WO2016175209A1 - マルチコアファイバ - Google Patents

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WO2016175209A1
WO2016175209A1 PCT/JP2016/063077 JP2016063077W WO2016175209A1 WO 2016175209 A1 WO2016175209 A1 WO 2016175209A1 JP 2016063077 W JP2016063077 W JP 2016063077W WO 2016175209 A1 WO2016175209 A1 WO 2016175209A1
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core
light
mode
order
crosstalk
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PCT/JP2016/063077
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雄佑 佐々木
竹永 勝宏
晋聖 齊藤
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株式会社フジクラ
国立大学法人北海道大学
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-core fiber and is suitable for improving the degree of design freedom.
  • An optical fiber used in a currently popular optical fiber communication system has a structure in which the outer periphery of one core is surrounded by a clad, and information is transmitted by propagation of an optical signal in the core. Is done.
  • the amount of information transmitted has increased dramatically. With such an increase in the amount of information transmitted, in optical fiber communication systems, large numbers of long-distance optical communications are performed by using a large number of optical fibers such as tens to hundreds. .
  • Patent Document 1 describes an example of a multi-core fiber.
  • this multi-core fiber one core is arranged at the center of the clad, and six cores are arranged around the core arranged at the center. Since such an arrangement is a structure in which the cores can be packed in a close-packed manner, many cores can be arranged with respect to the outer diameter of a specific cladding. Further, in the multi-core fiber described in Patent Document 1, in order to suppress crosstalk of light propagating through each core, the propagation constants of light propagating through adjacent cores are different from each other.
  • a multi-core fiber in which a low refractive index layer having a refractive index lower than that of the clad is disposed so as to surround the outer peripheral surface of each core, and crosstalk is further prevented.
  • Patent Document 2 listed below describes such a multi-core fiber.
  • the multi-core fiber is viewed from the viewpoint of the refractive index, the low refractive index layer has a trench shape. Therefore, the multi-core fiber is referred to as a trench type, and the configuration from the core to the low refractive index layer is referred to as a core element. Even in such a trench-type multi-core fiber, it is preferable that the propagation constants of light propagating through adjacent cores are different from each other in order to suppress crosstalk of light propagating through each core.
  • the core element when the core element is arranged so as to surround a specific core or core element, the light of higher-order mode in the light propagating through the specific core or core element is difficult to escape, and is cut off. There is a tendency that the wavelength becomes longer. Therefore, in order to suppress the propagation of light in a higher-order mode than the light that propagates when the core element is present alone, the distance between the cores cannot be made very small, and the degree of freedom in design is also limited. .
  • an object of the present invention is to provide a multi-core fiber that can improve the degree of freedom of design.
  • the present invention provides a multi-core fiber that performs communication with light up to the x-order LP mode (x is an integer of 1 or more) in a communication band, and surrounds the plurality of cores.
  • a clad having a refractive index lower than that of the plurality of cores; and a coating layer covering the clad and having a refractive index higher than the refractive index of the clad.
  • Each of the plurality of cores propagates light up to the (x + 1) th order LP mode.
  • the distance between the cores is such that the crosstalk of light up to the xth order LP mode is ⁇ 40 dB / km or less and the crosstalk of light in the (x + 1) th order LP mode is ⁇ 30 dB / km or more.
  • the distance between the outermost core in the clad and the coating layer is such that the excess loss due to absorption of light up to the x-order LP mode propagating through the outermost core is 0.
  • the distance is such that the excess loss due to absorption of the (x + 1) th order LP mode light propagating through the outermost core disposed in the outermost core is 3 dB / km or more.
  • each core is a core that propagates light of 1 LP mode higher order than a core that propagates only light up to the x-order LP mode. It is possible to strengthen the confinement. Therefore, it is possible to suppress crosstalk of light up to the x-order mode, compared to a multi-core fiber configured with a core that propagates only light up to the x-order LP mode. For this reason, the degree of freedom in designing the core interval and the degree of freedom in designing the refractive index and the diameter of each core are improved as compared with the multi-core fiber configured by the core that propagates light up to the x-order LP mode.
  • the effective core area of light in the (x + 1) th order LP mode is larger than the effective core area of light up to the xth order LP mode.
  • the excess loss due to absorption of light up to the x-order LP mode propagating through the outermost core is 0.001 dB / km or less
  • the outermost core is The distance between the outermost core disposed in the cladding and the coating layer can be set so that the excess loss due to absorption of propagating (x + 1) th order LP mode light into the coating layer is 3 dB / km or more. .
  • the multi-core fiber of the present invention having such a setting, light in the (x + 1) -order LP mode that is unnecessary for communication propagating through the outermost core in the cladding is absorbed by the coating layer and lost. Further, utilizing the fact that the effective core area of light up to the (x + 1) th order LP mode is larger than the effective core area of light in the xth order LP mode, the inter-core distance is the light up to the xth order LP mode.
  • the crosstalk is -40 dB / km or less, and the (x + 1) th order LP mode light crosstalk is -30 dB / km or more.
  • crosstalk of light up to the xth order LP mode used for communication is suppressed, and light of (x + 1) th order LP mode, which is light unnecessary for communication, crosstalks. Therefore, the (x + 1) -th order light can move to the outermost core in the clad by crosstalk and is absorbed by the coating layer as described above.
  • the crosstalk between modes used for signal transmission can be improved by suppressing the propagation of light in the (x + 1) -order mode unnecessary for signal transmission and strengthening the confinement of light up to the x-order mode.
  • the degree of freedom in design of the spacing and the degree of freedom in design such as the refractive index and diameter of the core can be improved.
  • the plurality of cores may further include an extending portion that is extended so that the diameters of the plurality of cores are narrowed in a part of the longitudinal direction of the plurality of cores, wherein the plurality of cores are connected to the x-order LP mode. It is preferable that light propagates and (x + 1) th order LP mode light propagation is suppressed. In this case, it is more preferable that the loss of light in the (x + 1) -order LP mode is 20 dB or more in the extending portion.
  • a multi-core fiber capable of improving the degree of design freedom is provided.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a state of a multi-core fiber according to the present embodiment.
  • the multi-core fiber 1 includes a plurality of core elements 10, a clad 20 that surrounds each core element 10 without a gap, and a coating layer 30 that covers the clad 20.
  • one core element 10 is disposed as the first layer core element.
  • a plurality of core elements 10 are arranged as second-layer core elements on the outer peripheral side of the first-layer core element 10, and a plurality of core elements 10 are third-layer core elements on the outer peripheral side of the second-layer core element 10
  • a plurality of core elements 10 are arranged as core elements of the fourth layer on the outer peripheral side of the core element 10 of the third layer.
  • the core elements are arranged 1-6-12-12 in four layers in this way.
  • a triangular lattice can be drawn by a line connecting the centers of the core elements 10 adjacent to each other, and each core element 10 is arranged on each lattice point of the triangular lattice.
  • the plurality of core elements 10 are arranged in a close-packed manner.
  • Each core element 10 includes a core 11, an inner clad 12 that surrounds the outer peripheral surface of the core 11 without a gap, a lower refractive index layer that surrounds the outer peripheral surface of the inner clad 12 without a gap, and the clad 20 is surrounded by a gap without a gap. 13.
  • FIG. 2 is a diagram showing the refractive index distribution of each core element 10 of the multi-core fiber 1 shown in FIG.
  • the refractive index of the core 11 of the core element 10 is higher than the refractive index of the inner cladding 12, and the refractive index of the low refractive index layer 13 is the refractive index of the inner cladding 12 and the refractive index of the cladding 20. Is lower than.
  • each of the low refractive index layers 13 has a groove shape, and each core element 10 has a trench structure. By using such a trench structure, confinement of light propagating through each core 11 of the multi-core fiber 1 can be strengthened.
  • the refractive index of the inner cladding 12 is the same as the refractive index of the cladding 20.
  • each core element 10 of the multi-core fiber 1 has such a refractive index
  • the cladding 20 and each inner cladding 12 are made of quartz to which no dopant is added
  • each first core 11 has The low refractive index layer 13 is made of quartz to which a dopant for decreasing the refractive index such as fluorine is added.
  • Each core element 10 propagates LP01 mode light and LP11 mode light.
  • the LP01 mode light propagating through each core element 10 preferably has an effective core area A eff of about 1 ⁇ m 2 at a wavelength of 1550 nm from the viewpoint of connectivity with a standard single mode fiber.
  • the relative refractive index difference with respect to the cladding 20 of low refractive index layer 13 delta t is -0.7%, the ratio r 2 / r 1 and the radius r 2 of a radius r 1 and the inner cladding 12 of the core 11
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the cladding 20 and the radius r of the core 11 when the effective core area A ef of the LP01 mode light having a wavelength of 1550 nm is 80 ⁇ m 2.
  • the effective core area A eff at the wavelength of 1550 nm of the LP11 mode light propagating through the core 11 is approximately 92 ⁇ m 2 .
  • the refractive index of the coating layer 30 is higher than that of the clad 20.
  • the covering layer 30 has a property of absorbing light, and light reaching the covering layer 30 from the clad 20 is absorbed by the covering layer 30 and disappears. Examples of the material constituting the coating layer 30 include an ultraviolet curable resin.
  • the clad thickness Tc means a distance from the center of the core 11 disposed on the outermost periphery to the outer peripheral surface of the clad 20.
  • the clad thickness Tc is constant with any core element 10 arranged on the outermost periphery as a reference.
  • FIG. 3 shows the clad thickness Tc and light coating in Table 1 when the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the clad 20 is 0.45% and the radius r 1 of the core 11 is 5.17 ⁇ m. It is a figure which shows the calculation result of the relationship with the excess loss by absorption to the layer 30.
  • the solid line indicates a state in which the ratio W / r 1 between the radius r 1 of the core 11 and the thickness W of the low refractive index layer 13 is 0.8, and the broken line indicates that the radius r 1 of the core 11 is low.
  • FIG. 4 also shows the cladding thickness Tc and the light coating layer 30 when the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the cladding 20 is 0.46% and the radius r 1 of the core 11 is 5.20 ⁇ m. It is a figure which shows the calculation result of the relationship with the excess loss by absorption of water.
  • the solid line indicates a state where the ratio W / r 1 between the radius r 1 of the core 11 and the thickness W of the low refractive index layer 13 is 0.7, and the broken line indicates a state where the radius r 1 of the core 11 is low.
  • the ratio W / r 1 of the thickness W of the refractive index layer 13 shows a state of 0.8
  • the dotted line the ratio W / r 1 of the thickness W of the radius r 1 and the low-refractive index layer 13 of the core 11 Indicates a state of 0.9.
  • FIG. 5 also shows the cladding thickness Tc and the light coating layer 30 when the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 to the cladding 20 is 0.47% and the radius r 1 of the core 11 is 5.22 ⁇ m. It is a figure which shows the calculation result of the relationship with the excess loss by absorption of water.
  • the solid line indicates a state where the ratio W / r 1 between the radius r 1 of the core 11 and the thickness W of the low refractive index layer 13 is 0.6, and the broken line indicates that the radius r 1 of the core 11 is low.
  • the ratio W / r 1 of the thickness W of the refractive index layer 13 shows a state of 0.7, the dotted line, the ratio W / r 1 of the thickness W of the radius r 1 and the low-refractive index layer 13 of the core 11 Indicates a state of 0.8.
  • the LP01 mode light is light having a maximum effective core area A eff of 1625 nm in the C band and L band
  • the LP11 mode light is C band and L
  • the light having the smallest effective core area A eff in the band is 1530 nm.
  • an optical fiber is not laid in a straight line but is bent and laid. Therefore, in the calculations of FIGS. 3 to 5, the bending radius of the multi-core fiber is 140 mm.
  • the LP01 mode light has an excess loss of 0.001 dB / km or less due to absorption into the coating layer 30 in a region where the cladding thickness Tc is approximately 31 ⁇ m or more.
  • the propagation loss of a standard single mode fiber is 0.19 dB / km, the difference of 0.001 dB / km is a very small value.
  • the LP11 mode light has an excess loss of 3 dB / km or more due to absorption into the coating layer 30 in a region where the cladding thickness Tc is about 31 ⁇ m or less.
  • the power can be reduced to 1/1000 or less by the light propagating through the multi-core fiber 1 by 10 km. Therefore, it is possible to suppress the propagation of light in the LP11 mode that is unnecessary for signal transmission.
  • the excess loss due to the absorption of the LP01 mode light into the coating layer 30 is 0.001 dB / km or less, and the LP11 mode light coating layer. It can be seen that there exists a solution in which the excess loss due to absorption at 30 is 3 dB / km or more.
  • the wavelength of the LP01 mode light is excessive loss due to absorption into the coating layer 30 at the wavelength having the largest effective core area A eff.
  • the wavelength of the light in the LP11 mode indicates excess loss due to absorption into the coating layer 30 at a wavelength having the smallest effective core area A eff .
  • the LP01 mode light and the LP11 mode light are propagated in the same wavelength band, the LP01 mode light is propagated with excess loss due to absorption into the small coating layer 30 that does not interfere with optical communication, and the LP11 mode light is propagated.
  • a combination of the cladding thickness Tc and the radius r 1 of the core 11 that can be sufficiently attenuated exists.
  • the LP01 mode in which the distance between the outermost core 11 disposed in the clad 20 and the coating layer 30 propagates through the outermost core 11 is disposed.
  • the excess loss due to the absorption of the (primary LP mode) light into the coating layer 30 is 0.001 dB / km or less, and the LP11 mode (secondary LP mode) light coating propagates through the core 11 disposed at the outermost position.
  • the excess loss due to absorption in the layer 30 is set to a distance that is 3 dB / km or more.
  • the LP01 mode light propagating through the core element 10 arranged on the outermost periphery is regarded as an excess loss due to absorption in the coating layer 30 that does not interfere with optical communication, and is on the outermost periphery.
  • the power of the LP11 mode light propagating through the disposed core element 10 is significantly reduced due to excessive loss due to absorption by the covering layer 30.
  • the inter-core distance is the distance between the centers of the adjacent cores 11.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a calculation result of the relationship between the bending radius and the crosstalk of the multicore fiber 1 of the present embodiment.
  • the inter-core distance ⁇ is 32 ⁇ m. Therefore, in the calculation of FIG. 6, the inter-core distance ⁇ is 32 ⁇ m, the wavelength of the LP01 mode light and the wavelength of the LP11 mode light are the wavelengths used in the calculations of FIGS. 3 to 5, and the radius r 1 of the core 11.
  • the ratio r 2 / r 1 of the inner cladding 12 and the radius r 2 of the inner cladding 12 was the same as the conditions in Table 1.
  • the solid line shows the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the clad 20 and the radius of the core 11 used in the calculation of FIG. 3, and further the radius r 1 of the core 11 and the thickness of the low refractive index layer 13. This is a calculation result when the ratio W / r 1 to W is 0.9.
  • the broken line uses the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the clad 20 and the radius of the core 11 used in the calculation of FIG.
  • the ratio W / r 1 is calculated as 0.8. Further, the dotted line indicates the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the clad 20 and the radius of the core 11 used in the calculation of FIG. 5, and the radius r 1 of the core 11 and the thickness W of the low refractive index layer 13. The ratio W / r 1 is calculated as 0.7.
  • the crosstalk of the LP01 mode light can be made smaller than ⁇ 40 dB / km in any case.
  • the crosstalk of light in the LP11 mode was larger than ⁇ 30 dB / km in all cases. That is, under the above conditions, if the inter-core distance is 32 ⁇ m, the LP01 mode light crosstalk can be made ⁇ 40 dB / km or less, and the LP11 mode light crosstalk can be made ⁇ 30 dB / km or more. . Further, in FIG.
  • the wavelength of the LP01 mode light is the wavelength having the largest effective core area A eff
  • the wavelength of the LP11 mode light is the largest in the effective core area A eff. It is calculated as a small wavelength. Therefore, when the LP01 mode light and the LP11 mode light are propagated in the same wavelength band, the crosstalk of the LP01 mode light is set to a small value that does not hinder optical communication, and the crosstalk of the LP11 mode light is set to a large value. There will be an inter-core distance ⁇ .
  • the inter-core distance ⁇ of the multi-core fiber 1 of this embodiment is such that the crosstalk of light in the LP01 mode (first-order LP mode) is ⁇ 40 dB / km or less, and the light in the LP11 mode (second-order LP mode).
  • the distance is such that the crosstalk is ⁇ 30 dB / km or more.
  • each core element 10 propagates light of one mode higher order than the core element that propagates light of only the LP01 mode (first order LP mode). Therefore, the confinement of the LP01 mode light in the core 11 can be strengthened. Accordingly, it is possible to suppress crosstalk of light in the LP01 mode as compared with the core that propagates only light in the LP01 mode. Therefore, the degree of freedom in designing the inter-core distance and the degree of freedom in designing the refractive index and the diameter of each core are improved as compared with the multi-core fiber that propagates only the LP01 mode light.
  • the distance between the outermost core 11 and the coating layer, that is, the cladding thickness Tc, is such that the excess loss due to absorption of LP01 mode light propagating through the outermost core 11 into the coating layer 30 is 0.
  • the excess loss due to the absorption of the LP11 mode light propagating through the core 11 disposed at the outermost position into the coating layer 30 is set to be 3 dB / km or more. Therefore, LP11 mode light unnecessary for communication propagating through the core 11 positioned at the outermost position in the cladding is absorbed by the coating layer 30 and lost.
  • the inter-core distance ⁇ is a distance at which the LP01 mode light crosstalk is ⁇ 40 dB / km or less and the LP11 mode light crosstalk is ⁇ 30 dB / km or more. Therefore, crosstalk of LP01 mode light used for communication is suppressed, and LP11 mode light, which is unnecessary light for communication, crosstalks. Therefore, the LP11 mode light can move to the core 11 located at the outermost position in the clad 20 by crosstalk. Thus, the LP11 mode light propagating through the core 11 disposed on the inner peripheral side of the clad 20 moves to the core 11 disposed on the outermost side of the clad 20 and is absorbed by the coating layer 30. Therefore, according to the multi-core fiber 1 of the present embodiment, LP01 mode crosstalk used for signal transmission can be improved while suppressing propagation of LP11 mode light not used for signal transmission.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of the multi-core fiber according to the present embodiment
  • FIG. 8 is a diagram showing the refractive index distribution of the core element of the multi-core fiber 2 in FIG.
  • the multi-core fiber 2 of the present embodiment is such that each core element 10 does not have the inner cladding 12 and the core 11 is directly surrounded by the low refractive index layer 13. Different from the multi-core fiber 1 of the first embodiment.
  • each core element 10 propagates LP01 mode light and LP11 mode light.
  • the effective core area A eff of the LP01 mode light propagating through each core element is preferably larger than 80 ⁇ m 2 .
  • the effective core area A eff of the LP01 mode light having a wavelength of 1550 nm is 80 ⁇ m 2 .
  • Table 2 shows combinations of the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the cladding 20 and the radius r 1 of the core 11.
  • the effective core area A eff of the LP11 mode light propagating through the core 11 is approximately 119 ⁇ m 2 .
  • FIG. 9 shows that when the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the clad 20 is 0.45% and the radius of the core 11 is 6.11 ⁇ m, the clad thickness Tc and excess due to absorption of light into the coating layer 30 are shown. It is a figure which shows the calculation result of the relationship with a loss similarly to FIG. FIG. 10 also shows the cladding thickness Tc and the light coating layer 30 when the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the cladding 20 is 0.46% and the radius r 1 of the core 11 is 6.12 ⁇ m. It is a figure which shows the calculation result of the relationship with the excess loss by absorption of the same as FIG. FIG.
  • the wavelength of the LP01 mode light is set to 1625 nm, and the wavelength of the LP11 mode light is set to 1530 nm as in the first embodiment.
  • the bending radius of the multi-core fiber is 140 mm in the calculations of FIGS. 9 to 12.
  • the LP01 mode light has an excess loss of 0.001 dB / km or less due to absorption into the coating layer 30 in a region where the cladding thickness Tc is approximately 31 ⁇ m or more.
  • the LP11 mode light has an excess loss of 3 dB / km or more due to absorption into the coating layer 30 in a region where the cladding thickness Tc is about 31 ⁇ m or less.
  • the excess loss due to the absorption of the LP01 mode light into the coating layer 30 is 0.001 dB / km or less, and the excess due to the absorption of the LP11 mode light into the coating layer 30 It can be seen that there is a solution with a loss of 3 dB / km or more. 9 to 11, in the C band and the L band, the wavelength of the LP01 mode light is the wavelength having the largest effective core area A eff , and the wavelength of the LP11 mode light is the effective core area A eff is the smallest wavelength.
  • the cladding thickness Tc and the radius r 1 of the core 11 can propagate the LP01 mode light with an excess loss due to absorption into the small covering layer 30 that does not interfere with optical communication, and can sufficiently attenuate the LP11 mode light unnecessary for communication.
  • the cladding thickness Tc of the multi-core fiber 2 of the present embodiment is the same as that of the multi-core fiber 1 of the first embodiment that propagates through the outermost core 11, and the outermost core 11 disposed in the cladding 20.
  • the excess loss due to the absorption of the LP01 mode light propagating through the core 11 arranged at the outermost position into the outermost core 11 is 0.001 dB / km or less, and the core arranged at the outermost position.
  • the excess loss due to the absorption of the LP11 mode light propagating through the cover 11 into the coating layer 30 is a distance at which the excess loss is 3 dB / km or more.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a calculation result of the relationship between the bending radius and the crosstalk of the multicore fiber 2 of the present embodiment.
  • the inter-core distance ⁇ is set to 32 ⁇ m as in the first embodiment, and the wavelength of the LP01 mode light and the wavelength of the LP11 mode light are shown in FIG.
  • the solid line indicates the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the clad 20 and the radius of the core 11 used in the calculation of FIG. 9, and further the radius r 1 of the core 11 and the thickness of the low refractive index layer 13.
  • the broken line uses the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the clad 20 and the radius of the core 11 used in the calculation of FIG. 10, and the radius r 1 of the core 11 and the thickness W of the low refractive index layer 13
  • the ratio W / r 1 is calculated as 0.8.
  • the dotted line indicates the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the clad 20 and the radius of the core 11 used in the calculation of FIG. 11, and the radius r 1 of the core 11 and the thickness W of the low refractive index layer 13
  • the ratio W / r 1 is calculated as 0.7.
  • the crosstalk of the LP01 mode light can be smaller than ⁇ 40 dB / km in any case, and the crosstalk of the light in the LP11 mode can be reduced in any case.
  • the result was larger than 30 dB / km. That is, under the above conditions, if the inter-core distance is 32 ⁇ m, the LP01 mode light crosstalk can be made ⁇ 40 dB / km or less, and the LP11 mode light crosstalk can be made ⁇ 30 dB / km or more. . Further, in FIG.
  • the wavelength of the LP01 mode light is the wavelength having the largest effective core area A eff
  • the wavelength of the LP11 mode light is the largest in the effective core area A eff. It is calculated as a small wavelength. Therefore, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, when the LP01 mode light and the LP11 mode light are propagated in the same wavelength band, the crosstalk of the LP01 mode light is set to a small value that does not hinder optical communication. Therefore, there is an inter-core distance ⁇ that can increase the crosstalk of the LP11 mode light.
  • the inter-core distance ⁇ of the multi-core fiber 2 of this embodiment is such that the crosstalk of light in the LP01 mode (first-order LP mode) is ⁇ 40 dB / km or less, and the light in the LP11 mode (second-order LP mode).
  • the distance is such that the crosstalk is ⁇ 30 dB / km or more.
  • the multi-core fiber 2 of this embodiment for the same reason as the multi-core fiber 1 of the first embodiment, it is possible to improve the LP01 mode crosstalk while suppressing the propagation of the LP11 mode light.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a state of the multi-core fiber according to the present embodiment.
  • each core element 10 has the same configuration as the core element 10 in the multi-core fiber 1 of the first embodiment. Therefore, also in this embodiment, each core element 10 is configured to propagate LP01 mode light and LP11 mode light.
  • the line connecting the cores 11 is a triangular lattice. 3, a line connecting the cores 11 is a square lattice.
  • the clad 20 of the multi-core fiber 3 of the present embodiment has an LP01 mode (1) in which the distance between the four cores 11 arranged on the outermost side in the clad 20 and the coating layer 30 propagates through the core 11 arranged on the outermost side.
  • the excess loss due to the absorption of light in the next LP mode) into the coating layer 30 is 0.001 dB / km or less, and the light coating layer 30 in the LP11 mode (secondary LP mode) propagating through the core 11 disposed at the outermost position.
  • the distance at which excess loss due to absorption is 3 dB / km or more.
  • the inter-core distance ⁇ of the multi-core fiber 3 of the present embodiment is similar to that of the multi-core fiber 1 of the first embodiment, and the crosstalk of the LP01 mode light is ⁇ 40 dB / km or less, and the light of the LP11 mode light The distance is such that the crosstalk is ⁇ 30 dB / km or more.
  • the inter-core distance ⁇ of the multicore fiber 3 is 31.8 ⁇ m
  • the cladding thickness Tc is 31 ⁇ m
  • the diameter of the cladding 20 is 197 ⁇ m.
  • the distance from the center of the four outermost cores 11 to the outer peripheral surface of the clad 20 is the clad thickness.
  • the crosstalk of the LP01 mode can be improved while suppressing the propagation of the light of the LP11 mode for the same reason as the multi-core fiber 1 of the first embodiment.
  • FIG. 14 is a side view of the multi-core fiber 3 of FIG. However, in FIG. 14, the covering layer 30 is omitted for easy understanding.
  • the multi-core fiber 3 of the present embodiment further includes a stretched portion BP that is stretched so that the diameters of the plurality of cores 11 become thinner in a part of the plurality of cores 11 in the longitudinal direction.
  • the extending portion BP extends by partially peeling the coating layer 30 of the multi-core fiber 3 and heating and pulling the multi-core fiber 3 from the outside of the clad 20.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a calculation result of a relationship between the draw ratio and the propagation loss of light in the LP11 mode.
  • the relative refractive index difference delta t with respect to the cladding 20 of low refractive index layer 13 was -0.7%
  • the radius r 1 and a ratio r 2 of the radius r 2 of the inner cladding 12 of the core 11 / R 1 is 1.7
  • the relative refractive index difference ⁇ of the core 11 with respect to the cladding 20 is 0.45%
  • the radius of the core 11 is 5.17 ⁇ m
  • the radius r 1 of the core 11 and the low refractive index layer 13 The ratio W / r 1 to the thickness W was set to 0.9. From FIG.
  • the diameter reduction ratio of the stretched part BP to the non-stretched part is set to about 0.6, that is, the diameter of each member of the multicore fiber 3 in the stretched part BP is the diameter of each member of the multicore fiber 3 in the non-shrinked part. It is expected that the loss of light in the LP11 mode propagating through the core element 10 will be 10 dB / cm. Therefore, by providing about 2 cm of the extending portion BP having a diameter reduction ratio of about 0.6, it is possible to remove the LP11 mode light to the extent that optical communication is not hindered. In this case, the LP01 mode, which is the basic mode, has almost no loss of light due to stretching, for example, 0.001 dB or less, and hardly affects optical communication.
  • the LP11 mode light is removed by the coating layer 30 but also the extension portion BP is provided, so that the LP11 mode light can be further lost, and the mode unnecessary for communication can be obtained. Light can be more appropriately excluded.
  • the extending portion BP provided in the multi-core fiber 3 of the third embodiment may be provided.
  • the LP11 mode light can be further lost, and the mode light unnecessary for communication can be more appropriately excluded.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a multi-core fiber according to a modification of the present invention. In the description of the present modification, the same or equivalent components as those in the first embodiment will be omitted unless they are specifically described with the same reference numerals. As shown in FIG.
  • one core element 10 is disposed as the first layer core element at the center of the clad 20, and a plurality of core elements 10 are disposed on the outer peripheral side of the first layer core element 10.
  • the core element 10 is different from the multi-core fiber 1 of the first embodiment in that the core element 10 is arranged as a second-layer core element and no core element is arranged on the outer peripheral side of the second-layer core element 10. Even in such a multi-core fiber of 1-6 arrangement, the core element 10 is the same as the core element 10 of the multi-core fiber 1 of the first embodiment, for example, and the inter-core distance ⁇ is, for example, the multi-core fiber of the first embodiment.
  • LP01 mode crosstalk can be improved while suppressing propagation of light in the LP11 mode.
  • the multi-core fiber 1 performs single mode communication using LP01 mode light in the communication band, and each core 11 propagates LP01 mode light and LP11 mode light.
  • the LP11 mode light is removed.
  • the present invention is not limited to this. That is, it can also be used when performing fu-mode communication or multi-mode communication, and each core propagates light up to a mode higher than the 1LP mode higher than the mode used for communication. The light may be removed by the coating layer.
  • the multi-core fiber of the present invention is a multi-core fiber that performs communication using light up to the x-order LP mode (x is an integer of 1 or more) in the communication band, and each of the plurality of cores 11 has (x + 1) -order.
  • the light to the LP mode propagates, and the inter-core distance ⁇ is such that the crosstalk of light up to the xth order LP mode is ⁇ 40 dB / km or less, and the crosstalk of light in the (x + 1) th order LP mode is ⁇ 30 dB / km.
  • the distance between the core 11 arranged on the outermost side in the clad 20 and the coating layer 30 is set to be a distance equal to or longer than km, and the light is applied to the light coating layer up to the x-order LP mode propagating through the core arranged on the outermost side.
  • the excess loss due to absorption of light is 0.001 dB / km or less, and the excess loss due to absorption of (x + 1) th order LP mode light propagating through the outermost core is 3 dB / km or more. Are that distance.
  • each core 11 is a core that propagates light of one mode higher order than a core that propagates light up to the x-order LP mode. Confinement becomes stronger and crosstalk improves.
  • the effective core area of light up to the (x + 1) th order LP mode is larger than the effective core area of light in the xth order LP mode.
  • the excess loss is 0.001 dB / km or less, and the distance is set such that the excess loss due to absorption of the (x + 1) -order LP mode light propagating through the outermost core is 3 dB / km or more. it can. Therefore, the (x + 1) th order LP mode light unnecessary for communication propagating through the core 11 positioned at the outermost position in the clad 20 is absorbed by the coating layer 30 and lost.
  • the inter-core distance ⁇ is The distance can be such that the optical crosstalk is ⁇ 40 dB / km or less and the (x + 1) th order LP mode light crosstalk is ⁇ 30 dB / km or more. Therefore, crosstalk of light up to the xth order LP mode used for communication is suppressed, and light of (x + 1) th order LP mode, which is light unnecessary for communication, crosstalks.
  • the (x + 1) th order light can move to the core 11 located at the outermost position in the clad 20 by crosstalk, and is absorbed by the coating layer 30 as described above.
  • the light up to the x-order LP mode is propagated, and the crosstalk of the light up to the x-order mode is improved.
  • the extending portion BP of the third embodiment is provided.
  • the loss of light in the (x + 1) -order LP mode is 20 dB or more in the extending portion BP, and it is more preferable that the excess loss of light in the x-order LP mode is 0.001 dB or less.
  • each core 11 is surrounded by the low refractive index layer 13, but the present invention is not limited to this.
  • each core 11 may be directly surrounded by the clad 20.
  • each of the plurality of cores 11 propagates the light up to the (x + 1) th order LP mode, and the inter-core distance ⁇ is such that the crosstalk of the light up to the xth order LP mode is ⁇ 40 dB / km or less.
  • the crosstalk of the (x + 1) th order LP mode light is set to ⁇ 30 dB / km or more, and the distance between the core 11 disposed in the outermost portion of the clad 20 and the coating layer 30 is disposed at the outermost portion.
  • the excess loss due to the absorption of light up to the x-order LP mode propagating through the core 11 is 0.001 dB / km or less, and the (x + 1) -order LP mode is propagated through the core 11 arranged at the outermost position. It is possible to design such that the excess loss due to the absorption of the light into the coating layer 30 is a distance that is 3 dB / km or more.
  • Example 1 The multi-core fiber 1 of 1st Embodiment was created.
  • the average value of the inter-core distance ⁇ of the prepared multi-core fiber 1 is 31.6 ⁇ m
  • the average value of the cladding thickness Tc is 31.5 ⁇ m
  • the average value of the cladding diameter is 231.0 ⁇ m
  • the average outer diameter of the coating layer 30 The value was 334.8 ⁇ m.
  • the length was 11.2 km.
  • the propagation loss of LP01 mode light propagating through the multi-core fiber 1 was measured. Further, polarization mode dispersion PMD, polarization loss difference PDL, effective core area A eff , and cable cutoff wavelength ⁇ c were measured. The results are shown in Table 3.
  • cores 1 to 12 represent the fourth layer core in the first embodiment
  • cores 13 to 24 represent the third layer core in the first embodiment
  • cores 25 to 30 represent The core of the second layer in the first embodiment is shown
  • the core 31 shows the core of the first layer in the first embodiment.
  • the loss of light propagating through the core includes loss other than excess loss due to absorption in the coating layer. Therefore, it is considered from Table 3 that the excess loss due to the absorption of the LP01 mode light propagating from 1 to 12 of the core into the coating layer is 0.001 dB / km or less.
  • the crosstalk of the cores 11 adjacent to each other was measured.
  • the measurement of the crosstalk of the LP01 mode light was performed by calculating from the wavelength dependence of the crosstalk of the LP01 mode light in a band equal to or higher than the cutoff wavelength.
  • the crosstalk of the LP11 mode light is measured by converting the light from the wavelength tunable light source into the LP11 mode light by the mode converter and entering the specific core, and two modes are applied to the measured core adjacent to the core.
  • the calculation was performed by connecting an optical fiber and calculating the light received from the two-mode optical fiber.
  • Table 4 The results are shown in Table 4.
  • the core described in the first column and the core described in the second column in Table 4 are adjacent to each other.
  • the crosstalk of the LP11 mode light is larger than the crosstalk of the LP01 mode light and the crosstalk of the LP01 mode light and the LP11 mode light, while suppressing the crosstalk of the LP01 mode, As a result, the LP11 mode light can be moved to the outermost core by crosstalk.
  • Example 2 The multi-core fiber 2 of the second embodiment was created.
  • the average value of the inter-core distance ⁇ of the prepared multi-core fiber 2 is 32.1 ⁇ m
  • the average value of the cladding thickness Tc is 31.2 ⁇ m
  • the average value of the cladding diameter is 230.8 ⁇ m
  • the average outer diameter of the coating layer 30 The value was 337.0 ⁇ m.
  • the length was 10.5 km.
  • the crosstalk of the cores 11 adjacent to each other was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 5.
  • the core described in the first column and the core described in the second column of Table 5 are cores adjacent to each other.
  • the crosstalk of the LP11 mode light is larger than the crosstalk of the LP01 mode light or the LP01 mode light and the LP11 mode light, while suppressing the LP01 mode crosstalk, As a result, the LP11 mode light can be moved to the outermost core by crosstalk.
  • Example 3 A modified multi-core fiber 4 was prepared.
  • the average value of the inter-core distance ⁇ of the prepared multi-core fiber 4 is 32.4 ⁇ m
  • the average value of the cladding thickness Tc is 29.9 ⁇ m
  • the average value of the cladding diameter is 124.4 ⁇ m
  • the average outer diameter of the coating layer 30 The value was 220.0 ⁇ m.
  • the length was 10.0 km.
  • the multi-core fiber 4 has propagation loss of LP01 mode light and LP11 mode light, polarization mode dispersion PMD, polarization loss difference PDL, effective core area A eff , cable cutoff.
  • the wavelength ⁇ c was measured.
  • Table 6 1 to 6 of the cores indicate cores disposed on the outer peripheral side
  • 7 of the core indicates a core disposed at the center of the clad.
  • a multi-core fiber capable of improving the degree of freedom in design is provided and can be used in the field of optical communication.

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Abstract

通信帯域においてx次LPモードまでの光(xは1以上の整数)により通信を行うマルチコアファイバに関する。複数のコア11はそれぞれ(x+1)次LPモードまでの光を伝搬する。それぞれのコア間距離Λは、x次LPモードまでの光のクロストークが-40dB/km以下となり、(x+1)次LPモードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされる。クラッド20内の最外に配置されるコア11と被覆層30との距離Tcは、x次LPモードまでの光の被覆層への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、(x+1)次LPモードの光の被覆層への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とされる。

Description

マルチコアファイバ
 本発明は、マルチコアファイバに関し、設計の自由度を向上させる場合に好適なものである。
 現在、一般に普及している光ファイバ通信システムに用いられる光ファイバは、1本のコアの外周がクラッドにより囲まれた構造をしており、このコア内を光信号が伝搬することで情報が伝送される。そして、近年、光ファイバ通信システムの普及に伴い、伝送される情報量が飛躍的に増大している。このような伝送される情報量の増大に伴い、光ファイバ通信システムにおいては、数十本から数百本といった多数の光ファイバが用いられることで、大容量の長距離光通信が行われている。
 こうした光ファイバ通信システムにおいて、複数のコアの外周が1個のクラッドにより囲まれたマルチコアファイバを用いて、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。
 下記特許文献1にはマルチコアファイバの一例が記載されている。このマルチコアファイバでは、クラッドの中心に1個のコアが配置され、この中心に配置されたコアの周りに6個のコアが配置されている。このような配置は、コアを最密充填できる構造であるため、特定のクラッドの外径に対して、多くのコアを配置することができる。また、この特許文献1に記載のマルチコアファイバでは、それぞれのコアを伝播する光のクロストークを抑制するために互いに隣り合うコアを伝搬する光の伝搬定数が互いに異なるものとされている。
 しかし、特許文献1に記載のマルチコアファイバのように互いに隣り合うコアの実効屈折率を変化させる場合よりもクロストークを更に抑制したいという要請がある。そこで、それぞれのコアの外周面を囲むようにクラッドよりも屈折率の低い低屈折率層が配置され、クロストークがより防止されたマルチコアファイバが知られている。下記特許文献2にはこのようなマルチコアファイバが記載されている。このマルチコアファイバを屈折率の観点から見ると上記低屈折率層がトレンチ状となるため、当該マルチコアファイバはトレンチ型と称され、コアから低屈折率層までの構成をコア要素と称する。このようなトレンチ型のマルチコアファイバであっても、それぞれのコアを伝播する光のクロストークを抑制するために互いに隣り合うコアを伝搬する光の伝搬定数が互いに異なることが好ましい。
特開2011-170336号 特開2012-118495号
 しかし、上記のように互いに隣り合うコアを伝搬する光の伝搬定数を互いに変える為には、互いに隣り合うコアの屈折率や径を互いに変える必要がある。しかし、所望の波長帯域において、所望のモードの光により通信を行うためには、コアの屈折率や径の取り得る値の範囲が狭く、互いに隣り合うコアの屈折率や径を互いに変える為の設計の自由度に制限がある。
 また、トレンチ型のマルチコアファイバでは、コア要素が特定のコアやコア要素を囲むように配置されると、当該特定のコアやコア要素を伝搬する光における高次モードの光が逃げづらく、カットオフ波長が長波長化する傾向がある。従って、コア要素が単独で存在する場合に伝搬する光のモードより高次のモードの光の伝搬を抑制するためには、コア間距離をあまり小さくできず、やはり設計の自由度に制限がある。
 そこで、本発明は、設計の自由度を向上させることができるマルチコアファイバを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明は、通信帯域においてx次LPモードまでの光(xは1以上の整数)により通信を行うマルチコアファイバであって、複数のコアと、前記複数のコアを囲み前記複数のコアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドと、前記クラッドを被覆し前記クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する被覆層と、を備える。そして、前記複数のコアはそれぞれ(x+1)次LPモードまでの光を伝搬する。それぞれのコア間距離は、x次LPモードまでの光のクロストークが-40dB/km以下となり、(x+1)次LPモードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされる。前記クラッド内の最外に配置されるコアと前記被覆層との距離は、最外に配置されるコアを伝搬するx次LPモードまでの光の前記被覆層への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコアを伝搬する(x+1)次LPモードの光の前記被覆層への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とされる。
 このようなマルチコアファイバによれば、それぞれのコアは、x次LPモードまでの光のみを伝搬するコアよりも1LPモード高次の光を伝搬するコアであるため、x次モードまでの光のコアへの閉じ込めを強くすることができる。従って、x次LPモードまでの光のみを伝搬するコアで構成されたマルチコアファイバと比べて、x次モードまでの光のクロストークの抑制が可能となる。このため、x次LPモードまでの光を伝搬するコアで構成されたマルチコアファイバよりもコア間隔の設計自由度およびそれぞれのコアの屈折率や径等の設計自由度が向上する。
 ところで、(x+1)次LPモードの光の実効コア断面積はx次LPモードまでの光の実効コア断面積よりも大きい。このことを利用して、最外に配置されるコアを伝搬するx次LPモードまでの光の被覆層への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコアを伝搬する(x+1)次LPモードの光の被覆層への吸収による過剰損失が3dB/km以上となるようにクラッド内の最外に配置されるコアと被覆層との距離を設定することができる。このような設定とした本発明のマルチコアファイバにおいては、クラッド内の最外に位置するコアを伝搬する通信に不要な(x+1)次LPモードの光は被覆層に吸収されて損失する。また、上記の(x+1)次LPモードまでの光の実効コア断面積がx次LPモードの光の実効コア断面積よりも大きいことを利用し、コア間距離は、x次LPモードまでの光のクロストークが-40dB/km以下となり、(x+1)次LPモードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされる。したがって、通信に用いるx次LPモードまでの光のクロストークは抑制され、通信に不要な光である(x+1)次LPモードの光はクロストークする。従って、(x+1)次の光は、クラッド内の最外に位置するコアまでクロストークにより移動することができ、上記のように被覆層に吸収される。こうして、信号伝送に不要な(x+1)次モードの光の伝搬を抑制しつつ、x次モードまでの光の閉じ込めを強くすることで信号伝送に用いるモード間におけるクロストークを改善でき、また、コア間隔の設計自由度およびコアの屈折率や径等の設計自由度を向上させることができる。
 また、前記複数のコアの長手方向の一部において、前記複数のコアの径が細くなるように延伸された延伸部を更に備え、前記延伸部では、前記複数のコアはx次LPモードまでの光を伝搬し、(x+1)次LPモードの光の伝搬が抑制されることが好ましい。またこの場合、前記延伸部では、(x+1)次LPモードの光の損失が20dB以上とされることがより好ましい。
 このような延伸部が設けられることにより、信号伝送に不要な(x+1)次LPモードの光をより損失させることができ、通信に不要なモードの光をより適切に排除することができる。
 また、x=1とされることとしても良い。このような構成のマルチコアファイバによれば、従来の基本モードの光のみを伝搬するコアのみを用いたマルチコアファイバよりもクロストークを改善したシングルモード通信用マルチコアファイバを達成することができる。
 以上のように、本発明によれば、設計の自由度を向上させることができるマルチコアファイバが提供される。
本発明の第1実施形態にかかるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面図である。 図1のマルチコアファイバにおけるコア要素の屈折率分布を示す図である。 コアのクラッドに対する比屈折率差が0.45%であり、コアの半径が5.17μmである場合の、クラッド厚と光の被覆層への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。 コアのクラッドに対する比屈折率差が0.46%であり、コアの半径が5.20μmである場合の、クラッド厚と光の被覆層への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。 コアのクラッドに対する比屈折率差が0.47%であり、コアの半径が5.22μmである場合の、クラッド厚と光の被覆層への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。 マルチコアファイバの曲げ半径とクロストークとの関係の計算結果を示す図である。 本発明の第2実施形態にかかるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面図である。 図7のマルチコアファイバにおけるコア要素の屈折率分布を示す図である。 コアのクラッドに対する比屈折率差が0.45%であり、コアの半径が6.11μmである場合の、クラッド厚と光の被覆層への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。 コアのクラッドに対する比屈折率差が0.46%であり、コアの半径が6.12μmである場合の、クラッド厚と光の被覆層への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。 コアのクラッドに対する比屈折率差が0.47%であり、コアの半径が6.12μmである場合の、クラッド厚と光の被覆層への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。 マルチコアファイバの曲げ直径とクロストークとの関係の計算結果を示す図である。 本発明の第3実施形態にかかるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面図である。 図13のマルチコアファイバを横から見た図である。 延伸倍率とLP11モードの光の伝搬損失との関係の計算結果を示す図である。 本発明の変形例にかかるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面図である。
 以下、本発明に係るマルチコア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、本実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。図1に示すように、マルチコアファイバ1は、複数のコア要素10と、それぞれのコア要素10を隙間無く囲むクラッド20と、クラッド20を被覆する被覆層30とを備える。
 クラッド20の中心には1層目のコア要素として1つのコア要素10が配置される。1層目のコア要素10の外周側に複数のコア要素10が2層目のコア要素として配置され、2層目のコア要素10の外周側に複数のコア要素10が3層目のコア要素として配置され、3層目のコア要素10の外周側に複数のコア要素10が4層目のコア要素として配置される。本実施形態では、このようにコア要素が4層に1-6-12-12配置されている。更に互いに隣り合うコア要素10の中心を結ぶ線で三角格子を描くことができ、それぞれのコア要素10は当該三角格子の各格子点上に配置される。こうして、複数のコア要素10は最密充填配置されている。
 また、それぞれのコア要素10は互いに同様の構造をしている。それぞれのコア要素10は、コア11と、コア11の外周面を隙間なく囲む内側クラッド12と、内側クラッド12の外周面を隙間なく囲み、クラッド20に外周面が隙間なく囲まれる低屈折率層13とを有している。
 図2は、図1に示すマルチコアファイバ1のそれぞれのコア要素10の屈折率分布を示す図である。図2に示すように、コア要素10のコア11の屈折率は、内側クラッド12の屈折率よりも高く、低屈折率層13の屈折率は、内側クラッド12の屈折率及びクラッド20の屈折率よりも低くされている。このようにそれぞれのコア要素10を屈折率の観点から見る場合に、低屈折率層13はそれぞれ溝状となり、それぞれのコア要素10はトレンチ構造を有している。このような、トレンチ構造にすることにより、マルチコアファイバ1のそれぞれのコア11を伝搬する光の閉じ込めを強くすることができる。なお、本実施形態では、内側クラッド12の屈折率はクラッド20の屈折率と同じ屈折率とされている。
 マルチコアファイバ1のそれぞれのコア要素10は、このような屈折率を有するため、例えば、クラッド20及びそれぞれの内側クラッド12はドーパントが何ら添加されていない石英から成り、それぞれの第1コア11は、ゲルマニウム等の屈折率を上げるドーパントが添加された石英から成り、低屈折率層13は、フッ素等の屈折率を下げるドーパントが添加された石英等から成る。
 また、それぞれのコア要素10は、LP01モードの光及びLP11モードの光を伝搬する。それぞれのコア要素10を伝搬するLP01モードの光は、標準的なシングルモードファイバとの接続性の観点から、波長1550nmにおける実効コア断面積Aeffが80μmと同程度であることが好ましい。ここで、低屈折率層13のクラッド20に対する比屈折率差Δが-0.7%であり、コア11の半径rと内側クラッド12の半径rとの比r/rが1.7である場合において、波長が1550nmの光のLP01モードの光の実効コア断面積Aeffが80μmとなる場合のコア11のクラッド20に対する比屈折率差Δと、コア11の半径rとの組み合わせを表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 この場合、コア11を伝搬するLP11モードの光の波長1550nmにおける実効コア断面積Aeffは概ね92μmとされる。
 また、被覆層30の屈折率は、クラッド20よりも高い。被覆層30は光を吸収する性質を有し、クラッド20から被覆層30に達する光は被覆層30で吸収されて消滅する。このような被覆層30と構成する材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂を挙げることができる。
 次に、最外周である第4層目に配置されているコア要素10を伝搬する光の被覆層30への吸収による過剰損失とクラッド厚との関係について説明する。図1に示すようにクラッド厚Tcとは、最外周に配置されるコア11の中心からクラッド20の外周面までの距離を意味する。なお、本実施形態では、最外周に配置される何れのコア要素10を基準としてもクラッド厚Tcは一定である。
 図3は、表1のうち、コア11のクラッド20に対する比屈折率差Δが0.45%であり、コア11の半径rが5.17μmである場合の、クラッド厚Tcと光の被覆層30への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。図3において、実線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが0.8の状態を示し、破線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが0.9の状態を示し、点線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが1.0の状態を示す。また、図4は、コア11のクラッド20に対する比屈折率差Δが0.46%であり、コア11の半径rが5.20μmである場合の、クラッド厚Tcと光の被覆層30への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。図4において、実線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが0.7の状態を示し、破線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが0.8の状態を示し、点線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが0.9の状態を示す。また、図5は、コア11のクラッド20に対する比屈折率差Δが0.47%であり、コア11の半径rが5.22μmである場合の、クラッド厚Tcと光の被覆層30への吸収による過剰損失との関係の計算結果を示す図である。図5において、実線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが0.6の状態を示し、破線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが0.7の状態を示し、点線は、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rが0.8の状態を示す。
 なお、図3から図5の計算において、LP01モードの光はCバンド帯及びLバンド帯において最も実効コア断面積Aeffが大きな波長が1625nmの光とし、LP11モードの光はCバンド帯及びLバンド帯において最も実効コア断面積Aeffが小さな波長が1530nmの光とした。また、一般的に光ファイバは直線状に敷設されずに曲げられて敷設される。従って、図3から図5の計算においては、マルチコアファイバの曲げ半径を140mmとした。
 図3から図5に示す通り、LP01モードの光は、クラッド厚Tcが概ね31μm前後以上の領域において、被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となることが分かる。標準的なシングルモードファイバの伝搬損失が0.19dB/kmであることを考慮すると、0.001dB/kmの差分は非常に小さな値である。また、LP11モードの光は、クラッド厚Tcが概ね31μm前後以下の領域において、被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となることが分かる。被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/kmであれば、マルチコアファイバ1を光が10km伝搬することで、パワーを1/1000以下にすることができる。従って、信号伝送には不要なLP11モードの光の伝搬を抑制することができる。
 図3から図5において、クラッド厚Tcが概ね31μm前後以下の領域において、LP01モードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下であり、LP11モードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる解が存在することが分かる。上記のように、図3~図5では、Cバンド帯及びLバンド帯において、LP01モードの光の波長は実効コア断面積Aeffが最も大きい波長での被覆層30への吸収による過剰損失を示し、LP11モードの光の波長は実効コア断面積Aeffが最も小さい波長での被覆層30への吸収による過剰損失を示している。従って、同一波長帯でLP01モードの光及びLP11モードの光を伝搬する場合、LP01モードの光を光通信に支障のない小さな被覆層30への吸収による過剰損失で伝搬し、LP11モードの光を十分に減衰できるクラッド厚Tcとコア11の半径rとの組み合わせが存在することとなる。
 そこで、本実施形態のマルチコアファイバ1のクラッド20は、クラッド20内の最外に配置されるそれぞれのコア11と被覆層30との距離が、最外に配置されるコア11を伝搬するLP01モード(1次LPモード)の光の被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコア11を伝搬するLP11モード(2次LPモード)の光の被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とされる。
 このため、本実施形態のマルチコアファイバ1では、最外周に配置されるコア要素10を伝搬するLP01モードの光は光通信に支障のない被覆層30への吸収による過剰損失とされ、最外周に配置されるコア要素10を伝搬するLP11モードの光は被覆層30への吸収による過剰損失により著しくパワーが低下する。
 次にコア間距離とクロストークとの関係について説明する。なお、コア間距離とは、互いに隣り合うコア11の中心間距離である。
 図6は、本実施形態のマルチコアファイバ1の曲げ半径とクロストークとの関係の計算結果を示す図である。図1に示す31個のコア要素を有するマルチコアファイバ1において、クラッド径を230μmとしてクラッド厚Tcを31μmとすると、コア間距離Λは32μmとなる。そこで図6の計算では、コア間距離Λを32μmとして、LP01モードの光の波長、及び、LP11モードの光の波長を図3から図5の計算に用いた波長とし、コア11の半径rと内側クラッド12の半径rとの比r/rを表1の場合の条件と同様にした。図6において、実線は、図3の計算で用いたコア11のクラッド20に対する比屈折率差Δ及びコア11の半径を用いて、さらにコア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rを0.9とした計算した結果である。また、破線は、図4の計算で用いたコア11のクラッド20に対する比屈折率差Δ及びコア11の半径を用いて、さらにコア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rを0.8とした計算した結果である。また、点線は、図5の計算で用いたコア11のクラッド20に対する比屈折率差Δ及びコア11の半径を用いて、さらにコア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rを0.7とした計算した結果である。
 図6に示すように、LP01モードの光のクロストークは、いずれの場合も-40dB/kmより小さくできる結果となった。また、LP11モードの光のクロストークは、いずれの場合も-30dB/kmより大きい結果となった。つまり、上記条件の場合、コア間距離が32μmであれば、LP01モードの光のクロストークを-40dB/km以下にでき、LP11モードの光のクロストークを-30dB/km以上とすることができる。さらに、図6では、Cバンド帯及びLバンド帯において、LP01モードの光の波長は実効コア断面積Aeffが最も大きい波長とされ、LP11モードの光の波長は実効コア断面積Aeffが最も小さい波長とされて、計算されている。従って、同一波長帯でLP01モードの光及びLP11モードの光を伝搬する場合、LP01モードの光のクロストークを光通信に支障のない小さな値とし、LP11モードの光のクロストークを大きな値とすることができる、コア間距離Λが存在することとなる。
 そこで、本実施形態のマルチコアファイバ1のそれぞれのコア間距離Λは、LP01モード(1次LPモード)の光のクロストークが-40dB/km以下となり、LP11モード(2次LPモード)の光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされる。
 このため、本実施形態のマルチコアファイバ1では、それぞれのコア要素10を伝搬するLP01モードの光のクロストークが抑えられるが、それぞれのコア要素10を伝搬するLP11モードの光はクロストークにより移動する。従って、第1層目から第3層目を伝搬するLP11モードの光は、クロストークにより最外周である第4層目のコア要素10に移動することができる。
 以上説明したように、本実施形態のマルチコアファイバ1によれば、それぞれのコア要素10は、LP01モード(1次LPモード)のみの光を伝搬するコア要素よりも1モード高次の光を伝搬するコア要素であるため、LP01モードの光のコア11内への閉じ込めを強くすることができる。従って、LP01モードの光のみを伝搬するコアと比べて、LP01モードの光のクロストークの抑制が可能となる。このため、LP01モードの光のみを伝搬するマルチコアファイバよりもコア間距離の設計自由度およびそれぞれのコアの屈折率や径等の設計自由度が向上する。
 また、最外に配置されるコア11と被覆層との距離すなわちクラッド厚Tcは、最外に配置されるコア11を伝搬するLP01モードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコア11を伝搬するLP11モードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる大きさとされる。従って、クラッド内の最外に位置するコア11を伝搬する通信に不要なLP11モードの光は被覆層30に吸収されて損失する。また、それぞれのコア間距離Λは、LP01モードの光のクロストークが-40dB/km以下となり、LP11モードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされる。したがって、通信に用いるLP01モードの光のクロストークは抑制され、通信に不要な光であるLP11モードの光はクロストークする。従って、LP11モードの光は、クラッド20内の最外に位置するコア11までクロストークにより移動することができる。こうして、クラッド20の内周側に配置されるコア11を伝搬するLP11モードの光は、クラッド20の最外に配置されるコア11まで移動して、被覆層30に吸収される。従って、本実施形態のマルチコアファイバ1によれば、信号の伝送に使用しないLP11モードの光の伝搬を抑制しつつ信号の伝送に使用するLP01モードのクロストークを改善することができる。
 (第2実施形態)
 次に、本発明の第2実施形態について図7から図12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7は、本実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面図であり、図8は、図7のマルチコアファイバ2のコア要素の屈折率分布を示す図である。図7、図8に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ2は、それぞれのコア要素10が内側クラッド12を有さず、コア11が低屈折率層13に直接囲まれている点において、第1実施形態のマルチコアファイバ1と異なる。
 本実施形態においても、それぞれのコア要素10は、LP01モードの光及びLP11モードの光を伝搬する。また、本実施形態においても、第1実施形態と同様の理由から、それぞれのコア要素を伝搬するLP01モードの光の実効コア断面積Aeffは80μmより大きいことが好ましい。ここで、低屈折率層13のクラッド20に対する比屈折率差Δが-0.7%である場合において、波長が1550nmの光のLP01モードの光の実効コア断面積Aeffが80μmとなる場合のコア11のクラッド20に対する比屈折率差Δと、コア11の半径rとの組み合わせを表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 この場合、コア11を伝搬するLP11モードの光の実効コア断面積Aeffは概ね119μmとされる。
 次に、最外周である第4層目に配置されているコア要素10を伝搬する光の被覆層30への吸収による過剰損失とクラッド厚との関係について第1実施形態と同様にして説明する。
 図9は、コア11のクラッド20に対する比屈折率差Δが0.45%であり、コア11の半径が6.11μmである場合の、クラッド厚Tcと光の被覆層30への吸収による過剰損失との関係の計算結果を図3と同様にして示す図である。また、図10は、コア11のクラッド20に対する比屈折率差Δが0.46%であり、コア11の半径rが6.12μmである場合の、クラッド厚Tcと光の被覆層30への吸収による過剰損失との関係の計算結果を図4と同様にして示す図である。また、図11は、コア11のクラッド20に対する比屈折率差Δが0.47%であり、コア11の半径rが6.12μmである場合の、クラッド厚Tcと光の被覆層30への吸収による過剰損失との関係の計算結果を図5と同様にして示す図である。
 なお、図9から図11の計算においても、第1実施形態と同様にして、LP01モードの光の波長を1625nmとし、LP11モードの光の波長を1530nmの光とした。また、第1実施形態と同様の理由から、図9から図12の計算においては、マルチコアファイバの曲げ半径を140mmとした。
 図9から図11に示す通り、本実施形態においても、LP01モードの光は、クラッド厚Tcが概ね31μm前後以上の領域において、被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、LP11モードの光は、クラッド厚Tcが概ね31μm前後以下の領域において、被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる。従って、クラッド厚Tcが概ね31μm前後の領域において、LP01モードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下であり、LP11モードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる解が存在することが分かる。図9から図11の計算において、Cバンド帯及びLバンド帯において、LP01モードの光の波長は実効コア断面積Aeffが最も大きい波長であり、LP11モードの光の波長は実効コア断面積Aeffが最も小さい波長である。従って、LP01モードの光を光通信に支障のない小さな被覆層30への吸収による過剰損失で伝搬し、通信に不要なLP11モードの光を十分に減衰できるクラッド厚Tcとコア11の半径rとの組み合わせが存在することとなる。
 そこで、本実施形態のマルチコアファイバ2のクラッド厚Tcは、最外に配置されるコア11を伝搬する第1実施形態のマルチコアファイバ1と同様に、クラッド20内の最外に配置されるコア11と被覆層30との距離が、最外に配置されるコア11を伝搬するLP01モードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコア11を伝搬するLP11モードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とされる。
 次に本実施形態のコア間距離とクロストークとの関係について説明する。
 図12は、本実施形態のマルチコアファイバ2の曲げ半径とクロストークとの関係の計算結果を示す図である。図7に示す31個のコア要素を有するマルチコアファイバ1において、第1実施形態と同様にコア間距離Λを32μmとして、LP01モードの光の波長、及び、LP11モードの光の波長を図9から図11の計算に用いた波長とした。図12において、実線は、図9の計算で用いたコア11のクラッド20に対する比屈折率差Δ及びコア11の半径を用いて、さらにコア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rを0.9とした計算した結果である。また、破線は、図10の計算で用いたコア11のクラッド20に対する比屈折率差Δ及びコア11の半径を用いて、さらにコア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rを0.8とした計算した結果である。また、点線は、図11の計算で用いたコア11のクラッド20に対する比屈折率差Δ及びコア11の半径を用いて、さらにコア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rを0.7とした計算した結果である。
 図12に示すように、本実施形態においても、LP01モードの光のクロストークは、いずれの場合も-40dB/kmより小さくできる結果となり、LP11モードの光のクロストークは、いずれの場合も-30dB/kmより大きい結果となった。つまり、上記条件の場合、コア間距離が32μmであれば、LP01モードの光のクロストークを-40dB/km以下にでき、LP11モードの光のクロストークを-30dB/km以上とすることができる。さらに、図12では、Cバンド帯及びLバンド帯において、LP01モードの光の波長は実効コア断面積Aeffが最も大きい波長とされ、LP11モードの光の波長は実効コア断面積Aeffが最も小さい波長とされて、計算されている。従って、本実施形態においても第1実施形態と同様に、同一波長帯でLP01モードの光及びLP11モードの光を伝搬する場合、LP01モードの光のクロストークを光通信に支障のない小さな値とし、LP11モードの光のクロストークを大きな値とすることができるコア間距離Λが存在することとなる。
 そこで、本実施形態のマルチコアファイバ2のそれぞれのコア間距離Λは、LP01モード(1次LPモード)の光のクロストークが-40dB/km以下となり、LP11モード(2次LPモード)の光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされる。
 本実施形態のマルチコアファイバ2においても、第1実施形態のマルチコアファイバ1と同様の理由により、LP11モードの光の伝搬を抑制しつつ、LP01モードのクロストークを改善することができる。
 (第3実施形態)
 次に、本発明の第3実施形態について図13から図15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13は、本実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。図13に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ3は、それぞれのコア要素10が、第1実施形態のマルチコアファイバ1におけるコア要素10と同様の構成とされる。したがって、本実施形態においても、それぞれのコア要素10は、LP01モードの光、及び、LP11モードの光を伝搬するように構成されている。また、第1実施形態のマルチコアファイバ1は、それぞれのコア要素10が最密充填状に配置されているため、それぞれのコア11を結ぶ線が三角格子とされたが、本実施形態のマルチコアファイバ3では、それぞれのコア11を結ぶ線が正方格子とされる。
 本実施形態のマルチコアファイバ3のクラッド20は、クラッド20内の最外に配置される4つのコア11と被覆層30との距離が、最外に配置されるコア11を伝搬するLP01モード(1次LPモード)の光の被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコア11を伝搬するLP11モード(2次LPモード)の光の被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とされる。更に、本実施形態のマルチコアファイバ3のそれぞれのコア間距離Λは、第1実施形態のマルチコアファイバ1と同様に、LP01モードの光のクロストークが-40dB/km以下となり、LP11モードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされる。例えば、マルチコアファイバ3のコア間距離Λは31.8μmとされ、クラッド厚Tcは31μmとされ、クラッド20の径は197μmとされる。なお、本実施形態では、最外の4つのコア11の中心からクラッド20の外周面までの距離がクラッド厚となる。
 従って、本実施形態のマルチコアファイバ3においても、第1実施形態のマルチコアファイバ1と同様の理由により、LP11モードの光の伝搬を抑制しつつ、LP01モードのクロストークを改善することができる。
 図14は、図13のマルチコアファイバ3を横から見た図である。ただし、図14では、理解の容易のため、被覆層30を省略している。図14に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ3は、複数のコア11の長手方向の一部において、複数のコア11の径が細くなるように延伸された延伸部BPを更に備える。延伸部BPは、マルチコアファイバ3の被覆層30を部分的に剥離して、マルチコアファイバ3をクラッド20の外部から加熱して引っ張ることで延伸する。
 図15は、延伸倍率とLP11モードの光の伝搬損失との関係の計算結果を示す図である。図15の計算を行うに際して、低屈折率層13のクラッド20に対する比屈折率差Δを-0.7%とし、コア11の半径rと内側クラッド12の半径rとの比r/rを1.7とし、コア11のクラッド20に対する比屈折率差Δを0.45%とし、コア11の半径が5.17μmとし、コア11の半径rと低屈折率層13の厚さWとの比W/rを0.9とした。図15から、延伸部BPの非延伸部に対する縮径比を0.6程度にする、すなわち延伸部BPにおけるマルチコアファイバ3の各部材の径が非縮径部におけるマルチコアファイバ3の各部材の径の0.6倍にすると、コア要素10を伝搬するLP11モードの光の損失が10dB/cmとなることが予想できる。従って、縮径比0.6程度の延伸部BPを2cm程度設けることで、LP11モードの光を光通信を阻害しない程度まで除去することができる。なお、この場合、基本モードであるLP01モードは延伸による光の損失は、例えば0.001dB以下という具合に殆ど無く、光通信に影響を殆ど与えない。
 本実施形態によれば、被覆層30により、LP11モードの光を除去するのみならず、延伸部BPが設けられることにより、LP11モードの光をより損失させることができ、通信に不要なモードの光をより適切に排除することができる。
 以上、本発明について、上記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、第1実施形態のマルチコアファイバ1、及び、第2実施形態のマルチコアファイバ2においても、第3実施形態のマルチコアファイバ3に設けられる延伸部BPが設けられても良い。この場合に、マルチコアファイバ1,2において、LP11モードの光をより損失させることができ、通信に不要なモードの光をより適切に排除することができる。
 また、第1、第2実施形態では、31個のコア要素10が最密充填状に配置され、第3実施形態では16個のコア要素10が正方格子状に配置された。しかし本発明のマルチコアファイバにおけるコアの数は複数であれば上記に限定されない。図16は、本発明の変形例のマルチコアファイバの断面図である。なお、本変形例を説明するにあたり、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16に示すように、本変形例のマルチコアファイバ4では、クラッド20の中心に1層目のコア要素として1つのコア要素10が配置され、1層目のコア要素10の外周側に複数のコア要素10が2層目のコア要素として配置され、2層目のコア要素10の外周側にはコア要素が配置されない点において、第1実施形態のマルチコアファイバ1と異なる。このような1-6配置のマルチコアファイバであっても、コア要素10が例えば第1実施形態のマルチコアファイバ1のコア要素10と同様とされ、コア間距離Λが例えば第1実施形態のマルチコアファイバ1のコア間距離Λと同様とされ、クラッド厚Tcが例えば第1実施形態のマルチコアファイバ1のクラッド厚Tcと同様とされることにより、第1実施形態のマルチコアファイバ1と同様の理由により、LP11モードの光の伝搬を抑制しつつLP01モードのクロストークを改善することができる。
 また、上記実施形態や変形例では、マルチコアファイバ1は、通信帯域においてLP01モードの光によりシングルモード通信を行い、それぞれのコア11がLP01モードの光及びLP11モードの光を伝搬するものとされ、LP11モードの光を除去する構成とした。しかし、本発明はこれに限らない。つまり、フューモード通信やマルチモード通信を行う場合にも用いることができ、それぞれのコアが通信に用いるモードよりも1LPモード高次のモードまでの光を伝搬する構成とされ、当該1LPモード高次の光を被覆層により除去するものとしても良い。具体的には、本発明のマルチコアファイバは、通信帯域においてx次LPモードまでの光(xは1以上の整数)により通信を行うマルチコアファイバであって、複数のコア11はそれぞれ(x+1)次LPモードまでの光を伝搬し、それぞれのコア間距離Λは、x次LPモードまでの光のクロストークが-40dB/km以下となり、(x+1)次LPモードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされ、クラッド20内の最外に配置されるコア11と被覆層30との距離は、最外に配置されるコアを伝搬するx次LPモードまでの光の被覆層への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコアを伝搬する(x+1)次LPモードの光の被覆層への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とされる。
 このようなマルチコアファイバによれば、それぞれのコア11は、x次LPモードまでの光を伝搬するコアよりも1モード高次の光を伝搬するコアであるため、x次モードまでのコアへの閉じ込めが強くなり、クロストークが改善する。ところで、(x+1)次LPモードまでの光の実効コア断面積はx次LPモードの光の実効コア断面積よりも大きい。このことを利用してクラッド20内の最外に配置されるコア11と被覆層との距離は、最外に配置されるコアを伝搬するx次LPモードまでの光の被覆層への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコアを伝搬する(x+1)次LPモードの光の被覆層への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とすることができる。従って、クラッド20内の最外に位置するコア11を伝搬する通信に不要な(x+1)次LPモードの光は被覆層30に吸収されて損失する。また、上記の(x+1)次LPモードまでの光の実効コア断面積がx次LPモードの光の実効コア断面積よりも大きいことを利用し、コア間距離Λは、x次LPモードまでの光のクロストークが-40dB/km以下となり、(x+1)次LPモードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とすることができる。したがって、通信に用いるx次LPモードまでの光のクロストークは抑制され、通信に不要な光である(x+1)次LPモードの光はクロストークする。これにより(x+1)次の光は、クラッド20内の最外に位置するコア11までクロストークにより移動することができ、上記のように被覆層30に吸収される。こうして、x次LPモードまでの光を伝搬して、x次モードまでの光のクロストークが改善する。
 このようにマルチコアファイバが通信帯域においてx次LPモードまでの光により通信を行う場合においても、第3実施形態の延伸部BPが設けられることが好ましい。この場合、延伸部BPでは(x+1)次LPモードの光の損失が20dB以上とされることが好ましく、x次LPモードの光の過剰損失が0.001dB以下とされることがより好ましい。
 また、上記実施形態や変形例では、それぞれのコア11が低屈折率層13で囲まれる構成とされたが、本発明はこれに限らない。例えば、それぞれのコア11がクラッド20により直接囲まれても良い。この場合であっても、複数のコア11はそれぞれ(x+1)次LPモードまでの光を伝搬し、それぞれのコア間距離Λは、x次LPモードまでの光のクロストークが-40dB/km以下となり、(x+1)次LPモードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされ、クラッド20内の最外に配置されるコア11と被覆層30との距離は、最外に配置されるコア11を伝搬するx次LPモードまでの光の被覆層30への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコア11を伝搬する(x+1)次LPモードの光の被覆層30への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とされるような設計が可能である。
 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
 (実施例1)
 第1実施形態のマルチコアファイバ1を作成した。作成したマルチコアファイバ1のコア間距離Λの平均値は31.6μmとなり、クラッド厚Tcの平均値は31.5μmとなり、クラッド径の平均値は231.0μmとなり、被覆層30の外径の平均値は334.8μmとなった。なお、長さは11.2kmであった。このマルチコアファイバ1を伝搬するLP01モードの光の伝搬損失を測定した。また、偏波モード分散PMD、偏波損失差PDL、実効コア断面積Aeff、ケーブルカットオフ波長λcを測定した。その結果を表3に示す。なお、表3において、コアの1~12は第1実施形態における4層目のコアを示し、コアの13~24は第1実施形態における3層目のコアを示し、コアの25~30は第1実施形態における2層目のコアを示し、コアの31は第1実施形態における1層目のコアを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
 コアを伝搬する光の損失には被覆層への吸収による過剰損失以外の損失が含まれる。そのため、表3からコアの1から12を伝搬するLP01モードの光の被覆層への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下になっていると考えられる。
 次に、互いに隣り合うコア11のクロストークを測定した。LP01モードの光のクロストークの測定は、カットオフ波長以上の帯域におけるLP01モードの光のクロストークの波長依存性から算出することで行った。また、LP11モードの光のクロストークの測定は、モード変換器により波長可変光源からの光をLP11モードの光に変換して特定のコアに入射し、このコアに隣り合う被測定コアに2モード光ファイバを接続して、当該2モード光ファイバから出射する光を受光して算出することで行った。その結果を表4に示す。なお、表4の1列目に記載のコアと2列目に記載のコアは互いに隣り合うコアである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 表4に示すように、LP11モードの光のクロストークはLP01モードの光のクロストークやLP01モードの光とLP11モードの光とのクロストークよりも大きく、LP01モードのクロストークを抑制しつつ、LP11モードの光を最外のコアまでクロストークで移動できる結果となった。
 (実施例2)
 第2実施形態のマルチコアファイバ2を作成した。作成したマルチコアファイバ2のコア間距離Λの平均値は32.1μmとなり、クラッド厚Tcの平均値は31.2μmとなり、クラッド径の平均値は230.8μmとなり、被覆層30の外径の平均値は337.0μmとなった。なお、長さは10.5kmであった。このマルチコアファイバ1に対して実施例1と同様にして、互いに隣り合うコア11のクロストークを測定した。その結果を表5に示す。なお、表5の1列目に記載のコアと2列目に記載のコアは互いに隣り合うコアである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
 表5に示すように、LP11モードの光のクロストークはLP01モードの光のクロストークやLP01モードの光とLP11モードの光とのクロストークよりも大きく、LP01モードのクロストークを抑制しつつ、LP11モードの光を最外のコアまでクロストークで移動できる結果となった。
 (実施例3)
 変形例のマルチコアファイバ4を作成した。作成したマルチコアファイバ4のコア間距離Λの平均値は32.4μmとなり、クラッド厚Tcの平均値は29.9μmとなり、クラッド径の平均値は124.4μmとなり、被覆層30の外径の平均値は220.0μmとなった。なお、長さは10.0kmであった。このマルチコアファイバ4に対して実施例1と同様にして、LP01モードの光及びLP11モードの光の伝搬損失、偏波モード分散PMD、偏波損失差PDL、実効コア断面積Aeff、ケーブルカットオフ波長λcを測定した。その結果を表6に示す。なお、表6において、コアの1~6は外周側に配置されるコアを示し、コアの7はクラッドの中心に配置されるコアを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
 表6からコアの1から6を伝搬するLP01モードの光の被覆層への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下になっていると考えられる。
 以上の実施例の結果より、本発明のマルチコアファイバによれば、LP01モードの光のクロストークが抑制され、LP11モードの光がクロストークすることが確認された。また、以上の実施例において、LP01モードの光の伝搬損失から最外に配置されコアを伝搬する当該光の被覆層への吸収による過剰損失は0.001dB/km以下になると考えられ、LP01モードの光の伝搬損失を測定する場合においては最外に配置されるコアを伝搬する当該光の被覆層への吸収による過剰損失が3dB/km以上となると考えられる。
 以上説明したように、本発明によれば、設計の自由度を向上させることができるマルチコアファイバが提供され、光通信の分野において利用することができる。
1~4・・・マルチコアファイバ
10・・・コア要素
11・・・コア
12・・・内側クラッド
13・・・低屈折率層
20・・・クラッド
30・・・被覆層
BP・・・延伸部
Tc・・・クラッド厚
Λ・・・コア間距離

Claims (4)

  1.  通信帯域においてx次LPモードまでの光(xは1以上の整数)により通信を行うマルチコアファイバであって、
     複数のコアと、
     前記複数のコアを囲み前記複数のコアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドと、
     前記クラッドを被覆し前記クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する被覆層と、
    を備え、
     前記複数のコアはそれぞれ(x+1)次LPモードまでの光を伝搬し、
     それぞれのコア間距離は、x次LPモードまでの光のクロストークが-40dB/km以下となり、(x+1)次LPモードの光のクロストークが-30dB/km以上となる距離とされ、
     前記クラッド内の最外に配置されるコアと前記被覆層との距離は、最外に配置されるコアを伝搬するx次LPモードまでの光の前記被覆層への吸収による過剰損失が0.001dB/km以下となり、最外に配置されるコアを伝搬する(x+1)次LPモードの光の前記被覆層への吸収による過剰損失が3dB/km以上となる距離とされる
    ことを特徴とするマルチコアファイバ。
  2.  前記複数のコアの長手方向の一部において、前記複数のコアの径が細くなるように延伸された延伸部を更に備え、
     前記延伸部では、前記複数のコアはx次LPモードまでの光を伝搬し、(x+1)次LPモードの光の伝搬が抑制される
    ことを特徴とする請求項1に記載のマルチコアファイバ。
  3.  前記延伸部では、(x+1)次LPモードの光の損失が20dB以上とされる
    ことを特徴とする請求項2に記載のマルチコアファイバ。
  4.  x=1とされる
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のマルチコアファイバ。
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