WO2021187179A1 - マルチコアファイバ、マルチコアファイバリボン、マルチコアファイバの製造方法およびマルチコアファイバの処理方法 - Google Patents

マルチコアファイバ、マルチコアファイバリボン、マルチコアファイバの製造方法およびマルチコアファイバの処理方法 Download PDF

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武笠　和則
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古河電気工業株式会社
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    • G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/0365—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - - +
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    • G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4401—Optical cables
    • G02B6/4403—Optical cables with ribbon structure

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a multi-core fiber, a multi-core fiber ribbon, a multi-core fiber, and a method for processing a multi-core fiber.
  • multicore fiber is known as an optical fiber that realizes a high-density optical fiber cable.
  • the multi-core fiber described in Patent Documents 1 and 2 includes a core portion that employs a trench structure in order to suppress crosstalk between cores.
  • the difference in the specific refractive index ⁇ 3 of the trench layer with respect to the clad portion is smaller than ⁇ 0.3%.
  • the clad portion is made of pure quartz glass, if the specific refractive index difference ⁇ 3 is to be smaller than ⁇ 0.3%, it is necessary to increase the dopant that lowers the refractive index of quartz glass such as fluorine, so that the trench layer Alternatively, the manufacturability of the optical fiber containing it is lowered.
  • each core portion includes a trench layer, so that the influence of low manufacturability of the trench layer is accumulated, so that the manufacturability is further lowered as compared with the single core fiber. do.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is a method for manufacturing a multi-core fiber, a multi-core fiber ribbon, a multi-core fiber, and a multi-core in which crosstalk between cores is suppressed and a decrease in manufacturability is suppressed.
  • the purpose is to provide a method for processing a fiber.
  • one aspect of the present invention is a central core portion, an intermediate layer formed on the outer periphery of the central core portion, and a trench formed on the outer periphery of the intermediate layer.
  • a plurality of core portions having a layer and a clad portion formed on the outer periphery of the plurality of core portions are provided, and in each of the plurality of core portions, the average of the central core portion with respect to the clad portion.
  • the average specific refractive index difference of the intermediate layer is ⁇ 2
  • the average specific refractive index difference of the trench layer is ⁇ 3, ⁇ 1> ⁇ 2> ⁇ 3 and 0%> ⁇ 3> -0.3%. Is a multi-core fiber that holds.
  • b / a is 1.9 or more and 3.0 or less.
  • C / a may be 3.6 or more and 4.4 or less.
  • the ⁇ 1 may be 0.35% or more and 0.39% or less.
  • the ⁇ 2 may be ⁇ 0.05% or more and 0.04% or less.
  • the central core diameter of each of the plurality of core portions may be set so that the effective cutoff wavelength is 1000 nm or more and 1260 nm or less.
  • the mode field diameter at a wavelength of 1310 nm may be 8.6 ⁇ m or more and 9.2 ⁇ m or less.
  • the bending loss at a wavelength of 1550 nm when bent at a diameter of 20 mm may be 1.57 dB / m or less.
  • the crosstalk between the most adjacent core portions among the plurality of core portions may be -25 dB or less.
  • the center distance between the most adjacent core portions among the plurality of core portions may be 37 ⁇ m or more and 41 ⁇ m or less.
  • the clad thickness of the clad portion on the outer peripheral side may be 25 ⁇ m or less with respect to the core portion located on the outermost peripheral side of the plurality of core portions.
  • the zero dispersion wavelength may be 1300 nm or more and 1324 nm or less, and the dispersion slope at the zero dispersion wavelength may be 0.092 ps / nm 2 / km or less.
  • the number of the plurality of core parts may be 3 or 4.
  • It may be provided with a coating layer formed on the outer periphery of the clad portion.
  • the coating layer may have a non-circular coating portion in which at least a part of the outer surface deviates from the cylindrical shape along the stretching direction of the clad portion.
  • the clad portion may have at least a part of the outer surface having a non-circular clad portion having a shape deviated from the cylindrical shape along the non-circular coating portion of the coating layer.
  • the clad diameter of the clad portion may be 137 ⁇ m or less.
  • One aspect of the present invention is a method for processing a multi-core fiber in which the multi-core fiber is processed by using a jig or an apparatus for processing a standard optical fiber having a clad diameter of 125 ⁇ m.
  • One aspect of the present invention is a multi-core fiber ribbon including the multi-core fiber in which a plurality of the ribbons are arranged in parallel.
  • Each of the plurality of multi-core fibers includes a coating layer formed on the outer periphery of the clad portion, and the coating layer is a non-circle having at least a part of an outer surface deviated from a cylindrical shape along the extending direction of the clad portion. It may have a shape-coated portion, and each of the plurality of multi-core fibers may be in contact with an adjacent multi-core fiber at the non-circular coating portion.
  • One aspect of the present invention is the method for manufacturing a multi-core fiber, in which a first step of preparing a plurality of core members to be at least a part of the plurality of core portions and a clad to be at least a part of the clad portion. It includes a second step of preparing a member, a third step of forming a base material using the plurality of core members and the clad member, and a fourth step of drawing the multi-core fiber from the base material.
  • the plurality of core members may be formed by a VAD (Vapor-phase Axial Deposition) method or an OVD (Outside Vapor Deposition) method.
  • VAD Vapor-phase Axial Deposition
  • OVD Outside Vapor Deposition
  • the base material may be formed by a drilling method or a stacking method.
  • the base material may be formed so that the base material has a volume of 100 km or more in terms of the length of the multi-core fiber.
  • the multi-core fiber according to the present invention has the effect of suppressing crosstalk between cores and suppressing a decrease in manufacturability.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the refractive index profile of the core portion of the multi-core fiber of FIG. 1 and its periphery.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the multi-core according to the second embodiment.
  • FIG. 4 shows the sample No. It is a radar chart which shows the clad diameter of 1 to 35.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber ribbon according to the third embodiment.
  • FIG. 6A is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the fourth embodiment, which is suitable for the configuration of the multi-core fiber ribbon.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the refractive index profile of the core portion of the multi-core fiber of FIG. 1 and its periphery.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 6B is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the fifth embodiment, which is suitable for the configuration of the multi-core fiber ribbon.
  • FIG. 6C is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the sixth embodiment, which is suitable for the configuration of the multi-core fiber ribbon.
  • FIG. 6D is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the seventh embodiment, which is suitable for the configuration of the multi-core fiber ribbon.
  • FIG. 6E is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the eighth embodiment suitable for the configuration of the multi-core fiber ribbon.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a multi-core fiber.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a multi-core fiber.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of a first example of a refractive index profile that can be regarded as a trench type.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a second example of a refractive index profile that can be regarded as a trench type.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a third example of a refractive index profile that can be regarded as a trench type.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of a fourth example of a refractive index profile that can be regarded as a trench type.
  • the cutoff wavelength or the effective cutoff wavelength is referred to as ITU (International Telecommunication Union) -TG.
  • ITU International Telecommunication Union
  • the cable cutoff wavelength defined in 650.1 Refers to the cable cutoff wavelength defined in 650.1.
  • the definition and measurement method in 650.2 shall be followed.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the first embodiment.
  • the multi-core fiber 10 includes four core portions 1 as a plurality of core portions. Further, the multi-core fiber 10 includes a clad portion 2 formed on the outer periphery of the four core portions 1. The four core portions 1 are arranged in a square shape about the central axis of the clad portion 2.
  • the multi-core fiber 10 may include a coating layer formed on the outer periphery of the clad portion 2. Such a coating layer is made of a resin or the like that can be used as a coating layer of an optical fiber.
  • Both the core portion 1 and the clad portion 2 are made of quartz glass.
  • the clad portion 2 has a substantially circular cross section and has a refractive index lower than the maximum refractive index of the core portion 1.
  • the core portion 1 has a substantially circular cross section, and the central core portion 1a, the intermediate layer 1b formed on the outer periphery of the central core portion 1a, and the trench layer 1c formed on the outer periphery of the intermediate layer 1b are substantially concentric. It has the structure of.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the refractive index profile of an arbitrary core portion 1 of the multi-core fiber 10 and a clad portion 2 around the core portion 1.
  • the profile P11 shows the refractive index profile of the central core portion 1a
  • the profile P12 shows the refractive index profile of the intermediate layer 1b
  • the profile P13 shows the refractive index profile of the trench layer 1c
  • the profile P14 shows the clad portion 2.
  • the central core diameter of the central core portion 1a is 2a, and the average maximum specific refractive index difference of the central core portion 1a with respect to the clad portion 2 is ⁇ 1.
  • the refractive index profile of the central core portion 1a is not only when it is a step type having a geometrically ideal shape, but also when the shape of the top is not flat and unevenness is formed due to manufacturing characteristics, or from the top to the hem. It may be shaped like a pull.
  • the refractive index of the region that is substantially flat at the top of the refractive index profile within the range of the core diameter 2a in the manufacturing design is an index for determining ⁇ 1.
  • the outer diameter of the intermediate layer 1b is 2b, and the average specific refractive index difference of the intermediate layer 1b with respect to the clad portion 2 is ⁇ 2.
  • the inner diameter of the trench layer 1c is 2b, the outer diameter is 2c, and the difference in the uniform refractive index of the trench layer 1c with respect to the clad portion 2 is ⁇ 3.
  • each core portion 1 has a trench-type refractive index profile.
  • the central core portion 1a is made of quartz glass to which a dopant that increases the refractive index such as germanium (Ge) is added
  • the intermediate layer 1b contains almost no dopant that changes the refractive index
  • the central core portion 1a is fluorine
  • the clad portion 2 is made of pure quartz glass and is made of quartz glass to which a dopant for lowering the refractive index such as F
  • the pure quartz glass is an extremely high-purity quartz glass that does not substantially contain a dopant that changes the refractive index and has a refractive index of about 1.444 at a wavelength of 1550 nm.
  • the multi-core fiber 10 since ⁇ 3> ⁇ 0.3% is established in each core portion 1, the amount of a dopant that lowers the refractive index to be added to the trench layer 3, for example, fluorine, can be relatively small. As a result, the multi-core fiber 10 is suppressed from being lowered in manufacturability, and is excellent in mass productivity, for example.
  • the center distance between the most adjacent core portions 1 of the core portions 1 is ⁇
  • the shortest distance between the trench layers 1c of the most adjacent core portions 1 is w.
  • w / ⁇ is 0.179 or less.
  • the trench width (bc) / 2 of the trench layer 1c is relatively large, so that even if the absolute value of ⁇ 3 of the trench layer 1c is small, it is between the core portions 1.
  • Crosstalk crosstalk between cores
  • the fact that w / ⁇ is 0.179 or less and the trench width (cc) / 2 is relatively large means that the center of the intensity of the field of light propagating in the core portion 1 and the trench layer 1c and the clad portion 2 It means that the distance from the interface of is relatively long. As a result, an increase in propagation loss of the core portion 1 due to the presence of the interface is suppressed.
  • the multi-core fiber 10 has, for example, ITU-T G.I. Standards specified in 652 (G.652 standard), and further G. 652. It is preferable to comply with a widely accepted standard for optical fibers, such as the 657 standard.
  • the present inventor may obtain the following G.I. It has been confirmed that it becomes easy to realize a multi-core fiber 10 that satisfies the optical characteristics of the 657 A2 standard. That is, (5) the effective cutoff wavelength is 1000 nm or more and 1260 nm or less, (6) the mode field diameter at a wavelength of 1310 nm is 8.6 ⁇ m or more and 9.2 ⁇ m or less, and (7) the bending loss at a wavelength of 1550 nm when bent at a diameter of 20 mm. It is 1.57 dB / m or less.
  • the multi-core fiber 10 when the multi-core fiber 10 is applied to communication using digital coherent communication technology, dispersion compensation to some extent is possible, but the following G.I. It is preferable to satisfy the optical characteristics of 657 A2 standard. That is, (8) the zero dispersion wavelength is 1300 nm or more and 1324 nm or less, and (9) the dispersion slope at the zero dispersion wavelength is 0.092 ps / nm 2 / km or less.
  • the present inventor shows that if the ⁇ is 37 ⁇ m or more and 41 ⁇ m or less, the inter-core crosstalk between the two most adjacent core portions 1 in the multi-core fiber 10 having a length of 100 km is -25 dB or less, and further -30 dB. It was confirmed that it was easy to do the following.
  • the outer diameter (clad diameter) of the clad portion 2 of the multi-core fiber 10 is preferably a small diameter.
  • the clad thickness t of the clad portion 2 on the outer peripheral side is 25 ⁇ m or less with respect to the core portion 1 located on the outermost peripheral side. If so, it was confirmed that the excess loss due to the reduction in diameter was negligible.
  • FIG. 1 As shown in FIG. 1
  • the clad thickness t of the clad portion 2 on the outer peripheral side with respect to the core portion 1 located on the outermost peripheral side is clad from the center of the core portion 1 closest to the outer periphery of the clad portion 2. It is the distance to the outer circumference of the part 2. In the arrangement of the core portion 1 shown in FIG. 1, the distance from the center to the outer circumference of the clad portion 2 is the same for all the core portions 1.
  • Such a clad thickness t may be hereinafter referred to as a minimum clad thickness.
  • the crosstalk between cores is suppressed by adopting the trench type refractive index profile, and the manufacturability is lowered because ⁇ 3> ⁇ 0.3% is established. It is suppressed.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber according to the second embodiment.
  • the multi-core fiber 10A includes three core portions 1 as a plurality of core portions. Further, the multi-core fiber 10 includes a clad portion 2 formed on the outer periphery of the three core portions 1.
  • the three core portions 1 are arranged in a regular triangular shape with the central axis of the clad portion 2 as the center.
  • the multi-core fiber 10A differs from the multi-core fiber 10A according to the first embodiment in the number and arrangement of the core portions 1, but has the same other configurations, for example, the values of the constituent materials and design parameters. Therefore, the multi-core fiber 10A also suppresses crosstalk between cores and suppresses a decrease in manufacturability.
  • Example As an example, a sample of a multi-core fiber was produced using the production method described later. Sample No. 1 to 35 are all designed so as to satisfy the above-mentioned conditions (1) to (4) for both the 4-core structure having the four cores shown in FIG. 1 and the 3-core structure shown in FIG. It was manufactured.
  • Sample No. The design parameters and optical characteristics of 1-35 are shown in Tables 1A and 1B.
  • ⁇ was set so that the crosstalk between cores was -30 dB at 100 km.
  • the fiber diameter means the clad diameter.
  • ⁇ 0 means a zero dispersion wavelength.
  • dispersion Slope @ ⁇ 0 means a dispersion slope at a zero dispersion wavelength.
  • MFD means a mode field diameter.
  • ⁇ cc means a cable cutoff wavelength (effective cutoff wavelength).
  • sample Nos. All of 1 to 35 are G.I. 657
  • the optical characteristics of the A2 standard were satisfied, and the crosstalk between cores at a length of 100 km was -25 dB or less.
  • the clad diameter of the multi-core fibers 10 and 10A is determined by G.I. 652 standard and G.M. It is preferably close to 125 ⁇ m according to the 657 standard.
  • FIG. 4 shows the sample numbers of Tables 1A and 1B. It is a radar chart which shows the clad diameter of the multi-core fiber of 1-35.
  • the line L1 has a 3-core structure and the line L2 has a 4-core structure, the sample No.
  • the clad diameter of the multi-core fiber of 1 to 35 is shown.
  • the clad diameter of each of the manufactured samples is 120 ⁇ m or more and 137 ⁇ m or less.
  • a multi-core fiber having a clad diameter of 137 ⁇ m or less is more suitable for ensuring long-term reliability of mechanical properties such as breaking properties by a screening test.
  • the diameter is within ⁇ 10% with respect to 125 ⁇ m, so the processing is performed using a jig or device for processing an optical fiber having a clad diameter of 125 ⁇ m. be able to.
  • An optical fiber having a clad diameter of 125 ⁇ m is sometimes called a standard optical fiber, and is suitable because a jig or device for processing is widely used.
  • Such processing jigs or devices include, for example, multi-core fiber coating removing jigs, cutting jigs, fusion splicing devices, and the like.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the multi-core fiber ribbon according to the third embodiment.
  • the multi-core fiber ribbon 30 shown in FIG. 5 has a configuration in which four multi-core fibers 10B are arranged in parallel and the outer periphery thereof is collectively covered with a coating layer 110 made of resin or the like.
  • the coating layer 110 is made of a resin or the like that can be used as a collective coating layer for an optical fiber ribbon.
  • the four multi-core fibers 10B are an example of a plurality of multi-core fibers.
  • the multi-core fiber 10B includes four core portions 1, a clad portion 2B formed on the outer periphery of the four core portions 1, and a coating layer 3B formed on the outer periphery of the clad portion 2B.
  • the core portion 1 has the same structure and constituent material as the core portion 1 of the first embodiment.
  • the design and arrangement of the core portion 1 preferably satisfy the conditions of w / ⁇ of 0.179 or less, inter-core crosstalk of -25 dB, or minimum clad thickness t of 25 ⁇ m or less. Furthermore, it is preferable that one or more of the conditions (1) to (4) are satisfied.
  • the coating layer 3B is made of a resin or the like that can be used as a coating layer for optical fibers. Further, the coating layer 3B has a non-circular coating portion in which at least a part of the outer surface deviates from the cylindrical shape along the stretching direction of the clad portion 2B. In the present embodiment, of the coating layer 3B, the planar outer surfaces parallel to the two opposite sides of the quadrangle formed by the core portion 1 are formed so as to face each other, and the non-circular coating portion 3Ba Consists of.
  • the clad portion 2B is made of the same constituent material as the clad portion 2 of the first embodiment, except that at least a part of the outer surface has a non-circular clad portion.
  • the planar outer surfaces parallel to the two opposite sides of the quadrangle formed by the core portion 1 are formed so as to face each other, and the non-circular clad portion is formed. It is configured.
  • the non-circular clad portion has a shape along the non-circular coating portion 3Ba of the coating layer 3B.
  • each of the multi-core fibers 10B is in contact with the adjacent multi-core fibers 10B at the non-circular coating portion 3Ba.
  • the arrangement direction of the core portion 1 is arranged along the parallel direction of the multi-core fiber 10B.
  • Multi-core fiber suitable for multi-core fiber ribbon configuration 6A, 6B, 6C, 6D, and 6E are schematic cross-sectional views of the multi-core fibers according to Embodiments 4, 5, 6, 7, and 8, respectively, which are suitable for the configuration of the multi-core fiber ribbon.
  • the multi-core fiber 10C shown in FIG. 6A differs from the multi-core fiber 10B in the following two points.
  • the first point is that the outer surface of the coating layer 3C has a non-circular coating portion having a regular hexagonal shape.
  • the planar outer surfaces parallel to the two opposite sides of the quadrangle formed by the core portion 1 are formed so as to face each other.
  • Another point is that in the clad portion 2C, the non-circular clad portion has a regular hexagonal shape along the non-circular coating portion of the coating layer 3C.
  • the multi-core fiber 10D shown in FIG. 6B differs from the multi-core fiber 10B in the following two points.
  • the first point is that the coating layer 3D has a non-circular coating portion having a square outer surface. In the present embodiment, the coating layer 3D is concentric with the quadrangle formed by the core portion 1.
  • Another point is that in the clad portion 2D, the non-circular clad portion has a square shape along the non-circular coating portion of the coating layer 3D.
  • the multi-core fiber 10E shown in FIG. 6C differs from the multi-core fiber 10C in the following one point.
  • One point is that the outer surface of the coating layer 3E has a non-circular coating portion similar to that of the multi-core fiber 10C, but the clad portion 2E has a circular shape rather than a shape along the non-circular coating portion of the coating layer 3D. There is a point.
  • the multi-core fiber 10F shown in FIG. 6D differs from the multi-core fiber 10B in the following one point.
  • One point is that the outer surface of the coating layer 3F has a non-circular coating portion similar to that of the multi-core fiber 10B, but the clad portion 2E has a circular shape.
  • the multi-core fiber 10G shown in FIG. 6E differs from the multi-core fiber 10D in the following points.
  • One point is that the outer surface of the coating layer 3G has a non-circular coating portion similar to that of the multi-core fiber 10D, but the clad portion 2E has a circular shape.
  • the multi-core fibers 10C to 10G shown in FIGS. 6A to 6E are easy to align the arrangement directions of the core portions 1 in the ribbon formation.
  • the method for manufacturing the multi-core fiber according to the embodiment will be described by taking the case of manufacturing the multi-core fiber 10B as an example.
  • the first step of preparing a plurality of core members to be at least a part of the plurality of core portions 1 is performed.
  • a second step of preparing a clad member to be at least a part of the clad portion 2B is performed.
  • a third step of forming a base material using a plurality of core members and clad members is performed.
  • the fourth step of drawing the multi-core fiber from the base material is performed.
  • a core member having the same refractive index profile as that formed by the central core portion 1a, the intermediate layer 1b, and the trench layer 3 is formed.
  • a core member is also called a core rod.
  • the core member may have a glass layer that is a part of the clad portion 2 formed on the outermost layer of the glass layer that is the trench layer 3.
  • Such a core rod can be formed by, for example, a VAD (Vapor-phase Axial Deposition) method or an OVD (Outside Vapor Deposition) method.
  • a cylindrical glass rod to be at least a part of the clad portion 2 is prepared, and a plurality of holes into which the core base material can be inserted are formed in the glass rod along the axis of the cylinder of the glass rod. And drill to form a clad member.
  • a glass capillary having an inner diameter into which a plurality of core members can be inserted and which is a part of the core portion 1 may be prepared as one of the core members.
  • a glass rod is inserted into each of the holes of the clad member to form a base material.
  • a method of forming the base material is also called a perforation method.
  • a plurality of core rods are inserted into the glass capillary, and further, a glass rod that is a part of the core portion 1 is inserted between the core rod and the glass capillary and between the core rods to form a base material.
  • a method of forming the base metal is also called a stack method.
  • the outermost layer of the core base material is generally a glass layer that is a part of the clad portion 2.
  • the outermost layer of the core base material may be a glass layer that becomes a part of the clad portion 2 or a glass layer that becomes the trench layer 3.
  • the outermost layer of the core base material is a glass layer to be the trench layer 3
  • propagation loss tends to increase when light passes through the interface between the trench layer 3 and the clad portion 2B in the manufactured multi-core fiber.
  • w / ⁇ is set to 0.179 or less, and the effect of suppressing an increase in the propagation loss of the core portion 1 due to the presence of the interface is more effectively exhibited.
  • the outer circumference of the base material is processed so as to have the shape of the clad portion 2B of the multi-core fiber 10B.
  • the processing can be carried out by mechanical polishing, chemical polishing, or the like.
  • the base material it is preferable to form the base material so that the base material has a volume of 100 km or more in terms of the length of the multi-core fiber to be drawn.
  • a long multi-core fiber can be manufactured from one base material, so that the manufacturing cost of the multi-core fiber can be reduced.
  • the glass thickness between the holes formed in the glass rod becomes sufficiently thick when the drilling method is used, so that cracks are less likely to occur in the middle of the process, for example.
  • the volume of the non-defective portion of the base material that can be used for manufacturing the multi-core fiber satisfying the desired standard becomes the volume of the multi-core fiber as it is. Therefore, the volume required as a non-defective part of the base material can be calculated from the length and clad diameter of the multi-core fiber to be manufactured.
  • the fourth step is performed by, for example, the method shown in FIG. That is, first, the base metal 40 formed in the third step is set in the drawing furnace 100. Then, one end of the base material 40 is heated and melted by the heater 101, and the glass multi-core fiber 50 is drawn.
  • the glass multi-core fiber 50 includes a core portion 1 and a clad portion 2B. Subsequently, the ultraviolet curable resin is applied to the outer periphery of the glass multi-core fiber 50 by the resin coating device 102.
  • the die in the resin coating device 102 has a shape capable of forming the outer shape of the coating layer 3B.
  • the ultraviolet irradiation device 103 irradiates the resin coated on the outer periphery of the glass multi-core fiber 50 with ultraviolet rays to cure the resin, thereby forming the coating layer 3B.
  • the guide roll 104 guides the multi-core fiber 10B to the take-up device 105.
  • the winding device 105 is a device including a bobbin that winds the multi-core fiber 10B. The drawing speed of the multi-core fiber 10B is changed by the rotation speed of the bobbin.
  • the refractive index profile is composed of straight lines, but the refractive index profile of the actually manufactured multi-core fiber is often not composed of straight lines. Even in such a case, the design parameters such as a, b, c, ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 can be confirmed by the refractive index profile measured by a profile analyzer or the like.
  • FIG. 8 to 11 are explanatory views of the first to fourth examples of the refractive index profile that can be regarded as a trench type.
  • the profile P22 shown by the broken line can be specified with respect to the profile P21 shown by the measured solid line.
  • the profile P32 can be specified with respect to the actually measured profile P31.
  • the profile P42 can be specified with respect to the actually measured profile P41.
  • the profile P52 can be specified with respect to the actually measured profile P51.
  • the actually measured refractive index profile as shown in FIGS. 8 to 11 is not composed of straight lines, those skilled in the art recognize it as a trench-type refractive index profile, specify the design parameter, and specify the design parameter. It is enough to specify the refractive index profile that can be represented by.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
  • the method for manufacturing a multi-core fiber, a multi-core fiber ribbon, a multi-core fiber, and the method for processing a multi-core fiber according to the present invention are useful for a multi-core fiber having a core portion that employs a trench structure.

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Abstract

コア間クロストークが抑制されるとともに製造性の低下が抑制されたマルチコアファイバを提供することを目的とする。マルチコアファイバは、中心コア部（１ａ）と、前記中心コア部の外周に形成された中間層（１ｂ）と、前記中間層の外周に形成されたトレンチ層（１ｃ）とを有する、複数のコア部（１）と、前記複数のコア部の外周に形成されたクラッド部（２）と、を備え、前記複数のコア部のそれぞれにおいて、前記クラッド部に対する、前記中心コア部の最大比屈折率差をΔ１、前記中間層の平均比屈折率差をΔ２、前記トレンチ層の平均比屈折率差をΔ３とすると、Δ１＞Δ２＞Δ３かつ－０．３％＞Δ３が成り立つ。

Description

マルチコアファイバ、マルチコアファイバリボン、マルチコアファイバの製造方法およびマルチコアファイバの処理方法
　本発明は、マルチコアファイバ、マルチコアファイバリボン、マルチコアファイバの製造方法およびマルチコアファイバの処理方法に関する。
　データコムやテレコムの分野において、高密度光ファイバケーブルを実現する光ファイバとして、マルチコアファイバが知られている。特許文献１、２に記載のマルチコアファイバは、コア間クロストークを抑制するためにトレンチ構造を採用したコア部を備えている。
特開２０１２－１１８４９５号公報 特開２０１６－０７５９３８号公報
　しかしながら、特許文献１、２に記載のマルチコアファイバでは、クラッド部に対するトレンチ層の比屈折率差Δ３が－０．３％よりも小さい。クラッド部が純石英ガラスからなる場合、比屈折率差Δ３を－０．３％よりも小さくしようとすると、フッ素などの石英系ガラスの屈折率を低下させるドーパントを増やす必要があるので、トレンチ層またはそれを含む光ファイバの製造性が低くなる。また、マルチコアファイバの場合、コア部を複数含むので、各コア部がトレンチ層を含む場合は、トレンチ層の製造性が低い影響が累積するので、シングルコアファイバと比較して製造性がより低下する。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、コア間クロストークが抑制されるとともに製造性の低下が抑制されたマルチコアファイバ、マルチコアファイバリボン、マルチコアファイバの製造方法およびマルチコアファイバの処理方法を提供することにある。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成された中間層と、前記中間層の外周に形成されたトレンチ層とを有する、複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に形成されたクラッド部と、を備え、前記複数のコア部のそれぞれにおいて、前記クラッド部に対する、前記中心コア部の平均の最大比屈折率差をΔ１、前記中間層の平均比屈折率差をΔ２、前記トレンチ層の平均比屈折率差をΔ３とすると、Δ１＞Δ２＞Δ３かつ０％＞Δ３＞－０．３％が成り立つマルチコアファイバである。
　前記複数のコア部のうち最隣接するコア部の間の中心距離をΛ、前記最隣接するコア部のトレンチ層の間の最短距離をｗとすると、ｗ／Λが０．１７９以下であるものでもよい。
　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、前記中心コア部の中心コア径を２ａ、前記トレンチ層の内径、外径をそれぞれ２ｂ、２ｃとしたときに、ｂ／ａが１．９以上３．０以下、ｃ／ａが３．６以上４．４以下であるものでもよい。
　前記Δ１が０．３５％以上０．３９％以下であるものでもよい。
　前記Δ２が－０．０５％以上０．０４％以下であるものでもよい。
　前記複数のコア部のそれぞれの中心コア部の中心コア径が、実効カットオフ波長が１０００ｎｍ以上１２６０ｎｍ以下になるように設定されているものでもよい。
　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．２μｍ以下であるものでもよい。
　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、直径２０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１．５７ｄＢ／ｍ以下であるものでもよい。
　長さ１００ｋｍにおいて、前記複数のコア部のうち最隣接するコア部の間におけるクロストークが－２５ｄＢ以下であるものでもよい。
　前記複数のコア部のうち最隣接するコア部の間の中心距離が３７μｍ以上４１μｍ以下であるものでもよい。
　前記複数のコア部のうち最も外周側に位置するコア部に対して外周側の前記クラッド部のクラッド厚が２５μｍ以下であるものでもよい。
　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、零分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下あり、前記零分散波長での分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下であるものでもよい。
　前記複数のコア部の数が３または４であるものでもよい。
　前記クラッド部の外周に形成されたコーティング層を備えるものでもよい。
　前記コーティング層は、外面の少なくとも一部が前記クラッド部の延伸方向に沿った円筒形状からずれた非円形状コーティング部を有するものでもよい。
　前記クラッド部は、外面の少なくとも一部が、前記コーティング層の非円形状コーティング部に沿って円筒形状からずれた形状の非円形状クラッド部を有するものでもよい。
　前記クラッド部のクラッド径が１３７μｍ以下であるものでもよい。
　本発明の一態様は、クラッド径が１２５μｍである標準光ファイバを処理するための治具または装置を用いて前記マルチコアファイバを処理するマルチコアファイバの処理方法である。
　本発明の一態様は、複数が並列に並べられた、前記マルチコアファイバを備えるマルチコアファイバリボンである。
　前記複数のマルチコアファイバのそれぞれは、前記クラッド部の外周に形成されたコーティング層を備え、前記コーティング層は、外面の少なくとも一部が前記クラッド部の延伸方向に沿った円筒形状からずれた非円形状コーティング部を有し、前記複数のマルチコアファイバのそれぞれが、前記非円形状コーティング部にて隣接するマルチコアファイバと当接しているものでもよい。
　本発明の一態様は、前記マルチコアファイバの製造方法であって、前記複数のコア部の少なくとも一部となる複数のコア部材を準備する第１工程と、前記クラッド部の少なくとも一部となるクラッド部材を準備する第２工程と、前記複数のコア部材と前記クラッド部材とを用いて母材を形成する第３工程と、前記母材から前記マルチコアファイバを線引きする第４工程と、を含む。
　前記第１工程において、前記複数のコア部材をＶＡＤ（Vapor-phase　Axial　Deposition）法またはＯＶＤ（Outside　Vapor　Deposition）法によって形成するものでもよい。
　前記第３工程において、前記母材を穿孔法またはスタック法によって形成するものでもよい。
　前記第３工程において、前記母材が前記マルチコアファイバの長さに換算して１００ｋｍ以上となる体積になるように、前記母材を形成するものでもよい。
　本発明に係るマルチコアファイバは、コア間クロストークが抑制されるとともに製造性の低下が抑制されるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。 図２は、図１のマルチコアファイバのコア部とその周辺の屈折率プロファイルの模式図である。 図３は、実施形態２に係るマルチコアの模式的な断面図である。 図４は、サンプルＮｏ．１～３５のクラッド径を示すレーダーチャートである。 図５は、実施形態３に係るマルチコアファイバリボンの模式的な断面図である。 図６Ａは、マルチコアファイバリボンの構成に適する実施形態４に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。 図６Ｂは、マルチコアファイバリボンの構成に適する実施形態５に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。 図６Ｃは、マルチコアファイバリボンの構成に適する実施形態６に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。 図６Ｄは、マルチコアファイバリボンの構成に適する実施形態７に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。 図６Ｅは、マルチコアファイバリボンの構成に適する実施形態８に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。 図７は、マルチコアファイバの製造方法の説明図である。 図８は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第１例の説明図である。 図９は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第２例の説明図である。 図１０は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第３例の説明図である。 図１１は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第４例の説明図である。
　以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、本明細書においては、カットオフ波長または実効カットオフ波長とは、ＩＴＵ（国際通信連合）－Ｔ　Ｇ．６５０．１で定義するケーブルカットオフ波長をいう。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＧ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。
（実施形態１）
　図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。マルチコアファイバ１０は、複数のコア部として、４個のコア部１を備える。また、マルチコアファイバ１０は、４個のコア部１の外周に形成されたクラッド部２を備える。４個のコア部１は、クラッド部２の中心軸を中心として正方形状に配列されている。なお、マルチコアファイバ１０は、クラッド部２の外周に形成されたコーティング層を備えていてもよい。このようなコーティング層は、光ファイバのコーティング層として使用されうる樹脂等からなる。
　コア部１とクラッド部２とは、いずれも石英系ガラスからなる。クラッド部２は、断面が略円形であり、コア部１の最大屈折率よりも低い屈折率を有する。
　コア部１は、断面が略円形であり、中心コア部１ａと、中心コア部１ａの外周に形成された中間層１ｂと、中間層１ｂの外周に形成されたトレンチ層１ｃとが略同心円状となった構造を有する。
　図２は、マルチコアファイバ１０のうちの任意のコア部１とその周辺のクラッド部２の屈折率プロファイルの模式図である。図２において、プロファイルＰ１１が中心コア部１ａの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１２が中間層１ｂの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１３がトレンチ層１ｃの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１４がクラッド部２の屈折率プロファイルを示す。
　中心コア部１ａの中心コア径は２ａであり、クラッド部２に対する中心コア部１ａの平均の最大比屈折率差はΔ１である。ここで、中心コア部１ａの屈折率プロファイルは、幾何学的に理想的な形状のステップ型である場合だけでなく、頂部の形状が平坦ではなく製造特性により凹凸が形成されたり、頂部から裾を引くような形状となっていたりする場合がある。この場合、製造設計上のコア径２ａの範囲内における、屈折率プロファイルの頂部で略平坦である領域の屈折率が、Δ１を決定する指標となる。
　中間層１ｂの外径は２ｂであり、クラッド部２に対する中間層１ｂの平均比屈折率差はΔ２である。トレンチ層１ｃの内径は２ｂ、外径は２ｃであり、クラッド部２に対するトレンチ層１ｃの均比屈折率差はΔ３ある。
　ここで、マルチコアファイバ１０では、各コア部１において、Δ１＞Δ２＞Δ３かつ０％＞Δ３＞－０．３％が成り立っている。すなわち、マルチコアファイバ１０では、各コア部１がトレンチ型の屈折率プロファイルを有する。たとえば、中心コア部１ａがゲルマニウム（Ｇｅ）のような屈折率を高めるドーパントが添加された石英ガラスからなり、中間層１ｂが屈折率を変化させるドーパントを殆ど含まず、中心コア部１ａがフッ素（Ｆ）のような屈折率を低くするドーパントが添加された石英ガラスからなり、クラッド部２が純石英ガラスからなる場合、上記不等式が成り立つ。なお、純石英ガラスとは、屈折率を変化させるドーパントを実質的に含まず、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が約１．４４４である、きわめて高純度の石英ガラスである。
　さらに、マルチコアファイバ１０では、各コア部１においてΔ３＞－０．３％が成り立つため、トレンチ層３に添加すべき屈折率を低下させるドーパント、たとえばフッ素の添加量を比較的少なくできる。これにより、マルチコアファイバ１０は、製造性の低下が抑制され、たとえば量産性に優れる。
　さらに、マルチコアファイバ１０では、図１に示すように、コア部１のうち最隣接するコア部１の間の中心距離をΛ、最隣接するコア部１のトレンチ層１ｃの間の最短距離をｗとすると、たとえばｗ／Λが０．１７９以下である。ｗ／Λが０．１７９以下であれば、トレンチ層１ｃのトレンチ幅（ｃ―ｂ）／２が比較的大きいので、トレンチ層１ｃのΔ３の絶対値が小さくても、コア部１の間におけるクロストーク（コア間クロストーク）を比較的高くできるとともに、曲げ損失特性も比較的良好にできる。また、ｗ／Λが０．１７９以下でトレンチ幅（ｃ―ｂ）／２が比較的大きいことは、コア部１を伝搬する光のフィールドの強度の中心と、トレンチ層１ｃとクラッド部２との界面との距離が比較的遠いことを意味する。その結果、界面の存在に起因するコア部１の伝搬損失の増大が抑制される。
　ところで、汎用性の観点から、マルチコアファイバ１０は、その光学特性が、たとえばＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．６５２で規定される規格（Ｇ．６５２規格）、さらにはＧ．６５７規格のような、光ファイバの規格として広く受け入れられている規格に準拠していることが好ましい。
　本発明者が、図２に示した２ａ、２ｂ、２ｃ、Δ１、Δ２、Δ３などの設計パラメータを網羅的に検討し、鋭意検討した結果、コア部１のそれぞれにおいて、設計パラメータが以下の各特性を満たしていることが好ましいことを確認した。すなわち、Δ３＞－０．３％が成り立つ場合に、（１）ｂ／ａが１．９以上３．０以下、ｃ／ａが３．６以上４．４以下であることが好ましい。また、（２）Δ１が０．３５％以上０．３９％以下であることが好ましい。また、（３）Δ２が－０．０５％以上０．０４％以下であることが好ましい。さらに、（４）２ａが、実効カットオフ波長が１０００ｎｍ以上１２６０ｎｍ以下になるように設定されていることが好ましい。
　本発明者は、上記（１）～（４）の条件のうち１つ以上を満たすことによって、以下（５）～（７）のＧ．６５７　Ａ２規格の光学特性を満たすマルチコアファイバ１０を実現することが容易になることを確認した。すなわち、（５）実効カットオフ波長が１０００ｎｍ以上１２６０ｎｍ以下、（６）波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．２μｍ以下、（７）直径２０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１．５７ｄＢ／ｍ以下、である。なお、波長分散特性については、マルチコアファイバ１０を、デジタルコヒーレント通信技術を用いた通信に適用する場合、ある程度の分散補償が可能であるが、以下の（８）、（９）のＧ．６５７　Ａ２規格の光学特性を満たすことが好ましい。すなわち、（８）零分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下、（９）零分散波長での分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下、である。
　また、本発明者は、Λが３７μｍ以上４１μｍ以下であれば、長さ１００ｋｍのマルチコアファイバ１０において、最隣接する２つのコア部１の間におけるコア間クロストークを－２５ｄＢ以下、さらには－３０ｄＢ以下にし易いことを確認した。
　さらに、光ファイバケーブルにおける高密度化の観点から、マルチコアファイバ１０のクラッド部２の外径（クラッド径）は細径の方が好ましい。マルチコアファイバ１０については、上記（１）～（４）の条件のうち１つ以上を満たす場合、最も外周側に位置するコア部１に対して外周側のクラッド部２のクラッド厚ｔが２５μｍ以下であれば、細径化に伴う過剰損失が無視できる程度であることを確認した。ここで、最も外周側に位置するコア部１に対して外周側のクラッド部２のクラッド厚ｔは、図１に示すように、クラッド部２の外周に最も近いコア部１の中心から、クラッド部２の外周までの距離である。なお、図１に示すコア部１の配置では、いずれのコア部１についても、中心からクラッド部２の外周までの距離は等しい。このようなクラッド厚ｔは、以下、最小クラッド厚と記載する場合がある。
　以上説明したように、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０は、トレンチ型屈折率プロファイルの採用によってコア間クロストークが抑制されるとともに、Δ３＞－０．３％が成り立つことによって製造性の低下が抑制されたものである。
（実施形態２）
　図３は、実施形態２に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。マルチコアファイバ１０Ａは、複数のコア部として、３個のコア部１を備える。また、マルチコアファイバ１０は、３個のコア部１の外周に形成されたクラッド部２を備える。３個のコア部１は、クラッド部２の中心軸を中心として正三角形状に配列されている。
　マルチコアファイバ１０Ａは、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０Ａとは、コア部１の数および配置が異なるが、それ以外の構成、たとえば構成材料や設計パラメータの値は同じである。したがって、マルチコアファイバ１０Ａも、コア間クロストークが抑制されるとともに、製造性の低下が抑制されたものである。
（実施例）
　実施例として、後述する製造方法を用いてマルチコアファイバのサンプルを製造した。サンプルＮｏ．１～３５は、いずれも、図１に示す４個のコアを有する４コア構造および図３に示す３コア構造の両方について、上述した（１）～（４）の条件を満たすように設計して製造したものである。
　サンプルＮｏ．１～３５の設計パラメータと光学特性とを表１Ａおよび表１Ｂに示す。なお、表中、Λは、コア間クロストークが１００ｋｍで－３０ｄＢとなるように設定した。また、ファイバ径はクラッド径を意味する。また、「λ０」は零分散波長を意味する。また、「分散Ｓｌｏｐｅ＠λ０」は零分散波長での分散スロープを意味する。また、「ＭＦＤ」はモードフィールド径を意味する。また、「λｃｃ」はケーブルカットオフ波長（実効カットオフ波長）を意味する。表１Ａ、表１Ｂに示すように、サンプルＮｏ．１～３５はいずれも、（５）～（９）のＧ．６５７　Ａ２規格の光学特性を満たし、かつ長さ１００ｋｍでのコア間クロストークが－２５ｄＢ以下であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
（クラッド径）
　つぎに、マルチコアファイバ１０、１０Ａのクラッド径について説明する。マルチコアファイバ１０、１０Ａのクラッド径は、Ｇ．６５２規格やＧ．６５７規格に準拠する１２５μｍに近いことが好ましい。
　図４は、表１Ａ、１ＢのサンプルＮｏ．１～３５のマルチコアファイバのクラッド径を示すレーダーチャートである。図中、線Ｌ１は３コア構造、線Ｌ２は４コア構造の場合の、サンプルＮｏ．１～３５のマルチコアファイバのクラッド径を示している。図示されるように、いずれの製造サンプルについてもクラッド径は１２０μｍ以上１３７μｍ以下である。
　このように、クラッド径が１３７μｍ以下のマルチコアファイバであれば、スクリーニング試験により破断特性などの機械的特性の長期信頼性を確保するために、より好適である。また、クラッド径が１２０μｍ以上１３７μｍ以下のマルチコアファイバであれば、１２５μｍに対して±１０％以内の径なので、クラッド径が１２５μｍである光ファイバを処理するための治具または装置を用いて処理することができる。クラッド径が１２５μｍである光ファイバは、標準光ファイバと呼ばれる場合があり、処理するための治具または装置が広く用いられているので好適である。このような処理治具または装置は、たとえばマルチコアファイバの被覆除去治具、切断治具、融着接続装置などである。
（実施形態３）
　図５は、実施形態３に係るマルチコアファイバリボンの模式的な断面図である。図５に示すマルチコアファイバリボン３０は、４本のマルチコアファイバ１０Ｂが並列に並べられ、その外周を樹脂等からなるコーティング層１１０にて一括して被覆した構成を有する。コーティング層１１０は、光ファイバリボンの一括コーティング層として使用されうる樹脂等からなる。４本のマルチコアファイバ１０Ｂは複数のマルチコアファイバの一例である。
　マルチコアファイバ１０Ｂは、４個のコア部１と、４個のコア部１の外周に形成されたクラッド部２Ｂと、クラッド部２Ｂの外周に形成されたコーティング層３Ｂとを備える。コア部１は、実施形態１のコア部１と同様の構造および構成材料からなる。コア部１の設計および配置は、ｗ／Λが０．１７９以下、コア間クロストークが－２５ｄＢ、または最小クラッド厚ｔが２５μｍ以下の条件を満たすことが好ましい。さらには、（１）～（４）の条件のうち１つ以上を満たすことが好ましい。
　コーティング層３Ｂは、光ファイバのコーティング層として使用されうる樹脂等からなる。また、コーティング層３Ｂは、外面の少なくとも一部が、クラッド部２Ｂの延伸方向に沿った円筒形状からずれた非円形状コーティング部を有する。本実施形態では、コーティング層３Ｂのうち、コア部１が形成する四角形の対向する２辺に対して平行な平面状の外面が、互いに対向するように形成されており、非円形状コーティング部３Ｂａを構成している。
　クラッド部２Ｂは、実施形態１のクラッド部２と同様の構成材料からなるが、外面の少なくとも一部が非円形状クラッド部を有する点で異なる。本実施形態では、クラッド部２Ｂのうち、コア部１が形成する四角形の対向する２辺に対して平行な平面状の外面が、互いに対向するように形成されており、非円形状クラッド部を構成している。また、非円形状クラッド部はコーティング層３Ｂの非円形状コーティング部３Ｂａに沿った形状をしている。
　マルチコアファイバリボン３０では、マルチコアファイバ１０Ｂのそれぞれが、非円形状コーティング部３Ｂａにて、隣接するマルチコアファイバ１０Ｂと当接している。これにより、４本のマルチコアファイバ１０Ｂのリボン化において各マルチコアファイバ１０Ｂにおけるコア部１の配列方向を揃え易くなる。たとえば、図５の場合は、各マルチコアファイバ１０Ｂにおいてコア部１の配列方向がマルチコアファイバ１０Ｂの並列方向に沿った配列となる。
　（マルチコアファイバリボンの構成に適するマルチコアファイバ）
　図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、および図６Ｅはそれぞれ、マルチコアファイバリボンの構成に適する実施形態４、５、６、７、８に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。
　図６Ａに示すマルチコアファイバ１０Ｃは、マルチコアファイバ１０Ｂと比較して、以下の２点で異なる。まず１点は、コーティング層３Ｃの外面が正六角形状となる非円形状コーティング部を有する点である。本実施形態では、コーティング層３Ｃのうち、コア部１が形成する四角形の対向する２辺に対して平行な平面状の外面が、互いに対向するように形成されている。また、他の１点は、クラッド部２Ｃは、非円形状クラッド部がコーティング層３Ｃの非円形状コーティング部に沿って正六角形状をしている点である。
　図６Ｂに示すマルチコアファイバ１０Ｄは、マルチコアファイバ１０Ｂと比較して、以下の２点で異なる。まず１点は、コーティング層３Ｄの外面が正方形状となる非円形状コーティング部を有する点である。本実施形態では、コーティング層３Ｄが、コア部１が形成する四角形と同心状になっている。また、他の１点は、クラッド部２Ｄは、非円形状クラッド部がコーティング層３Ｄの非円形状コーティング部に沿って正方形状をしている点である。
　図６Ｃに示すマルチコアファイバ１０Ｅは、マルチコアファイバ１０Ｃと比較して、以下の１点で異なる。その１点は、コーティング層３Ｅの外面がマルチコアファイバ１０Ｃと同様の非円形状コーティング部を有するが、クラッド部２Ｅは、コーティング層３Ｄの非円形状コーティング部に沿った形状ではなく、円形状である点である。
　図６Ｄに示すマルチコアファイバ１０Ｆは、マルチコアファイバ１０Ｂと比較して、以下の１点で異なる。その１点は、コーティング層３Ｆの外面がマルチコアファイバ１０Ｂと同様の非円形状コーティング部を有するが、クラッド部２Ｅは円形状である点である。
　図６Ｅに示すマルチコアファイバ１０Ｇは、マルチコアファイバ１０Ｄと比較して、以下の点で異なる。その１点は、コーティング層３Ｇの外面がマルチコアファイバ１０Ｄと同様の非円形状コーティング部を有するが、クラッド部２Ｅは円形状である点である。
　図６Ａ～図６Ｅに示すマルチコアファイバ１０Ｃ～１０Ｇはいずれも、マルチコアファイバ１０Ｂと同様に、リボン化においてコア部１の配列方向を揃え易い。
（製造方法）
　実施形態に係るマルチコアファイバの製造方法を、マルチコアファイバ１０Ｂを製造する場合を例として説明する。まず、複数のコア部１の少なくとも一部となる複数のコア部材を準備する第１工程を行う。つづいて、クラッド部２Ｂの少なくとも一部となるクラッド部材を準備する第２工程を行う。つづいて、複数のコア部材とクラッド部材とを用いて母材を形成する第３工程を行う。つづいて、母材からマルチコアファイバを線引きする第４工程を行う。
　以下、各工程について説明する。第１工程では、たとえばコア部１において中心コア部１ａ、中間層１ｂ、トレンチ層３が形成する屈折率プロファイルと同じ屈折率プロファイルを有するコア部材を形成する。このようなコア部材はコアロッドとも呼ばれる。なお、コア部材には、クラッド部２の一部となるガラス層が、トレンチ層３となるガラス層の最外層に形成されていてもよい。このようなコアロッドはたとえばＶＡＤ（Vapor-phase　Axial　Deposition）法またはＯＶＤ（Outside　Vapor　Deposition）法によって形成することができる。
　第２工程では、たとえばクラッド部２の少なくとも一部となる円柱状のガラスロッドを準備して、そのガラスロッドに、コア母材を挿入可能な複数の孔を、ガラスロッドの円柱の軸に沿って穿孔し、クラッド部材を形成する。または、第２工程では、複数のコア部材が挿入可能な内径を有し、コア部１の一部となるガラスキャピラリをコア部材の１つとして準備してもよい。
　第３工程では、クラッド部材の孔のそれぞれにガラスロッドを挿入し、母材を形成する。このような母材の形成方法は穿孔法とも呼ばれる。または、第３工程では、ガラスキャピラリに複数のコアロッドを挿入し、さらにコア部１の一部となるガラスロッドをコアロッドとガラスキャピラリとの間、およびコアロッド間に挿入し、母材を形成する。このような母材の形成方法はスタック法とも呼ばれる。
　なお、スタック法の場合、コア母材の最外層は、一般的にクラッド部２の一部となるガラス層とされる。また、穿孔法の場合は、コア母材の最外層は、クラッド部２の一部となるガラス層とされる場合と、トレンチ層３となるガラス層とされる場合がある。コア母材の最外層がトレンチ層３となるガラス層とされる場合、製造後のマルチコアファイバにおいて、トレンチ層３とクラッド部２Ｂとの界面を光が通過すると伝搬損失が増加しやすい。この場合、ｗ／Λを０．１７９以下とし、界面の存在に起因するコア部１の伝搬損失の増大を抑制する効果が、より効果的に発揮される。
　また、第３工程では、マルチコアファイバ１０Ｂのクラッド部２Ｂの形状となるように、母材の外周を加工する。加工は、機械研磨や化学研磨などによって実施することができる。
　また、第３工程では、母材が、線引きするマルチコアファイバの長さに換算して１００ｋｍ以上となる体積になるように、母材を形成することが好ましい。これにより１本の母材から長いマルチコアファイバを製造できるので、マルチコアファイバの製造コストを低減できる。また、このように大きな体積の母材であれば、穿孔法を用いる場合にガラスロッドに形成する孔の間のガラス厚さが十分に厚くなるので、たとえば工程の途中でクラックが生じにくくなる。なお、母材のうち、所望の規格を満たすマルチコアファイバの製造に使用できる良品部分の体積が、そのままマルチコアファイバの体積となる。したがって、製造すべきマルチコアファイバの長さとクラッド径とから、母材の良品部分として必要な体積を算出できる。
　第４工程は、たとえば図７に示す方法で行う。すなわち、まず第３工程にて形成した母材４０を線引炉１００にセットする。そして、ヒータ１０１にて母材４０の一端部を加熱溶融し、ガラスマルチコアファイバ５０を線引きする。ガラスマルチコアファイバ５０は、コア部１とクラッド部２Ｂとからなるものである。つづいて、樹脂塗布装置１０２にてガラスマルチコアファイバ５０の外周に紫外線硬化樹脂を塗布する。なお、樹脂塗布装置１０２におけるダイスは、コーティング層３Ｂの外形状を形成できる形状とされている。つづいて、紫外線照射装置１０３にて、ガラスマルチコアファイバ５０の外周に塗布された樹脂に紫外線を照射して硬化させ、コーティング層３Ｂとする。つづいて、ガイドロール１０４にてマルチコアファイバ１０Ｂを巻取装置１０５にガイドする。巻取装置１０５は、マルチコアファイバ１０Ｂを巻き取るボビンを備える装置である。ボビンの回転速度によって、マルチコアファイバ１０Ｂの線引き速度が変更される。
　なお、マルチコアファイバ１０、１０Ａ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇを製造する場合は、第３工程において母材の外周の形状の加工をしなくてもよい。
（屈折率プロファイル）
　図２では、屈折率プロファイルが直線から構成されているが、実際に製造されたマルチコアファイバの屈折率プロファイルは、直線から構成されない場合も多い。そのような場合にも、ａ、ｂ、ｃ、Δ１、Δ２、Δ３などの設計パラメータは、プロファイルアナライザなどで測定された屈折率プロファイルにて確認できる。
　図８～図１１は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第１～４例の説明図である。図８では、実測された実線で示すプロファイルＰ２１に対して、破線で示すプロファイルＰ２２を特定できる。図９では、実測されたプロファイルＰ３１に対してプロファイルＰ３２を特定できる。図１０では、実測されたプロファイルＰ４１に対してプロファイルＰ４２を特定できる。図１１では、実測されたプロファイルＰ５１に対してプロファイルＰ５２を特定できる。
　図８～図１１のような実測の屈折率プロファイルは、少なくとも一部が直線で構成されないが、当業者であればトレンチ型の屈折率プロファイルとして認識され、その設計パラメータを特定し、その設計パラメータで表すことができる屈折率プロファイルを特定できる程度のものである。
　なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
　以上のように、本発明に係るマルチコアファイバ、マルチコアファイバリボン、マルチコアファイバの製造方法およびマルチコアファイバの処理方法は、トレンチ構造を採用したコア部を備えたマルチコアファイバに有用である。
１　　　　　コア部
１ａ　　　　中心コア部
１ｂ　　　　中間層
１ｃ　　　　トレンチ層
２、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ　クラッド部
３　　　　　トレンチ層
３Ｂ　　　　コーティング層
３Ｂａ　　　非円形状コーティング部
３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ　コーティング層
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ　マルチコアファイバ
３０　　　　マルチコアファイバリボン
４０　　　　母材
５０　　　　ガラスマルチコアファイバ
１００　　　線引炉
１０１　　　ヒータ
１０２　　　樹脂塗布装置
１０３　　　紫外線照射装置
１０４　　　ガイドロール
１０５　　　巻取装置
１１０　　　コーティング層
Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ４１、Ｐ４２、Ｐ５１、Ｐ５２　プロファイル

Claims (24)

  1. 　中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成された中間層と、前記中間層の外周に形成されたトレンチ層とを有する、複数のコア部と、
    　前記複数のコア部の外周に形成されたクラッド部と、
    　を備え、
    　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、前記クラッド部に対する、前記中心コア部の平均の最大比屈折率差をΔ１、前記中間層の平均比屈折率差をΔ２、前記トレンチ層の平均比屈折率差をΔ３とすると、Δ１＞Δ２＞Δ３かつ０％＞Δ３＞－０．３％が成り立つ
    　マルチコアファイバ。
  2. 　前記複数のコア部のうち最隣接するコア部の間の中心距離をΛ、前記最隣接するコア部のトレンチ層の間の最短距離をｗとすると、ｗ／Λが０．１７９以下である
    　請求項１に記載のマルチコアファイバ。
  3. 　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、前記中心コア部の中心コア径を２ａ、前記トレンチ層の内径、外径をそれぞれ２ｂ、２ｃとしたときに、ｂ／ａが１．９以上３．０以下、ｃ／ａが３．６以上４．４以下である
    　請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
  4. 　前記Δ１が０．３５％以上０．３９％以下である
    　請求項１～３のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  5. 　前記Δ２が－０．０５％以上０．０４％以下である
    　請求項１～３のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  6. 　前記複数のコア部のそれぞれの中心コア部の中心コア径が、実効カットオフ波長が１０００ｎｍ以上１２６０ｎｍ以下になるように設定されている
    　請求項１～５のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  7. 　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上９．２μｍ以下である
    　請求項１～６のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  8. 　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、直径２０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１．５７ｄＢ／ｍ以下である
    　請求項１～７のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  9. 　長さ１００ｋｍにおいて、前記複数のコア部のうち最隣接するコア部の間におけるクロストークが－２５ｄＢ以下である
    　請求項１～７のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  10. 　前記複数のコア部のうち最隣接するコア部の間の中心距離が３７μｍ以上４１μｍ以下である
    　請求項１～９のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  11. 　前記複数のコア部のうち最も外周側に位置するコア部に対して外周側の前記クラッド部のクラッド厚が２５μｍ以下である
    　請求項１～１０のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  12. 　前記複数のコア部のそれぞれにおいて、零分散波長が１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下あり、前記零分散波長での分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ以下である
    　請求項１～１１のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  13. 　前記複数のコア部の数が３または４である
    　請求項１～１２のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  14. 　前記クラッド部の外周に形成されたコーティング層を備える
    　請求項１～１３のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  15. 　前記コーティング層は、外面の少なくとも一部が前記クラッド部の延伸方向に沿った円筒形状からずれた非円形状コーティング部を有する
    　請求項１４に記載のマルチコアファイバ。
  16. 　前記クラッド部は、外面の少なくとも一部が、前記コーティング層の非円形状コーティング部に沿って円筒形状からずれた形状の非円形状クラッド部を有する
    　請求項１５に記載のマルチコアファイバ。
  17. 　前記クラッド部のクラッド径が１３７μｍ以下である
    　請求項１～１６のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。
  18. 　クラッド径が１２５μｍである標準光ファイバを処理するための治具または装置を用いて請求項１７に記載のマルチコアファイバを処理する
    　マルチコアファイバの処理方法。
  19. 　複数が並列に並べられた、請求項１～１７のいずれか一つに記載のマルチコアファイバを備えるマルチコアファイバリボン。
  20. 　前記複数のマルチコアファイバのそれぞれは、前記クラッド部の外周に形成されたコーティング層を備え、前記コーティング層は、外面の少なくとも一部が前記クラッド部の延伸方向に沿った円筒形状からずれた非円形状コーティング部を有し、
    　前記複数のマルチコアファイバのそれぞれが、前記非円形状コーティング部にて隣接するマルチコアファイバと当接している
    　請求項１９に記載のマルチコアファイバリボン。
  21. 　請求項１～１７のいずれか一つに記載のマルチコアファイバの製造方法であって、
    　前記複数のコア部の少なくとも一部となる複数のコア部材を準備する第１工程と、
    　前記クラッド部の少なくとも一部となるクラッド部材を準備する第２工程と、
    　前記複数のコア部材と前記クラッド部材とを用いて母材を形成する第３工程と、
    　前記母材から前記マルチコアファイバを線引きする第４工程と、
    　を含む
    　マルチコアファイバの製造方法。
  22. 　前記第１工程において、前記複数のコア部材をＶＡＤ（Vapor-phase　Axial　Deposition）法またはＯＶＤ（Outside　Vapor　Deposition）法によって形成する
    　請求項２１に記載のマルチコアファイバの製造方法。
  23. 　前記第３工程において、前記母材を穿孔法またはスタック法によって形成する
    　請求項２１または２２に記載のマルチコアファイバの製造方法。
  24. 　前記第３工程において、前記母材が前記マルチコアファイバの長さに換算して１００ｋｍ以上となる体積になるように、前記母材を形成する
    　請求項２１～２３のいずれか一つに記載のマルチコアファイバの製造方法。
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