WO2023182227A1 - マルチコア光ファイバ - Google Patents

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WO2023182227A1
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cladding
cores
optical fiber
mcf
refractive index
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French (fr)
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健美 長谷川
貴博 菅沼
洋宇 佐久間
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住友電気工業株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers

Definitions

  • MCF multi-core optical fiber
  • a marker having a refractive index different from that of the cladding is introduced into the cladding. It is known that this allows each of a plurality of cores to be identified in a cross section of an MCF cut at an arbitrary position along the longitudinal direction.
  • the markers in the cladding are placed at positions with varying distances to the plurality of cores.
  • the marker has a diameter smaller than the diameter of the core or a refractive index lower than the refractive index of the core. This suppresses the coupling between the mode propagating within the core and the mode propagating within the marker, and suppresses the mixing of noise into the signal light propagating within the core.
  • end face observation is performed using side illumination.
  • illumination light is irradiated from the side of the MCF near the cutting position.
  • the illumination light is confined in the high refractive index region and propagates with low propagation loss, while it leaks and propagates with high propagation loss in the low refractive index region.
  • the higher the refractive index area, the brighter the area, and the lower the refractive index area the darker the area.
  • the MCF according to the present disclosure includes a glass optical fiber and a resin coating.
  • a glass optical fiber includes a plurality of cores each extending along a central axis (hereinafter referred to as "fiber axis"), a marker extending along the plurality of cores, and a cladding surrounding the plurality of cores and markers.
  • the resin coating is provided on the outer peripheral surface of the glass optical fiber.
  • the cladding is composed of an inner cladding and an outer cladding.
  • the inner cladding is in contact with and surrounds the plurality of cores and markers.
  • the outer cladding is provided on the outer peripheral surface of the inner cladding and has a refractive index higher than that of the inner cladding.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the structure of an MCF and an example of an apparatus for observing an end face of the MCF according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of an MCF according to the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining examples of cross-sectional structures of the MCF according to the present disclosure and the MCF according to the comparative example.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide an MCF with a structure that allows stable core identification.
  • the MCF of the present disclosure is (1) Includes a glass optical fiber and a resin coating.
  • the glass optical fiber includes a plurality of cores each extending along a fiber axis, a marker extending along the plurality of cores, and a cladding surrounding the plurality of cores and the marker.
  • the resin coating is provided on the outer peripheral surface of the glass optical fiber.
  • the centers of the plurality of cores and the centers of the markers form a planar figure that is rotationally symmetrical once with respect to the center of the cross section, so there is no rotational symmetry.
  • the cladding is composed of an inner cladding and an outer cladding.
  • the inner cladding is in contact with and surrounds the plurality of cores and markers.
  • the outer cladding is provided on the outer peripheral surface of the inner cladding and has a refractive index higher than that of the inner cladding.
  • the fiber axis corresponds to the central axis of the MCF.
  • the outer peripheral surface of the glass optical fiber corresponds to the outer peripheral surface of the cladding.
  • the center of the cross section corresponds to the intersection of the cross section and the fiber axis.
  • the MCF of the present disclosure is configured to surround an inner cladding in which a plurality of cores and markers are arranged with an outer cladding having a refractive index higher than the refractive index of the inner cladding.
  • observation light illumination light for observing the fiber end face
  • a portion of the observation light propagates within the outer cladding. become.
  • the brightness of the inner cladding is made uniform overall.
  • An end face image is obtained. In other words, variations in the brightness of markers and cores due to the direction of incidence of observation light are effectively suppressed, making it possible to stably identify cores.
  • the ratio B/A of the radius B of the inner cladding to the radius A of the outer cladding is 1. /3 or more and 2/3 or less. If the ratio B/A is less than 1/3, the outer cladding becomes too thick, which limits the flexibility in arranging the plurality of cores and markers within the inner cladding. On the other hand, if the ratio B/A is larger than 2/3, the outer cladding becomes too thin, and therefore a sufficient amount of observation light cannot be propagated to the back side of the MCF, which is not irradiated with observation light.
  • the absolute value of the relative refractive index difference of the inner cladding based on the refractive index of the outer cladding is 0.02% or more and 0.3% or less. preferable.
  • a portion of the observation light is appropriately confined within the outer cladding, so that it can propagate within the outer cladding while being partially coupled to a mode within the inner cladding.
  • the arrangement of the centers of the plurality of cores may have rotational symmetry with respect to the center of the cross section.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the structure of an MCF and an example of an MCF end face observation device according to the present disclosure (denoted as “end face observation” in FIG. 1).
  • observation target (fiber structure) in FIG. 1
  • observation device in the lower part of FIG. 1 (denoted as “observation device” in FIG. 1), a schematic structure of an observation device for observing the end face of an MCF according to the present disclosure is shown.
  • the MCF 100 which is the observation target shown in the upper part of FIG. 1, includes a glass optical fiber 110 and a resin coating 140 provided on the outer peripheral surface of the glass optical fiber 110.
  • Glass optical fiber 110 includes two cores 111 and 112, a cladding 120, and a marker 130. Three or more cores may be applied to the MCF 100.
  • the two cores 111 and 112 extend along the fiber axis AX, which is the central axis of the MCF 100.
  • Marker 130 extends along the two cores 111, 112.
  • the cladding 120 surrounds the two cores 111, 112 and the marker 130. Note that the marker 130 has a refractive index different from that of the cladding 120.
  • the cladding 120 includes an inner cladding 121 that surrounds the two cores 111, 112 and the marker 130, and an outer cladding 122 that is provided on the outer peripheral surface of the inner cladding 121 and has a refractive index higher than that of the inner cladding 121.
  • an outer cladding 122 that is provided on the outer peripheral surface of the inner cladding 121 and has a refractive index higher than that of the inner cladding 121.
  • this observation device includes a light source 501, a mirror element 502, and a camera 503 as an end-view imaging camera.
  • the observation light LL is irradiated from the light source 501 to the side of the tip portion of the glass optical fiber 110, including the end face.
  • the observation light LL entering the glass optical fiber 110 is emitted from the end face of the glass optical fiber 110 toward the mirror element 502 and is reflected by the mirror element 502 .
  • the observation light LL reflected by the mirror element 502 reaches the imaging surface of the camera 503.
  • the observation light LL When the observation light LL propagates inside the glass optical fiber 110, the observation light LL is confined in the high refractive index regions such as the two cores 111 and 112 and propagates with low propagation loss, while it propagates with low propagation loss such as the cladding 120. Within the refractive index region, it propagates with high propagation loss while leaking to the outside. Thereby, by providing a sufficient propagation distance, in the end face image of the glass optical fiber 110, higher refractive index regions are displayed brighter, and lower refractive index regions are displayed darker.
  • the end face image of the glass optical fiber 110 will not be as visible as the high refractive index region.
  • FIG. 2 is a diagram showing the cross-sectional structure of the MCF according to the present disclosure (denoted as "double clad structure" in FIG. 2).
  • the upper part of FIG. 2 (referred to as “cross-sectional structure” in FIG. 2) shows the cross-sectional structure of the MCF 100 according to the present disclosure along the line II shown in the upper part of FIG.
  • the middle part of FIG. 2 (referred to as "refractive index profile” in FIG. 2), there is shown a refractive index profile 150 showing the refractive index of each part along the line L shown in the upper part of FIG.
  • the lower part of FIG. 2 (indicated as "observation light propagation" in FIG.
  • the fiber cross section shown in the lower part of FIG. 2 is the cross section of the glass optical fiber 110 from which the resin coating 140 has been removed from the MCF 100, and is the fiber cross section along the I-I line shown in the upper part of FIG. corresponds to a part.
  • the glass optical fiber 110 of the MCF 100 includes a cladding 120, and the cladding 120 is a double layer composed of an inner cladding 121 having a diameter of 2B and an outer cladding 122 having a diameter of 2A. It has a clad structure.
  • the inner cladding 121 having a diameter of 2B two cores 111 and 112 and a marker 130 are arranged along the longitudinal direction of the MCF 100.
  • the arrangement of the centers of the two cores 111 and 112 and the center of the marker 130 has no rotational symmetry because they constitute a planar figure that is rotationally symmetrical once with respect to the center of the cross section. That is, an element arrangement consisting only of the two cores 111 and 112 has rotational symmetry because it constitutes a planar figure with two-fold rotational symmetry, but an element arrangement further including the marker 130 lacks rotational symmetry.
  • the MCF 100 includes a refractive index profile 150 as shown in the middle part of FIG. That is, the two cores 111 and 112 arranged to sandwich the fiber axis AX each have a refractive index n1 .
  • the inner cladding 121 has a refractive index n 2 lower than the refractive index n 1 of the two cores 111, 112.
  • the outer cladding 122 has a refractive index n C that is lower than the refractive index n 1 of the two cores 111, 112 and higher than the refractive index n 2 of the inner cladding 121.
  • the refractive index of the cladding 120 means the refractive index nC of the outer cladding 122.
  • the refractive index of the marker 130 may be different from the refractive index n2 of the inner cladding 121.
  • the refractive index of the marker 130 may have a relative refractive index difference of 0.25% or more with the refractive index n2 of the inner cladding 121. This enables reliable identification.
  • the marker 130 may have a refractive index higher than the refractive index n2 , and the product of the relative refractive index difference and the marker radius may be 1.0 [% ⁇ m] or less. This suppresses loss due to coupling of the mode propagating through the core to the mode at the marker.
  • each of the cores 111 and 112 of the MCF 100 has at least one mode that guides light with a wavelength of 1550 nm, which is a typical communication wavelength.
  • the guided modes of one core have sufficiently low inter-core crosstalk with the guided modes of other cores.
  • any core-to-core crosstalk may be ⁇ 60 dB/km or less.
  • the noise due to crosstalk becomes negligible.
  • the crosstalk between signal lights propagating in opposite directions between any cores may be -60 dB/km, or the crosstalk between signal lights propagating in the same direction may be -60 dB/km. . In this case, by appropriately selecting the propagation direction, the noise due to crosstalk becomes negligible.
  • the center-to-center distance between adjacent cores may be 30 ⁇ m or more. Further, the center-to-center distance between adjacent cores may be 50 ⁇ m or less. As a result, even when the outer cladding 122 is made sufficiently thick, leakage loss due to mode coupling from the cores 111 and 112 to the outer cladding 122 can be suppressed. Further, the effective refractive index of the waveguide mode may differ by 0.01% or more between adjacent cores. This suppresses crosstalk even when the center-to-center distance between adjacent cores is short.
  • the core diameter may be 8 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and the relative refractive index difference between the cores 111 and 112 and the inner cladding 121 may be 0.3% or more and 0.5% or less. This makes it possible to suppress crosstalk and noise due to higher-order modes.
  • the observation light LL couples to the cores 111, 112 and the marker 130 while being uniformly dispersed and/or uniformly diffused within the outer cladding 122, the amount of light of the observation light LL coupled to the cores 111, 112 and the marker 130 is stable regardless of the direction of incidence of the observation light LL.
  • the ratio B/A of the radius B of the inner cladding 121 to the radius A of the outer cladding 122 is , preferably 1/3 or more and 2/3 or less.
  • the ratio B/A is smaller than 1 ⁇ 3
  • the outer cladding 122 becomes too thick, and the degree of freedom in arranging the cores 111, 112 and the marker 130 within the inner cladding 121 is restricted.
  • the ratio B/A is larger than 2/3, the outer cladding 122 becomes too thin, and a sufficient amount of observation light LL cannot be propagated to the back side of the glass optical fiber 110 where the observation light LL is not irradiated.
  • the absolute value of the relative refractive index difference of the inner cladding 121 based on the refractive index nC of the outer cladding 122 is preferably 0.02% or more and 0.3% or less. In this case, since a portion of the observation light LL is appropriately confined within the outer cladding 122, it becomes possible to propagate within the outer cladding 122 while being partially coupled to the mode within the inner cladding 121.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the cross-sectional structure of an MCF according to the present disclosure and an MCF according to a comparative example (denoted as "cross-sectional structure" in FIG. 3).
  • the cross-sectional structures of the MCF 600A according to the comparative example and the MCF 100A (100) according to the present embodiment are shown.
  • the lower part of FIG. 3 denotes “4 cores” in FIG. 3
  • cross-sectional structures of an MCF 600B according to a comparative example and an MCF 100B according to the present embodiment are shown. Note that each of the fiber cross sections shown in FIG. 3 corresponds to a part of the fiber cross section along the line II shown in the upper part of FIG.
  • the MCF 600A according to the comparative example shown in the upper part of FIG. 3 is a two-core MCF.
  • This MCF 600A includes a glass optical fiber 610A and a resin coating 640.
  • the glass optical fiber 610A includes two cores 611 and 612 extending along the fiber axis AX, a cladding 620, and a marker 630.
  • the cladding 620 in the glass optical fiber 610A has a single structure.
  • the MCF 600B according to the comparative example shown in the lower part of FIG. 3 is a four-core MCF.
  • This MCF 600B includes a glass optical fiber 610B and a resin coating 640.
  • Glass optical fiber 610B includes four cores 611, 612, 613, 614 extending along fiber axis AX, a cladding 620, and a marker 630.
  • the cladding 620 in the glass optical fiber 610B has a single structure, similarly to the MCF600A.
  • the MCF 100A according to the present embodiment shown in the upper part of FIG. 3 corresponds to the MCF 100 shown in the upper part of FIG. 1 and the upper part of FIG. 2, and is a two-core MCF.
  • This MCF 100A includes a glass optical fiber 110A corresponding to the glass optical fiber 110 shown in the upper part of FIG. 1 and the upper part of FIG. 2, and a resin coating 140.
  • the glass optical fiber 110A includes two cores 111 and 112 extending along the fiber axis AX, a cladding 120, and a marker 130.
  • the cladding 120 in the glass optical fiber 110A includes an inner cladding 121 surrounding the two cores 111, 112 and the marker 130, and is provided on the outer peripheral surface of the inner cladding 121 and has a higher refractive index than the inner cladding 121. It has a double clad structure composed of an outer clad 122.
  • the MCF 100B according to the present embodiment shown in the lower part of FIG. 3 is a four-core MCF.
  • This MCF 100B includes a glass optical fiber 110B and a resin coating 140.
  • Glass optical fiber 110B includes four cores 111, 112, 113, 114 extending along fiber axis AX, a cladding 120, and a marker 130. Similar to MCF 100A, this MCF 100B also has a cladding 120 in the glass optical fiber 110B having a double cladding structure.
  • Both MCFs 600A and 600B according to comparative examples have a cladding 620 of a single structure. Therefore, when observing the end face of the MCF using side illumination, the brightness of the two cores 611, 612 and the marker 630 in the cross section may change depending on the incident direction of the observation light LL, which may make core identification difficult. Note that such a problem may similarly occur in the comparative example having four cores 611, 612, 613, and 614.
  • the observation light LL enters the glass optical fibers 110A and 110B, and then propagates through the outer cladding 122 while leaking into the inner cladding 121.
  • the observation light LL couples to the two cores 111, 112 and the marker 130 after being uniformly dispersed and/or uniformly diffused within the outer cladding 122.
  • the light amount of the observation light LL is stabilized regardless of the direction of incidence of the observation light LL.
  • Such an effect can be similarly obtained in this embodiment having four cores 111, 112, 113, and 114.

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Abstract

一実施形態のＭＣＦは、コアの識別を安定的に行う。当該ＭＣＦは、ガラス光ファイバと樹脂被覆を備え、ガラス光ファイバは、複数のコアとマーカーとクラッドを含む。ＭＣＦの断面上において、複数のコアの中心とマーカーの中心の配置は、断面中心に対して回転対称性がない。クラッドは、複数のコアおよびマーカーを取り囲む内側クラッドと、内側クラッドの外周面上に設けられ、内側クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する外側クラッドと、を含む。

Description

マルチコア光ファイバ
　本開示は、マルチコア光ファイバ（以下、「ＭＣＦ」と記す）に関するものである。
  本願は、２０２２年３月２４日に出願された日本特許出願第２０２２－０４８３６８号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
　例えば特許文献１に記載されたように、ＭＣＦには、クラッドの屈折率とは異なる屈折率を有するマーカーがクラッド内に導入される。これにより、長手方向に沿って任意の位置で切断されたＭＣＦの断面において、複数のコアのそれぞれを識別できることが知られている。クラッド内におけるマーカーは、複数のコアまでの距離が一様ではない位置に配置される。クラッドの屈折率より高い屈折率を有するマーカーの場合、このマーカーは、コアの直径よりも小さい直径、または、コアの屈折率よりも低い屈折率を有する。これにより、コア内を伝搬するモードとマーカー内を伝搬するモードの結合が抑制され、コア内を伝搬する信号光への雑音混入が抑制される。
　長手方向に沿って任意の位置で切断されたＭＣＦの端面を観察することにより複数のコアのそれぞれを識別する場合、側方照明による端面観察が行われる。この端面観察では、切断位置近傍のＭＣＦの側方から照明光が照射される。照明光がＭＣＦ内を伝搬するとき、照明光は、高屈折率領域内では閉じ込められて低い伝搬損失で伝搬する一方、低屈折率領域では漏洩しながら高い伝搬損失で伝搬する。これにより、ＭＣＦの端面画像には、高屈折率領域ほど明るく、また、低屈折率領域ほど暗く表示されることになる。このような明暗が表示された端面画像に基づいてコアやマーカーを識別することで、複数のコアのそれぞれの識別が可能になる。
特開２０１１－１７００９９号公報
　本開示に係るＭＣＦは、ガラス光ファイバと樹脂被覆を備える。ガラス光ファイバは、中心軸（以下、「ファイバ軸」と記す）に沿ってそれぞれ伸びた複数のコアと、複数のコアに沿って伸びたマーカーと、複数のコアおよびマーカーを取り囲むクラッドと、を含む。樹脂被覆は、ガラス光ファイバの外周面上に設けられている。特に、ファイバ軸に直交したＭＣＦの断面上において、複数のコアの中心とマーカーの中心の配置は、断面の中心に対して回転対称性がない。さらに、クラッドは、内側クラッドと外側クラッドにより構成される。内側クラッドは、複数のコアおよびマーカーに接触した状態で、これら複数のコアとマーカーを取り囲んでいる。外側クラッドは、内側クラッドの外周面上に設けられ、内側クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する。
図１は、本開示に係るＭＣＦの構造の例およびＭＣＦ端面の観察装置の例を示す図である。 図２は、本開示に係るＭＣＦの断面構造を示す図である。 図３は、本開示に係るＭＣＦおよび比較例に係るＭＣＦそれぞれの断面構造の例を説明するための図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
  発明者らは、上述の従来技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上述の従来技術では、側方照明によりＭＣＦの端面観察を行なう際、照明光がファイバのどちらの側方から入射するかによって端面内のマーカーやコアの明るさが変わってしまい、コア識別が難しくなる場合がある。
　本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、コア識別を安定的に行うことを可能にするための構造を備えたＭＣＦを提供することを目的としている。
　［本開示の効果］
  本開示のＭＣＦによれば、コア識別を安定的に行うことが可能になる。
　[本開示の実施形態の説明]
  最初に本開示の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。
　本開示のＭＣＦは、
  （１）ガラス光ファイバと、樹脂被覆と、を備える。ガラス光ファイバは、ファイバ軸に沿ってそれぞれ伸びた複数のコアと、複数のコアに沿って伸びたマーカーと、複数のコアおよびマーカーを取り囲むクラッドと、を含む。樹脂被覆は、ガラス光ファイバの外周面上に設けられている。特に、ファイバ軸に直交したＭＣＦの断面上において、複数のコアの中心とマーカーの中心の配置は、断面の中心に対して１回回転対称の平面図形を構成するため回転対称性がない。さらに、クラッドは、内側クラッドと外側クラッドにより構成される。内側クラッドは、複数のコアおよびマーカーに接触した状態で、これら複数のコアとマーカーを取り囲んでいる。外側クラッドは、内側クラッドの外周面上に設けられ、内側クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する。なお、ファイバ軸は、当該ＭＣＦの中心軸に相当する。ガラス光ファイバの外周面は、クラッドの外周面に相当する。断面の中心は、断面とファイバ軸が交差する位置に相当する。
　上述のように、本開示のＭＣＦは、複数のコアおよびマーカーが配置された内側クラッドを取り囲むように、内側クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する外側クラッドで取り囲む構成されている。この構成において、ファイバ端面の観察のための照明光（以下、「観察光」と記す）がＭＣＦの片側に照射された場合であっても、外側クラッド内を観察光の一部が伝搬することになる。このように、観察光が照射される側だけでなく、内側クラッドの反対側に回り込んだ観察光も内側クラッド内へ進入し易くなるため、内側クラッドの明るさが全体的に均一化された端面画像が得られる。換言すれば、観察光の入射方向に起因したマーカーやコアの明るさ変動が効果的に抑制され、コア識別を安定的に行うことが可能になる。
　（２）上記（１）において、ＭＣＦ断面上において、外側クラッドの直径を２Ａ、内側クラッドの直径を２Ｂとするとき、外側クラッドの半径Ａに対する内側クラッドの半径Ｂの比Ｂ／Ａは、１／３以上２／３以下であってもよい。比Ｂ／Ａが１／３より小さい場合、外側クラッドが厚くなり過ぎるため、内側クラッド内における複数のコアおよびマーカーの配置自由度が制限される。一方、比Ｂ／Ａが２／３より大きい場合、外側クラッドが薄くなり過ぎるため、観察光が照射されていないＭＣＦの裏側まで十分な光量の観察光が伝搬できなくなる。
　（３）上記（１）または上記（２）において、外側クラッドの屈折率を基準とした、内側クラッドの比屈折率差の絶対値は、０．０２％以上０．３％以下であるのが好ましい。この場合、観察光の一部は、外側クラッド内に適度に閉じ込められるため、部分的に内側クラッド内のモードへ結合しながら外側クラッド内を伝搬することが可能になる。
　（４）上記（１）から上記（３）のいずれかにおいて、複数のコアの中心の配置は、断面の中心に対して回転対称性があってもよい。
　以上、この[本開示の実施形態の説明]の欄に列挙された各態様は、残りの全ての態様のそれぞれに対して、または、これら残りの態様の全ての組み合わせに対して適用可能である。
　［本開示の実施形態の詳細］
  以下、本開示のＭＣＦの具体的な構造を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、これらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
　図１は、本開示に係るＭＣＦの構造の例およびＭＣＦ端面の観察装置の例を示す図である（図１中、「端面観察」と記す）。図１の上段（図１中、「観察対象（ファイバ構造）」と記す）には、本開示に係るＭＣＦ１００の代表的な構造の例が示されている。図１の下段（図１中、「観察装置」と記す）には、本開示に係るＭＣＦの端面観察を行うための観察装置の概略構造が示されている。
　図１の上段に示された観察対象であるＭＣＦ１００は、ガラス光ファイバ１１０と、ガラス光ファイバ１１０の外周面上に設けられた樹脂被覆１４０と、を備える。ガラス光ファイバ１１０は、２つのコア１１１、１１２と、クラッド１２０と、マーカー１３０と、を含む。ＭＣＦ１００には３以上のコアが適用されてもよい。２つのコア１１１、１１２は、当該ＭＣＦ１００の中心軸であるファイバ軸ＡＸに沿って伸びている。マーカー１３０は、２つのコア１１１、１１２に沿って伸びている。クラッド１２０は、２つのコア１１１、１１２およびマーカー１３０を取り囲んでいる。なお、マーカー１３０は、クラッド１２０の屈折率とは異なる屈折率を有する。クラッド１２０は、２つのコア１１１、１１２およびマーカー１３０を取り囲む内側クラッド１２１と、内側クラッド１２１の外周面上に設けられ、内側クラッド１２１の屈折率よりも高い屈折率を有する外側クラッド１２２を含む。側方照明による端面観察の際、端面を含むガラス光ファイバ１１０の先端部分を覆う樹脂被覆１４０の一部は、図１の上段に示されたように、除去されている。
　上述のような構造を有するＭＣＦ１００の端面観察は、図１の下段に示された観察装置により行われる。すなわち、この観察装置は、光源５０１と、ミラー要素５０２と、端面撮像カメラとしてカメラ５０３と、を備える。ＭＣＦ１００の端面観察では、まず、端面を含むガラス光ファイバ１１０の先端部分の側方に対して、光源５０１から観察光ＬＬが照射される。ガラス光ファイバ１１０内に入射した観察光ＬＬは、ガラス光ファイバ１１０の端面からミラー要素５０２に向かって出射され、ミラー要素５０２により反射される。更に、ミラー要素５０２で反射された観察光ＬＬは、カメラ５０３の撮像面に到達する。観察光ＬＬがガラス光ファイバ１１０内を伝搬するとき、観察光ＬＬは、２つのコア１１１，１１２などの高屈折率領域内では閉じ込められて低い伝搬損失で伝搬する一方、クラッドな１２０などの低屈折率領域内では外部へ漏洩しながら高い伝搬損失で伝搬する。これにより、十分な伝搬距離を設けることで、ガラス光ファイバ１１０の端面画像には、高屈折率領域ほど明るく、また、低屈折率領域ほど暗く表示されることになる。ただし、低屈折率領域内では外部への漏洩と同時に外部からの侵入も生じやすくなるため、伝搬距離を十分に短くした場合には、ガラス光ファイバ１１０の端面画像には、高屈折率領域ほど暗く、また、低屈折率領域ほど明るく表示される場合もある。このような明暗が表示された端面画像に基づいて２つのコア１１１、１１２やマーカー１３０を識別することで、２つのコア１１１、１１２のそれぞれの識別が可能になる。
　図２は、本開示に係るＭＣＦの断面構造を示す図である（図２中、「二重クラッド構造」と記す）。図２の上段（図２中、「断面構造」と記す）には、図１の上段に示されたI-I線に沿った本開示に係るＭＣＦ１００の断面構造が示されている。図２の中段（図２中、「屈折率プロファイル」と記す）には、図２の上段に示された線Ｌに沿った各部の屈折率を示す屈折率プロファイル１５０が示されている。図２の下段（図２中、「観察光伝搬」と記す）には、ＭＣＦ１００のうち樹脂被覆１４０が除去されたガラス光ファイバ１１０内における観察光の伝搬状態を説明するための図が示されている。なお、図２の下段に示されたファイバ断面は、ＭＣＦ１００のうち樹脂被覆１４０が除去されたガラス光ファイバ１１０の断面であって、図１の上段に示されたI-I線に沿ったファイバ断面の一部に相当する。
　図２の上段に示されたように、ＭＣＦ１００のガラス光ファイバ１１０は、クラッド１２０を含み、クラッド１２０は、直径２Ｂを有する内側クラッド１２１と、直径２Ａを有する外側クラッド１２２により構成された二重クラッド構造を有する。直径２Ｂの内側クラッド１２１内には、２つのコア１１１、１１２およびマーカー１３０がＭＣＦ１００の長手方向に沿って配置されている。２つのコア１１１、１１２の中心とマーカー１３０の中心の配置は、断面の中心に対して１回回転対称の平面図形を構成するため回転対称性がない。すなわち、２つのコア１１１、１１２のみからなる要素配置は２回回転対称の平面図形を構成するため回転対称性を有するが、更にマーカー１３０を含む要素配置は回転対称性がなくなってしまう。
　また、ＭＣＦ１００は、図２の中段に示されたような屈折率プロファイル１５０を備える。すなわち、ファイバ軸ＡＸを挟むように配置された２つのコア１１１、１１２は、それぞれ屈折率ｎ１を有する。内側クラッド１２１は、２つのコア１１１、１１２の屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ２を有する。外側クラッド１２２は、２つのコア１１１、１１２の屈折率ｎ１よりも低く、かつ、内側クラッド１２１の屈折率ｎ２よりも高い屈折率ｎＣを有する。なお、本明細書において、「クラッド１２０の屈折率」は、この外側クラッド１２２の屈折率ｎＣを意味するものとする。また、マーカー１３０の屈折率は、内側クラッド１２１の屈折率ｎ２と異なっていればよい。例えば、マーカー１３０の屈折率は、内側クラッド１２１の屈折率ｎ２との間で０．２５％以上の比屈折率差を有してもよい。これにより確実な識別が可能となる。例えば、マーカー１３０が屈折率ｎ２よりも高い屈折率を有するとともに、比屈折率差とマーカー半径の積は１．０[％・μｍ]以下であってもよい。これによりコアを伝搬するモードがマーカーにおけるモードに結合することによる損失が抑制される。
　また、ＭＣＦ１００のコア１１１、１１２のそれぞれは、代表的な通信波長である波長１５５０ｎｍの光を導波するモードを少なくとも１つ有する。１つのコアの導波モードは、他のコアの導波モードとの間で十分に低いコア間クロストークを有する。例えば、いずれのコア間クロストークも－６０ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。この場合、クロストークによる雑音が無視できる水準となる。例えば、いずれのコア間においても逆方向に伝搬する信号光間のクロストークが－６０ｄＢ／ｋｍであるか、または同方向に伝搬する信号光間のクロストークが－６０ｄＢ／ｋｍであってもよい。この場合、伝搬方向を適切に選択することでクロストークによる雑音が無視できる水準となる。波長１５５０ｎｍにおいてクロストークを上記の水準に抑制するために、隣接するコア間の中心間距離は３０μｍ以上であってもよい。また、隣接するコア間の中心間距離は５０μｍ以下であってもよい。これにより外側クラッド１２２を十分に厚くした場合であってもコア１１１、１１２から外側クラッド１２２へのモード結合による漏洩損失が抑えられる。さらに、隣接するコア間で導波モードの実効屈折率は０．０１％以上異なっていてもよい。これにより隣接するコア間の中心間距離が短い場合でもクロストークが抑えられる。コア直径は８μｍ以上１５μｍ以下であってもよく、コア１１１、１１２と内側クラッド１２１の間の比屈折率差は０．３％以上０．５％以下であってもよい。これによりクロストークの抑制と高次モードによる雑音の抑制が可能となる。
　図１の下段に示された光源５０１からガラス光ファイバ１１０の側方に照射された観察光ＬＬは、ガラス光ファイバ１１０内に入射した後、図２の下段に示されたように、その一部が外側クラッド１２２内を伝搬する。すなわち、観察光ＬＬは、内側クラッド１２１内に漏洩しながら外側クラッド１２２を伝搬していき、観察光ＬＬが照射されたガラス光ファイバ１１０の裏側に到達する。このように、ガラス光ファイバ１１０内に入射された観察光ＬＬが内側クラッド１２１と外側クラッド１２２の界面で部分的に反射されるとともに、部分的に反射された観察光ＬＬが外側クラッド１２２内で多重反射される。その結果、観察光ＬＬは外側クラッド１２２内に均一に分散および／または均一に拡散しながらコア１１１、１１２およびマーカー１３０に結合するため、コア１１１、１１２およびマーカー１３０に結合する観察光ＬＬの光量が、観察光ＬＬの入射方向によらず安定する。
　なお、外側クラッド１２２の適切な厚みに関して、外側クラッド１２２の直径を２Ａとし、内側クラッド１２１の直径を２Ｂとするとき、外側クラッド１２２の半径Ａに対する内側クラッド１２１の半径Ｂの比Ｂ／Ａは、１／３以上２／３以下であるのが好ましい。比Ｂ／Ａが１／３より小さい場合、外側クラッド１２２が厚くなり過ぎるため、内側クラッド１２１内におけるコア１１１、１１２およびマーカー１３０の配置自由度が制限される。一方、比Ｂ／Ａが２／３より大きい場合、外側クラッド１２２が薄くなり過ぎるため、観察光ＬＬが照射されていないガラス光ファイバ１１０の裏側まで十分な光量の観察光ＬＬが伝搬できなくなる。
　更に、外側クラッド１２２の屈折率ｎＣを基準とした、内側クラッド１２１の比屈折率差の絶対値は、０．０２％以上０．３％以下であるのが好ましい。この場合、観察光ＬＬの一部は、外側クラッド１２２内に適度に閉じ込められるため、部分的に内側クラッド１２１内のモードへ結合しながら外側クラッド１２２内を伝搬することが可能になる。
　図３は、本開示に係るＭＣＦおよび比較例に係るＭＣＦそれぞれの断面構造の例を説明するための図である（図３中、「断面構造」と記す）。図３の上段（図３中、「２コア」と記す）には、比較例に係るＭＣＦ６００Ａと本実施形態に係るＭＣＦ１００Ａ（１００）の断面構造が示されている。図３の下段（図３中、「４コア」と記す）には、比較例に係るＭＣＦ６００Ｂと本実施形態に係るＭＣＦ１００Ｂの断面構造が示されている。なお、図３に示されたファイバ断面それぞれは、図１の上段に示されたI-I線に沿ったファイバ断面の一部に相当する。
　図３の上段に示された比較例に係るＭＣＦ６００Ａは、２コアＭＣＦである。このＭＣＦ６００Ａは、ガラス光ファイバ６１０Ａと、樹脂被覆６４０と、を備える。ガラス光ファイバ６１０Ａは、ファイバ軸ＡＸに沿って伸びた２つのコア６１１、６１２と、クラッド６２０と、マーカー６３０と、を含む。ただし、比較例に係るＭＣＦ６００Ａにおいて、ガラス光ファイバ６１０Ａにおけるクラッド６２０は、単一構造を有する。また、図３の下段に示された比較例に係るＭＣＦ６００Ｂは、４コアＭＣＦである。このＭＣＦ６００Ｂは、ガラス光ファイバ６１０Ｂと、樹脂被覆６４０と、を備える。ガラス光ファイバ６１０Ｂは、ファイバ軸ＡＸに沿って伸びた４つのコア６１１、６１２、６１３、６１４と、クラッド６２０と、マーカー６３０と、を含む。この比較例に係るＭＣＦ６００ＢもＭＣＦ６００Ａと同様に、ガラス光ファイバ６１０Ｂにおけるクラッド６２０は、単一構造を有する。
　一方、図３の上段に示された本実施形態に係るＭＣＦ１００Ａは、図１の上段および図２の上段に示されたＭＣＦ１００に相当し、２コアＭＣＦである。このＭＣＦ１００Ａは、図１の上段および図２の上段に示されたガラス光ファイバ１１０に相当するガラス光ファイバ１１０Ａと、樹脂被覆１４０と、を備える。ガラス光ファイバ１１０Ａは、ファイバ軸ＡＸに沿って伸びた２つのコア１１１、１１２と、クラッド１２０と、マーカー１３０と、を含む。このＭＣＦ１００Ａにおいて、ガラス光ファイバ１１０Ａにおけるクラッド１２０は、２つのコア１１１、１１２とマーカー１３０を取り囲む内側クラッド１２１と、内側クラッド１２１の外周面上に設けられるとともに内側クラッド１２１よりも高い屈折率を有する外側クラッド１２２により構成された二重クラッド構造を有する。また、図３の下段に示された本実施形態に係るＭＣＦ１００Ｂは、４コアＭＣＦである。このＭＣＦ１００Ｂは、ガラス光ファイバ１１０Ｂと、樹脂被覆１４０と、を備える。ガラス光ファイバ１１０Ｂは、ファイバ軸ＡＸに沿って伸びた４つのコア１１１、１１２、１１３、１１４と、クラッド１２０と、マーカー１３０と、を含む。このＭＣＦ１００ＢもＭＣＦ１００Ａと同様に、ガラス光ファイバ１１０Ｂにおけるクラッド１２０は、二重クラッド構造を有する。
　比較例に係るＭＣＦ６００Ａ、６００Ｂはいずれも単一構造のクラッド６２０を有している。そのため、側方照明によりＭＣＦの端面観察を行なう際、観察光ＬＬの入射方向によって断面における２つのコア６１１、６１２およびマーカー６３０の明るさも変わってしまい、コア識別が難しくなる可能性がある。なお、このような不具合は、４つのコア６１１，６１２、６１３、６１４を有する比較例の場合も同様に発生する可能性がある。一方、本実施形態に係るＭＣＦ１００Ａ、１００Ｂによれば、観察光ＬＬは、ガラス光ファイバ１１０Ａ、１１０Ｂ内に入射した後、内側クラッド１２１内に漏洩しながら外側クラッド１２２を伝搬していき、ガラス光ファイバ１１０Ａ、１１０Ｂの裏側に到達する。その結果、観察光ＬＬは外側クラッド１２２内に均一に分散および／または均一に拡散したのちに２つのコア１１１、１１２およびマーカー１３０に結合するため、２つのコア１１１、１１２およびマーカー１３０に結合する観察光ＬＬの光量が、観察光ＬＬの入射方向によらず安定する。このような効果は、４つのコア１１１、１１２、１１３、１１４を有する本実施形態でも同様に得られる。
１００、１００Ａ、１００Ｂ…ＭＣＦ
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ…ガラス光ファイバ
１１１、１１２、１１３、１１４…コア
１２０…クラッド
１２１…内側クラッド
１２２…外側クラッド
１３０…マーカー
１４０…樹脂被覆
１５０…屈折率プロファイル
５０１…光源
５０２…ミラー要素
５０３…カメラ
ＡＸ…ファイバ軸
Ｌ…線
ＬＬ…観察光

Claims (4)

  1. 　中心軸に沿ってそれぞれ伸びた複数のコアと、前記複数のコアに沿って伸びたマーカーと、前記複数のコアおよび前記マーカーを取り囲むクラッドと、を含むガラス光ファイバと、
    　前記ガラス光ファイバの外周面上に設けられた樹脂被覆と、
    　を備えたマルチコア光ファイバであって、
    　前記中心軸に直交した前記マルチコア光ファイバの断面上において、前記複数のコアの中心と前記マーカーの中心の配置は、前記断面の中心に対して回転対称性がなく、
    　前記クラッドは、前記複数のコアと前記マーカーを取り囲む内側クラッドと、前記内側クラッドの外周面上に設けられるとともに前記内側クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する外側クラッドと、を含む、
    　マルチコア光ファイバ。
  2. 　前記マルチコア光ファイバの前記断面上において、前記外側クラッドの半径Ａに対する前記内側クラッドの半径Ｂの比Ｂ／Ａは、１／３以上２／３以下である、
    　請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
  3. 　前記外側クラッドの屈折率を基準とした、前記内側クラッドの比屈折率差の絶対値は、０．０２％以上０．３％以下である、
    　請求項１または請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。
  4. 　前記複数のコアの中心の配置は、前記断面の中心に対して回転対称性がある、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバ。
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