ～１６ｈにそれぞれ挿入する。このとき計算工程で決定されたコアロッド１０ｒ～１６ｒと貫通孔１０ｈ～１６ｈとの組み合わせに基づいて、コアロッド１０ｒ～１６ｒを貫通孔１０ｈ～１６ｈにそれぞれ挿入することが好ましい。こうしてそれぞれのコアロッド１０ｒ～１６ｒが配置された状態となる。
　＜一体化工程Ｐ４＞
　図９は、一体化工程Ｐ４後の様子を示す図である。図９に示すように、本工程では、クラッドロッド２０ｒ及びコアロッド１０ｒ～１６ｒの組を加熱してクラッドロッド２０ｒとコアロッド１０ｒ～１６ｒとを一体化する。
　具体的には、クラッドロッド２０ｒと、当該クラッドロッド２０ｒの貫通孔１０ｈ～１６ｈに挿入されたコアロッド１０ｒ～１６ｒとが溶融炉に配置され加熱がなされる。この加熱によりクラッドロッド２０ｒが収縮しそれぞれの貫通孔１０ｈ～１６ｈの直径が小さくなり、貫通孔１０ｈ～１６ｈにおける、コアロッド１０ｒ～１６ｒとクラッドロッド２０ｒの隙間が埋まる。こうして、図９に示すように、クラッドロッド２０ｒとコアロッド１０ｒ～１６ｒの組とが一体とされてマルチコア光ファイバ用母材１ｐとされる。なお、上記計算工程Ｐ２において、複数のコア１０～１６における一対のコアの組み合わせのうちスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向をマルチコア光ファイバ用母材１ｐにおいて把握することができる。
　＜線引工程Ｐ５＞
　図１０は、線引工程Ｐ５の様子を示す図である。まず、線引工程Ｐ５を行う準備段階として、クラッドロッド２０ｒとコアロッド１０ｒ～１６ｒの組から成るマルチコア光ファイバ用母材１ｐを紡糸炉１１０に設置する。このとき上記計算工程Ｐ２において、複数のコア１０～１６における一対のコアの組み合わせのうちスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向が所定の方向を向くようにマルチコア光ファイバ用母材１ｐを紡糸炉１１０に配置する。
　次に、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、マルチコア光ファイバ用母材１ｐを加熱する。このときマルチコア光ファイバ用母材１ｐの下端は、例えば２０００℃に加熱され溶融状態となる。そして、マルチコア光ファイバ用母材１ｐからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。そして、線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、コアロッド１０ｒ～１６ｒがコア１０～１６となり、クラッドロッド２０ｒがクラッド２０となることで、複数のコア１０～１６とクラッド２０とから構成されるマルチコア光ファイバ素線となる。その後、このマルチコア光ファイバ素線は、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置１２０に入る際、マルチコア光ファイバ素線の温度は、例えば１８００℃程度であるが、冷却装置１２０を出る際には、マルチコア光ファイバ素線の温度は、例えば４０℃～５０℃となる。
　このとき本実施形態ではマルチコア光ファイバ素線に捩じれを加えない。つまり、本実施形態では、捩じれを加えずに線引きを行うのである。このため、線引きされるマルチコア光ファイバ素線には捩じれが加えられず、複数のコア１０～１６は、クラッド２０が直線状とされる場合に直線状とされる。
　冷却装置１２０から出たマルチコア光ファイバ素線は、内側保護層３１となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して内側保護層３１が形成される。次にマルチコア光ファイバは、外側保護層３２となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３３を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３４を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して外側保護層３２が形成され、図１に示すマルチコア光ファイバ１となる。
　そして、マルチコア光ファイバ１は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。
　こうして図１に示すマルチコア光ファイバ１が製造される。
　以上説明したように本実施形態のマルチコア光ファイバの製造方法によれば、それぞれのスキュー値Ｓの最大値が最小となる特定の曲げ方向を把握してマルチコア光ファイバを製造することができる。従って、製造されるマルチコア光ファイバを当該特定の曲げ方向に容易に曲げることができ、スキューの悪化を抑制することができる。
　本工程では、複数のコア１０～１６における一対のコアの組み合わせのうちスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向が所定の方向を向くようにマルチコア光ファイバ用母材１ｐを紡糸炉１１０に配置するため、出来あがるマルチコア光ファイバにおいて、当該特定の曲げ方向を容易に把握することができる。
　（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態について図１１を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
　図１１は、本実施形態のマルチコア光ファイバを示す図である。本実施形態のマルチコア光ファイバは、捩じれが加えられている点において、第１実施形態のマルチコア光ファイバ１と異なる。具体的には、マルチコア光ファイバ１は、複数のコア１０～１６が互いの相対的位置が変わらぬ状態でクラッド２０の中心軸の周りを螺旋状にθ１からθ２の角度で連続的に回転するように、捩じれが加えられている。ただし、０度≦θ１＜θ２＜３６０度とされる。従って、マルチコア光ファイバ１は、所定の長さ毎に（θ２－θ１）の角度で一方の回転方向と他方の回転方向の捩じれが繰り返されている。
　ここで、本実施形態におけるｘ軸をクラッド２０の中心から所定の径方向に延在し複数のコア１０～１６との相対的位置がクラッド２０の長手方向に沿って一定とされる軸とする。この場合、図１１に示すように、ｘ軸、ｙ軸を基準とすると、マルチコア光ファイバ１の捩じれに伴い、ｘ軸とθ１の角度をなす曲げ方向から、ｘ軸とθ２の角度をなす破線で示す曲げ方向に変化することになる。
　この場合、捩じれを考慮すると式（１３）は、下記式（１４）のように変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025
ただし、上記のように０度≦θ１＜θ２＜３６０度であり、θはθ１からθ２まで連続的に変化する。
　式（１４）で示されるスキュー値は、本実施形態のマルチコア光ファイバ１のコア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせにおいて求めることができる。そこで、コア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせのそれぞれにおいてスキュー値Ｓを求めて、それぞれのスキュー値Ｓのうち絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値に着目する。そして、マルチコア光ファイバ１を曲げる場合に、着目した当該スキュー値Ｓの大きさが最小となる方向を特定の曲げ方向とする。このことは、ｘ軸とそれぞれのコア１０～１６との相対的な位置を定めた後においては、着目した当該スキュー値Ｓの大きさが最小となるθ１，θ２を求めることに他ならない。こうして求めた特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバ１を曲げることで、絶対値が最大のスキューを抑えることができ、スキュー値Ｓの標準偏差を小さくすることができる。つまり、本実施形態においても、マルチコア光ファイバ１は、複数のコア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせにおいてスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向に曲げられて使用される。
　このようなマルチコア光ファイバ１を製造するには次のようにすればよい。
　すなわち、第１実施形態の計算工程Ｐ２において、準備したコアロッド１０ｒ～１６ｒをクラッドロッド２０ｒのそれぞれの貫通孔１０ｈ～１６ｈに挿入してマルチコア光ファイバ１を製造した場合を想定する。このとき、θ１からθ２の角度で連続的に捩じれが加えられてマルチコア光ファイバ１が製造される前提とする。そして、上式（１４）を用いて、一対のコアのスキュー値Ｓを求める。本実施形態の本工程においても、一対のコアの全ての組み合わせについてスキュー値Ｓを求める。従って、捩じれを加えてマルチコア光ファイバ１を製造した場合において、複数のコア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせにおいてスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となるマルチコア光ファイバ１の特定の曲げ方向をコアロッド１０ｒ～１６ｒとクラッドロッド２０ｒとの組において把握することができる。
　また、第１実施形態の場合と同様に、この特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバを曲げた状態でのスキュー値Ｓの絶対値の最大値を求めることができるので、最大値に応じて少なくとも一部のコアロッドの配置位置を変えて、特定の方向に曲げる場合のスキュー値Ｓの大きさが最小となるように複数のコアロッド１０ｒ～１６ｒと貫通孔１０ｈ～１６ｈとの組み合わせを決定しても良い。
　また、特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバを曲げた状態でのスキュー値Ｓの絶対値の最大値が小さくなるように捩じれの角度（θ２-θ１）を定めても良い。
　そして、第１実施形態の線引工程Ｐ５において、（θ２－θ１）の角度でマルチコア光ファイバ素線に連続的に捩じれを加えながら線引きする。こうして、図１１に示すように複数のコア１０～１６がクラッド２０の中心軸の周りを螺旋状に（θ２－θ１）の角度で連続的に回転するように捩じれが加えられたマルチコア光ファイバ１を得る。
　以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　例えば、コアの数や配置は上記実施形態に限らず適宜変更することが出来る。以下に上記実施形態の変形例を示す。なお、下記変形例を説明するにあたり、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
　図１に示すように、上記実施形態のマルチコア光ファイバ１の断面における形状は、クラッド２０、内側保護層３１、外側保護層３２のそれぞれで円形とされる。従って、マルチコア光ファイバ１はどの方向に曲げる場合であっても同様に曲がり易さを有している。しかし、マルチコア光ファイバ１は、スキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向に曲がり易い構成を有することが好ましい。図１２は、このように特定の曲げ方向に曲がり易いマルチコア光ファイバを示す図である。図１２に示す通り、本変形例のマルチコア光ファイバは、クラッド２０、内側保護層３１、外側保護層３２が楕円形である点において、第１実施形態のマルチコア光ファイバ１と異なる。本実施形態では、上記楕円の短軸方向すなわち図１２で示すｙ軸方向がスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向であるとする。この場合、短軸方向と特定の曲げ方向が一致するため、マルチコア光ファイバは、特定の曲げ方向に曲がり易い。従って、本変形例のマルチコア光ファイバによれば、特定の曲げ方向を然程意識せずとも、マルチコア光ファイバを適切に特定の曲げ方向に曲げることができる。なお、本変形例の場合には第２実施形態のような捩じれが加えられないことが好ましい。
　このように適切に特定の曲げ方向に曲げることができる構成として、光ファイバテープ心線とすることもできる。図１３は、マルチコア光ファイバテープ心線の例を示す図である。図１３に示すマルチコア光ファイバテープ心線は、複数の第１実施形態のマルチコア光ファイバ１が基材４１上に配置されテープ４２によりバンドルされている。この基材４１とテープ４２の作用により、それぞれのマルチコア光ファイバ１は、ｙ軸方向に曲がり易い。従って、それぞれのマルチコア光ファイバ１において、複数のコアにおける一対のコアの全ての組み合わせにおいてスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアのスキュー値が最小となる特定の曲げ方向がｙ軸方向であれば良い。このような構成によってもマルチコア光ファイバ１を特定の曲げ方向に容易に曲げることができる。
　また、特定の曲げ方向に曲がり易いマルチコア光ファイバとしては、鋼線を保護層内に設けたり、クラッドの断面の形状をＤ型にすることが挙げられる。
　また、当該特定の曲げ方向に外部から視認可能な印が付加されていても良い。図１３は、特定の曲げ方向に印が付加されたマルチコア光ファイバ１の変形例を示す図である。スキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向が図１３におけるθで示される方向であるとする。この場合に、外側保護層３２に外周面に当該特定の曲げ方向を示す印３３が付加されることで、マルチコア光ファイバの使用者は容易に特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバを曲げることができる。しかも、マルチコア光ファイバを敷設する際に目視可能なため取り扱いが容易である。
　このような印は、マルチコア光ファイバの外側に付加される場合のみでは無い。図１５は、特定の曲げ方向にマーカーが付加されたマルチコア光ファイバを示す図である。図１５のマルチコア光ファイバにおいても図１３の変形例で示した方向が特定の曲げ方向であるとする。本例では、クラッド２０の外周面の内側において、クラッド２０の中心を基準とする特定の曲げ方向に、クラッドと異なる屈折率を有するマーカー２１が配置される。このようにマーカー２１を配置するには、配置工程Ｐ３において、クラッドロッド２０ｒの中心を基準として、特定の曲げ方向にクラッド２０と異なる屈折率を有するマーカーをクラッドロッド２０ｒで囲まれるように配置すればよい。
　また、上記実施形態におけるマルチコア光ファイバ１の製造方法では、クラッドロッド２０ｒに複数の貫通孔１０ｈ～１６ｈが形成される構成とされたが、例えば、クラッドロッド２０ｒの代わりにクラッド２０の一部となるクラッド管とクラッド２０の他の一部となる複数のクラッドロッドを準備して、クラッド管の貫通孔内に、コアロッド１０ｒ～１６ｒ及び複数のクラッドロッドを配置して、一体化しても良い。
　また、上記実施形態では、一体化工程Ｐ４を備えていたが、一体化工程Ｐ４を経ずに、クラッドロッド２０ｒのそれぞれの貫通孔１０ｈ～１６ｈ内にコアロッド１０ｒ～１６ｒが挿入された状態で、一体化せずに線引工程Ｐ５を行って、コアロッド１０ｒ～１６ｒとクラッドロッド２０ｒとの組をマルチコア光ファイバ用母材として、コアロッド１０ｒ～１６ｒとクラッドロッド２０ｒとを一体化しながら線引きを行っても良い。
　以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
　図１に示すマルチコア光ファイバ１を作成した。マルチコア光ファイバ１の長さを２００ｍとし、マルチコア光ファイバに捩じれが入らないようにした。そして、複数のコア１０～１６における一対のコアの全ての組み合わせにおいてスキュー値Ｓの絶対値が最大である一対のコアの当該スキュー値Ｓを測定した。このとき、当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向にマルチコア光ファイバ１を曲げて、曲げ径毎にスキュー値Ｓを測定した。その結果を図１６に示す。図１６に示すようにスキュー値Ｓは曲げ径に依存することが確認できた。
　次に式（１３）で求められるスキュー値Ｓと実測によるスキュー値とが整合しているか否かを確かめた。図１７では、すべてのコアの組み合わせのスキュー値について、式（１３）で求めた場合と実測による場合の双方を１つの点でプロットして、横軸を実測値とし、縦軸を計算によるスキュー値としている。ここでのマルチコア光ファイバは、全長にわたって捩じれなく、任意のθ方向に曲げられるようにした。曲げ径Ｒは、Ｒ＝４５、７５、１５５、１９２ｍｍ、それぞれの径について比較した。その結果を図１７に示す。図１７に示すように、式（１３）で求められるスキュー値Ｓと実測によるスキュー値とが整合する結果となった。
　以上説明したように、本発明によれば、非直線的に設置される場合においても、スキューが悪化することを抑制するマルチコア光ファイバ、及び、マルチコア光ファイバの製造方法が提供され、光通信の分野で利用することができる。
１・・・マルチコア光ファイバ
１０～１６・・・コア
２０・・・クラッド
２１・・・マーカー
３３・・・印

Claims (11)

  1. 　複数のコアと、
    　それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、
    を備え、
    　前記複数のコアは、前記クラッドが直線状とされる場合に直線状とされ、
    　前記複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓが下記式で示され、
    　前記複数のコアにおける前記一対のコアの全ての組み合わせにおいて前記スキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向に曲げられる
    ことを特徴とするマルチコア光ファイバ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    （ただし、ｉはｍ又はｎであり、前記クラッドの中心から所定の径方向をｘ軸とし当該ｘ軸と直交する径方向をｙ軸とする場合に、θは曲げ方向とｘ軸とがなす角度であり、（ｘｍ，ｙｍ）は前記一対のコアのうち一方のコアの座標であり、（ｘｎ，ｙｎ）は前記一対のコアのうち他方のコアの座標であり、Ｌはマルチコア光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、Ｎ１ｍは前記一対のコアのうち一方のコアの群屈折率であり、Ｎ１ｎは前記一対のコアのうち他方のコアの群屈折率であり、Ｒｂは曲げ半径であり、Ｂ１は前記コアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２は前記コアにおける異常光線に対する光弾性係数であり、Ｅはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。）
  2. 　前記特定の曲げ方向に曲がり易い
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
  3. 　前記特定の曲げ方向に印が付与されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコア光ファイバ。
  4. 　前記印は、前記クラッド内に位置し、前記クラッドの屈折率と異なる屈折率のマーカーとされる
    ことを特徴とする請求項３に記載のマルチコア光ファイバ。
  5. 　複数のコアと、
    　それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、
    を備え、
    　前記複数のコアは互いの相対的位置が変わらぬ状態で前記クラッドの中心軸の周りを螺旋状にθ１からθ２の角度で連続的に回転し、
    　前記複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓが下記式で示され、
    　前記複数のコアにおける前記一対のコアの全ての組み合わせにおいて前記スキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向に曲げられる
    ことを特徴とするマルチコア光ファイバ。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    （ただし、０度≦θ１＜θ２＜３６０度であり、ｉはｍ又はｎであり、前記クラッドの中心から径方向に延在し前記複数のコアとの相対的位置が前記クラッドの長手方向に沿って一定とされる軸をｘ軸とし、当該ｘ軸と直交する径方向に延在する軸をｙ軸とする場合に、θは曲げ方向とｘ軸とがなす角度であり前記クラッドの長手方向に沿ってθ１からθ２まで連続的に変化し、（ｘｍ，ｙｍ）は前記一対のコアのうち一方のコアの座標であり、（ｘｎ，ｙｎ）は前記一対のコアのうち他方のコアの座標であり、Ｌはマルチコア光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、Ｎ１ｍは前記一対のコアのうち一方のコアの群屈折率であり、Ｎ１ｎは前記一対のコアのうち他方のコアの群屈折率であり、Ｒｂは曲げ半径であり、Ｂ１は前記コアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２は前記コアにおける異常光線に対する光弾性係数であり、Ｅはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。）
  6. 　複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を有するマルチコア光ファイバの製造方法であって、
    　前記複数のコアとなる複数のコアロッドを前記クラッドとなるクラッドロッドで囲まれるように配置する場合における前記複数のコアロッドの配置位置に基づいて、前記複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓを下記式で求め、前記複数のコアにおける前記一対のコアの全ての組み合わせにおけるスキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向を求める計算工程と、
    　前記複数のコアロッドを前記配置位置に配置する配置工程と、
    　前記配置位置に配置された前記複数のコアロッド及び前記クラッドロッドから成る母材を捩じれを加えずに線引きする線引工程と、
    を備える
    ことを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    （ただし、ｉはｍ又はｎであり、前記クラッドの中心から所定の径方向をｘ軸とし当該ｘ軸と直交する径方向をｙ軸とする場合に、θは曲げ方向とｘ軸とがなす角度であり、（ｘｍ，ｙｍ）は前記一対のコアのうち一方のコアの座標であり、（ｘｎ，ｙｎ）は前記一対のコアのうち他方のコアの座標であり、Ｌはマルチコア光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、Ｎ１ｍは前記一対のコアのうち一方のコアの群屈折率であり、Ｎ１ｎは前記一対のコアのうち他方のコアの群屈折率であり、Ｒｂは曲げ半径であり、Ｂ１は前記コアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２は前記コアにおける異常光線に対する光弾性係数でありＥはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。）
  7. 　前記特定の曲げ方向に前記マルチコア光ファイバを曲げた状態での当該スキュー値Ｓの大きさが最小となるように前記複数のコアロッドを配置する
    ことを特徴とする請求項６に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
  8. 　前記配置工程において、前記クラッドロッドの中心を基準として、前記特定の曲げ方向に前記クラッドと異なる屈折率を有するマーカーを前記クラッドロッドで囲まれるように配置する
    ことを特徴とする請求項６または７に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
  9. 　前記線引工程において、前記計算工程から求められる前記特定の曲げ方向が所定の方向を向くように前記母材を紡糸炉に配置する
    ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
  10. 　複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を有するマルチコア光ファイバの製造方法であって、
    　前記複数のコアとなる複数のコアロッドを前記クラッドとなるクラッドロッドで囲まれるように配置する場合における前記複数のコアロッドの配置位置に基づいて、前記複数のコアのうち一対のコアのスキュー値Ｓを下記式で求め、前記複数のコアにおける前記一対のコアの全ての組み合わせにおけるスキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となる特定の曲げ方向を求める計算工程と、
    　前記複数のコアロッドを前記配置位置に配置する配置工程と、
    　前記配置位置に配置された前記複数のコアロッド及び前記クラッドロッドから成る母材をθ１からθ２の角度で連続的に捩じれを加えながら線引きする線引工程と、
    を備える
    ことを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    （ただし、０度≦θ１＜θ２＜３６０度であり、ｉはｍ又はｎであり、前記クラッドの中心から所定の径方向に延在し前記複数のコアとの相対的位置が前記クラッドの長手方向に沿って一定とされる軸をｘ軸とし、当該ｘ軸と直交する径方向に延在する軸をｙ軸とする場合に、θは曲げ方向とｘ軸とがなす角度であり前記クラッドの長手方向に沿ってθ１からθ２まで連続的に変化し、（ｘｍ，ｙｍ）は前記一対のコアのうち一方のコアの座標であり、（ｘｎ，ｙｎ）は前記一対のコアのうち他方のコアの座標であり、Ｌはマルチコア光ファイバの長さであり、ｃは真空中の光速であり、Ｎ１ｍは前記一対のコアのうち一方のコアの群屈折率であり、Ｎ１ｎは前記一対のコアのうち他方のコアの群屈折率であり、Ｒｂは曲げ半径であり、Ｂ１は前記コアにおける常光線に対する光弾性係数であり、Ｂ２は前記コアにおける異常光線に対する光弾性係数であり、Ｅはコアのヤング率であり、νはコアのポアソン比である。）
  11. 　製造される前記マルチコア光ファイバが特定の曲げ方向に曲げられた状態で、前記スキュー値Ｓの絶対値が最大である前記一対のコアの当該スキュー値Ｓが最小となるように捩じれの角度が定められる
    ことを特徴とする請求項１０に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
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