JP2012123247A - マルチコアファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】 非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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。
【解決手段】 マルチコアファイバ１は、複数のコア１２と、それぞれのコア１２の外周面を囲むクラッド３０と、を備え、コア１２の少なくとも１つが、クラッド３０の中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されていることを特徴とする。このようにコア１２を配置することで、湾曲した状況で設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが高くなることを抑制することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、マルチコアファイバに関し、特に、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制できるマルチコアファイバに関する。

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ける光ファイバの数を低減させるため、複数のコアの外周が１つのクラッドにより囲まれたマルチコアファイバを用いて、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。

下記非特許文献１には、このような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においては、１つのクラッド内に複数のコアが配置されている。しかし、非特許文献１においても指摘されているように、マルチコアファイバにおいては、それぞれのコアを伝播する光信号同士が互いに干渉して、それぞれのコアを伝播する光信号にノイズが重畳する場合がある。そこで、非特許文献１においては、コア同士のクロストークを低減させるための１つの手法として、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を互いに変えることが示されている。

Ｍａｓａｎｏｒｉ ＫＯＳＨＩＢＡ "Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒｓ： ｐｒｏｐｏｓａｌ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ" ＩＥＩＣＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， Ｖｏｌ.６， Ｎｏ．２， ９８−１０３

上記非特許文献１に記載のように、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を互いに変えることにより、互いに隣り合うコアにおける光信号の伝搬定数（導波条件）が異なり、確かにクロストークは軽減される。しかし、光ファイバは、直線状に設置される場合だけではなく、非直線的に設置される場合がある。例えば、一定の径の孤を描くように設置される場合、互いに隣り合うコアの一方が、弧の内側となり、他方が弧の外側になることで、互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が一致してしまうことがある。そして、光ファイバの設置の状況によっては、互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が一致する状況が長く続く場合がある。このように互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が互いに一致している状態が長い距離続くと、それぞれのコア同士のクロストークが生じ易くなるという問題がある。つまり、互いに隣り合うコアのクラッドに対する比屈折率差を変える等することにより、互いに隣り合うコアにおける光の伝搬定数を異ならす場合においても、光ファイバが非直線的に設置される場合においては、特定のコア同士のクロストークが生じ易くなる虞がある。

そこで、本発明は、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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。

本発明のマルチコアファイバは、複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を備え、前記コアの少なくとも１つが、前記クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されていることを特徴とするものである。

このようなマルチコアファイバにおいては、螺旋状に配置されたコアのファイバの長手方向に垂直な断面における位置は、ファイバの長手方向に沿って変化する。従って、このようなマルチコアファイバが設置されて、螺旋状に配置された特定のコアと他のコアとの光の伝搬定数が一致する区間が生じたとしても、ファイバの長手方向に沿って、この特定のコアと他のコアとの位置関係が変化するため、通常、これらのコア同士の光の伝搬定数は、長い区間において一致しない。従って、湾曲した状況で設置される場合においても、この特定のコアと他のコアとのクロストークが悪化することを抑制することができる。なお、上記の他のコアは、螺旋状に配置されたコアであっても、直線上に配置されたコアであっても良い。

さらに上記マルチコアファイバにおいて、螺旋状の前記コアは、前記クラッドの前記中心軸の周りを回転するピッチが変化する区間を有していることが好ましい。

このようにコアが螺旋状に回転するピッチが変化する区間を有することにより、例えば、本ファイバを撚って光ケーブルにされて、周期的に一定の径の孤を描くようにマルチコアファイバが設置される場合においても、回転のピッチが変化する区間を有することで、特定のコアと他のコアとの光の伝搬定数が長い区間において一致しないようにすることができる。

なお、本明細書における「ピッチ」とは、ファイバの長手方向の単位長さ当たりの螺旋状のコアの回転回数を意味する。従って、例えば、螺旋状のコアが、ファイバの１ｍあたりにクラッドの中心軸の周りを１回転する場合、このコアのピッチは１回／ｍとなる。

さらに上記マルチコアファイバにおいて、螺旋状の前記コアは、前記ピッチが常に変化していることが好ましい。

このようにコアが螺旋状に回転するピッチが常に変化することにより、上述のように周期的な弧を描いたとしても、特定のコアと他のコアとの光の伝搬定数が一致する距離をより短くすることができる。

また、上記マルチコアファイバにおいて、螺旋状の前記コアは、前記クラッドの前記中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返していることが好ましい。

このようにコアが右回転と左回転を繰り返すように螺旋状に配置されることにより、ファイバを長手方向に渡って右回転、左回転を交互にさせて製造することができるので、コアが片方向の回転のみを持った構造の光ファイバと比較すると、製造性が高まり、安価な螺旋状のコアを持つマルチコアファイバを提供できる。

なお、本明細書において、コアが、クラッドの中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返して螺旋状に回転している場合における、「回転回数」とは、右回転の回転回数、及び、左回転の回転回数を共に正として加算する場合の回転回数を意味する。従って、例えば、螺旋状のコアが、ファイバの０．５ｍの区間においてクラッドの中心軸の周りを右側に０．５回転して、続く０．５ｍの区間において、今度は左側に０．５回転する場合、１ｍ当たりの回転回数は、０．５＋０．５＝１回であり、この場合のコアのピッチは１回／ｍとなる。

また、上記マルチコアファイバにおいて、螺旋状の前記コアが、右回転する区間の長さの平均と、左回転する区間の長さの平均とが、互いに等しいことが好ましい。

さらに上記マルチコアファイバにおいて、螺旋状の前記コアが、右回転するそれぞれの区間の長さ、及び、左回転するそれぞれの区間の長さが、一定ではないこととしても良い。

また、上記マルチコアファイバにおいて、前記コアの２つ以上が、前記クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されており、螺旋状の前記コアは、それぞれ前記クラッドの前記中心軸の周りを平均１回／ｍ以上のピッチで回転していることが、螺旋状に配置されているそれぞれのコアにおけるクロストークのばらつきをより抑制できる観点から好ましく、さらに平均４回／ｍ以上のピッチで回転していることが、このクロストークのばらつきをさらに抑制できる観点からより好ましい。

また、上記マルチコアファイバにおいて、螺旋状の前記コアと、螺旋状の前記コアと隣り合うコアとが、互いに異なる屈折率であることが好ましく、また、螺旋状の前記コアと、螺旋状の前記コアと隣り合うコアとが、互いに異なる直径であることとしても好ましい。

このようなマルチコアファイバによれば、螺旋状のコアと、この螺旋状のコアと隣り合うコアとの光の伝搬定数が、基本的に互いに異なるためクロストークを低減することができる。

また、上記マルチコアファイバにおいて、前記コアの２つ以上が、前記クラッドの外周方向に沿って均等な間隔で配置されると共に、前記クラッドの前記中心軸の周りを、互いに同じ方向に回転するように螺旋状に配置されていることとしても良い。

また、上記マルチコアファイバにおいて、前記コアの１つが、前記クラッドの前記中心軸に沿って配置されていることとしても良い。

また、上記マルチコアファイバにおいて、それぞれの前記コアは、使用波長に対してシングモードで光を伝播することが好ましい。

このようなマルチコアファイバによれば、シングルモードで光を伝播することにより、各コアの伝送速度を上げられるとともに、更にクロストークを抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制できるマルチコアファイバが提供される。

本発明の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のマルチコアファイバのコアの様子を示す図である。 マルチコアファイバが曲がっている場合におけるマルチコアファイバの様子を示す図である。 マルチコアファイバの変形例を示す図である。 マルチコアファイバの変形例を示す図である。

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、ぞ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。

図１は、本発明の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り、具体的には、図１の（Ａ）は、マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造を示す図であり、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）のＢ−Ｂ線における屈折率分布を示す図である。なお、図１の（Ｂ）は、マルチコアファイバが直線状である場合の屈折率分布を示している。

図１の（Ａ）に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数のコア１１、１２と、複数のコア１１、１２全体を包囲すると共にそれぞれのコア１１、１２の間を埋めて、それぞれのコア１１、１２の外周面を囲むクラッド３０と、クラッド３０の外周面を被覆する内側保護層３１と、内側保護層３１の外周面を被覆する外側保護層３２と、を備える。

本実施形態においては、コアの数が７つとされ、中心に１つのコア１１が配置されると共に、他の６つのコア１２がクラッド３０外周に沿って互いに均等な間隔に配置されている。こうして、中心のコア１１と外周側のそれぞれのコア１２とが三角格子状に配置されている。従って、それぞれのコア１１、１２同士の中心間距離は、互いに等しくされている。このように配置された複数のコア１１、１２は、クラッド３０の中心軸に対して対称とされている。つまり、マルチコアファイバ１をクラッド３０の中心軸の周りに所定の角度回転させた場合に、外周側のそれぞれのコア１２の回転後における位置は、回転前における外周側の他のコア１２の位置となる。また、中心に配置されたコア１１は、マルチコアファイバ１を中心軸の周りに回転させても動かない。このようにそれぞれのコア１１、１２がクラッド３０の中心軸に対して対称となる位置に配置されることにより、それぞれのコア１１、１２の配置による光学的性質を均質にすることができる。

そして、本実施形態においては、互いに隣り合うそれぞれのコア１１、１２の直径が、互いに僅かに異なるようにされている。このマルチコアファイバ１を構成するそれぞれの部材の大きさは、特に限定されるわけではないが、中心に配置されるコア１１の直径は、例えば、６．９μｍとされ、外周側に配置されるコア１２の直径は、中心に配置されるコア１１の直径に対して、例えば、約３％異なるようにされ、さらに、互いに隣り合う外周側に配置されたコア１２同士は、例えば、直径が互いに約０．５％〜５％異なるようにされている。このように、互いに隣り合うコア１１、１２の直径が、物理的に僅かに異なっていても、コア１１、１２を伝播する光にしてみれば、それぞれのコア１１、１２の直径は、殆ど変わらず、略同等の光学特性となるが、このように互いに隣り合うコア１１、１２の直径が、物理的に僅かに異なることにより、互いに隣り合うコア１１、１２のクロストークを抑制することができる。この場合、互いに隣り合うコア１１、１２の直径の差は、直径の１％〜５％であることが、クロストークを抑制しつつ、それぞれのコアの光学的特性を同等にする観点から好ましい。

また、クラッド３０の直径は、例えば、１２４μｍとされ、内側保護層３１の外径は、例えば、１９０μｍとされ、外側保護層３２の外径は、例えば、２５０μｍとされる。また、それぞれのコア１１、１２の中心間距離は、特に限定されないが、例えば、３７μｍとされている。

また、図１の（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、中心に配置されているコア１１の屈折率がｎ_１、及び、外周側に配置されているそれぞれのコア１２の屈折率ｎ_２は、クラッド３０の屈折率ｎ_３よりも高くされており、さらに、外周側に配置されているそれぞれのコア１２の屈折率ｎ_２は、中心に配置されているコア１１の屈折率がｎ_１よりも高くされている。なお、外周側に配置されているコア１２の内、互いに隣り合うコア１２の屈折率が、互いに異なることが、外周側のそれぞれのコア１２同士のクロストークを抑制できる観点から好ましいが、本実施形態においては、理解の容易のため、上述のように外周側に配置されているコア１２の屈折率が、それぞれ同等であるものとして説明する。なお、互いに隣り合うコア１１、１２の屈折率の差は、屈折率の１％〜５％であることが、クロストークを抑制しつつ、それぞれのコアの光学的特性を同等にする観点から好ましい。

なお、図１の（Ｂ）においては、内側保護層３１及び外側保護層３２の屈折率については省略している。

このようなマルチコアファイバにおいて、コア１１、１２の材料としては、例えば、屈折率を上げるゲルマニウム等のドーパントが添加されたシリカガラスを挙げることができ、クラッド３０の材料としては、何らドーパントが添加されていないシリカガラスを挙げることができる。さらに、内側保護層３１及び外側保護層３２の材料としては、紫外線硬化樹脂を挙げることができる。

そして、本実施形態においては、それぞれのコア１１、１２は、光をシングルモードで伝播する。

なお、光ファイバのコアを伝播する光の伝搬定数は、コアの屈折率に基づくクラッドの屈折率に対する比屈折率差Δとコアの直径で規定される。ここで、ｉ＝１、２としたとき、ｎ_ｉの屈折率を有するコア１１、１２のクラッド３０に対する比屈折率差Δ_ｉは、以下の式で定義される。

コア１１、１２の比屈折率差Δ_１、Δ_２及びコアの直径は、特性として有するべきモードフィールド径ＭＦＤに応じて規定される。そして、例えば、上述のようにコア１１、１２の直径が、約７．２μｍである場合、コア１１、１２を伝播する光の波長が１２６０ｎｍである場合、コア１１、１２が、この光をシングルモードで伝播するには、それぞれのクラッド３０に対する比屈折率差Δ_１、Δ_２は約０．２７％〜０．５０％とされる。同様に、コア１１、１２を伝播する光の波長が１５００ｎｍである場合、コア１１、１２が、この光をシングルモードで伝播するには、それぞれのクラッド３０に対する比屈折率差Δ_１、Δ_２は約０．３５％〜０．７０％とされる。ただし、上述のように本実施形態においては、中心のコア１１の屈折率がｎ_１と外周側のそれぞれのコア１２の屈折率ｎ_２とが互いに異なっているため、中心のコア１１の比屈折率差Δ_１と、外周側のそれぞれのコア１２の比屈折率差Δ_２とは、互いに異なっている。

図２は、図１のマルチコアファイバ１のコア１１、１２の様子を示す図である。なお、図２においては、理解の容易のため、クラッド３０を破線で示し、内側保護層３１、外側保護層３２は省略し、マルチコアファイバ１の長手方向と径方向の縮尺を実際のマルチコアファイバと変えて記載している。

図２に示すように、中心のコア１１は、クラッド３０の軸中心に沿って配置されており、外周側のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを、互いに同じ方向に回転するように螺旋状に配置されている。図２において、外周側のコア１２は、矢印Ａの方向に沿って、右回転するようにして、配置されている。つまり、マルチコアファイバ１においては、このようにコア１２が螺旋状に形成された状態で固化しており、コア１２の永久捻れが付与されている。

なお、図２においては、螺旋状である外周側のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを同じピッチで回転している。つまり、マルチコアファイバ１の長手方向における何れの区間においても、マルチコアファイバ１の単位長さ当たりのコア１２の回転回数が一定とされている。

しかし、マルチコアファイバ１においては、螺旋状のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを回転するピッチが変化する区間を有していても良い。つまり、例えば、ある所定の区間において、螺旋状のコア１２の回転のピッチが、１回／ｍであり、他の区間で０．５回／ｍであるようにしていても良く、更に他の区間で、他のピッチで回転するようにしても良い。更に、螺旋状のコア１２は、ピッチが常に変化していても良い。

また、特に図示しないが、螺旋状のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返していても良い。つまり、螺旋状のコア１２は、所定の区間において、右回転するように配置され、その所定の区間と隣り合う区間において、左回転するように配置されても良い。さらにこの場合においては、コア１２が右回転する区間と左回転する区間との間において、コア１２がクラッド３０の軸中心に回転せず、コア１１と平行に配置されても良い。また更に、螺旋状のコア１２が、右回転するそれぞれの区間の長さ、及び、左回転するそれぞれの区間の長さが、一定ではないこととしても良い。

そして、コア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを平均１回／ｍ以上のピッチで回転していることが好ましく、平均４回／ｍ以上のピッチで回転していることがより好ましい。なお、上記のように、コア１２が、右方向、左方向のそれぞれに回転している場合において、このピッチは、右方向の回転数、及び、左方向の回転数を共に正として加算して、ピッチを計算する。例えば、螺旋状のコア１２が、マルチコアファイバ１の０．５ｍの区間においてクラッド３０の中心軸の周りを右側に０．５回転して、続く０．５ｍの区間において、今度は左側に０．５回転する場合、１ｍ当たりの回転回数は、０．５＋０．５＝１回であり、この場合のコア１２の回転のピッチは１回／ｍとなる。

次に、本実施形態のマルチコアファイバ１の作用について説明する。

光ファイバを曲げた場合の屈折率の変化は、例えば、等価屈折率法により求めることができる。すなわち、光ファイバが曲がっている場合の屈折率は、直線状の光ファイバの屈折率分布に（１＋ｒ／Ｒcosθ）を掛けることにより、等価的に求めることができる。ここで、（ｒ、θ）は、光ファイバの長手方向に垂直な平面における極座標であり、θ＝０が光ファイバを曲げている方向であり、ｒは光ファイバの中心からの距離である。また、Ｒは、光ファイバの曲率半径を示す。

ここで、図１の（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った方向にマルチコアファイバ１を曲げることを考える。つまり、Ｂ−Ｂ線がθ＝０の線である。図３は、このようにマルチコアファイバ１が曲がっている場合におけるマルチコアファイバ１の様子を示す図である。具体的には、図３の（Ａ）は、マルチコアファイバ１の長手方向に垂直な断面における構造を示す図であり、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）のＢ−Ｂ線における等価屈折率の分布を示す図である。なお、図３の（Ｂ）においては、理解の容易のため、図１の（Ｂ）に示すマルチコアファイバ１が直線状の場合の屈折率分布を破線で示す。図３に示すように、Ｂ−Ｂ線に沿ってマルチコアファイバ１を曲げたとき、マルチコアファイバ１の中心が原点となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの外側の方向がθ＝０となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの内側がθ＝１８０度となる。この場合、上式より、外側のコアやクラッドの等価屈折率が高くなり、内側のコアやクラッドの等価屈折率が低くなる。

従って、上述のように外周側のコア１２が中心のコア１１よりも屈折率が高い場合、マルチコアファイバ１の曲げの曲率半径を特定の大きさにすると、中心のコア１１の実効屈折率と、外周側のコア１２の内、マルチコアファイバ１の曲げ内側に位置するコアの実効屈折率と、１つのコア１２の実効屈折率とが一致する場合がある。また、特に図を用いて説明しないが、上述の説明と異なり、中心のコア１１が外周側のコア１２よりも屈折率が高くされている場合においては、中心のコア１１の実効屈折率と、外周側のコア１２の内、マルチコアファイバ１の曲げ外側に位置するコアの実効屈折率と、１つのコア１２の実効屈折率とが一致する場合がある。

なお、上述の説明においては、理解の容易のために、実効屈折率を実際のガラスの屈折率と同じように説明したが、実際には、導波される光の断面中の広がりを含めて決定されるパラメータである。なお、実効屈折率は、伝搬定数と１対１の関係にある。

しかし、本実施形態のマルチコアファイバ１においては、螺旋状に配置されたコア１２のマルチコアファイバ１の長手方向に垂直な断面における位置は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する。従って、このようにマルチコアファイバが特定の曲率半径で曲げられて設置されることで、図３に示すように、中心のコア１１の屈折率と、外周側のコア１２の内、曲げ方向の内側に位置する１つのコア１２の実効屈折率とが一致する区間が生じたとしても、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って、この中心のコア１１と実効屈折率が一致した外周側の特定のコア１２と、中心のコア１１との位置関係が変化するため、この特定のコア１２と中心のコア１１との実効屈折率は、長い区間において一致しない。従って、この特定のコア１２と中心のコア１１とのクロストークが悪化することを抑制することができる。このように本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、湾曲した状況で設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制することができるため、コア全体として、クロストークのばらつきを抑制することができる。

なお、上記説明においては、外周側の特定のコア１２の実効屈折率と、中心のコア１１の実効屈折率とが一致する場合について説明したが、例えば、外周側のコア１２同士において、実効屈折率が一致する場合においても、同様にしてそれぞれのコア１２の実効屈折率は、長い区間において一致しない。従って、それぞれのコア１２同士のクロストークが悪化することを抑制することができる。

このようなマルチコアファイバ１の製造は次の様に行う。

まず、コア１１及びコア１２となる部分を含むコア用ガラス部材をクラッド３０もしくはクラッド３０の一部となるクラッド用ガラス部材中に配置して、コラプスすることにより、断面における配置が、図１の（Ａ）に示す、コア１１、１２及びクラッド３０と略同様の配置であるファイバ用母材を作製する。

そして、作製した母材を加熱溶融し紡糸することでマルチコアファイバとし、このマルチコアファイバを内側保護層３１、外側保護層３２で被覆する。このとき、紡糸された直後のマルチコアファイバを軸中心に回転させる。このようにマルチコアファイバを軸中心に回転させることで、ファイバ用母材から紡糸されて固化する前のマルチコアファイバの半製体にこの軸中心の回転力が伝わり、図２に示すように、外周側のコア１２が、クラッド３０の中心軸の周りを回転するように螺旋状に形成される。別言すれば、外周側のコア１２に永久捻じれが付与される。

このようにコアが螺旋状に配置されたマルチコアファイバを製造することにより、例えばファイバのテープ化やケーブル化、敷設作業、および実環境下において継続的・永久的にクロストークが悪化することを抑制することができる。さらに、機械的信頼性の観点でも、このように予めマルチコアファイバのコアを螺旋状に配置することが望ましい。

紡糸された直後のマルチコアファイバを軸中心に回転させるには、例えば、紡糸されたマルチコアファイバが、最初に接触するターンプーリーをマルチコアファイバの軸中心に回転移動させれば良い。このターンプーリーを一方向に回転させることにより、コア１２がクラッド３０の中心軸の周りを一方の方向に回転する形状となる。また、ターンプーリーを一方向の回転させずに、揺動回転させることにより、コア１２がクラッド３０の中心軸の周りを右回転と左回転とを交互に回転する形状となる。

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態おいて、コアの数を７つとしたが、コアは複数であればその数に特に制限はない。また、少なくとも１つのコアが、クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されるものであればよく、例えば、図１において、外周側のコア１２が１本でも良く、７本以上であっても良い。さらに、コア全体の数が複数である限りにおいて、クラッド３０の中心軸に沿ったコア１１は必須の要件ではない。例えば、クラッド３０に正三角形を描くように３つのコアが螺旋状に配置されても良い。また、本発明のマルチコアファイバは、複数のコアが、クラッド３０の中心軸に対して対称とされている必要はなく、例えば、複数のコアが５行×４列で、格子状に配列されるものであっても良い。

このように本発明のマルチコアファイバは、複数のコアを備えて、このコアの内、少なくとも１本が、クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されている限りにおいて、使用用途に応じて、適宜変形が可能である。図４は、このようなマルチコアファイバの変形例を示す図である。

図４の（ａ）は、中心に１つのコア１１が配され、このコアを取り囲むように４つのコア１２が配されて、コア１１とコア１２との中心間距離が、それぞれ等しくされたマルチコアファイバを示す図である。図４の（ｂ）は、図１の（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１における外周側のコア１２の更に外周側に６つのコア１３が設けられており、それぞれのコア１１〜１３が三角格子状に並べられて、全体として、星形に配置されている例を示す図である。また、図４の（ｃ）は、図１の（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１における外周側のコア１２の更に外周側に１２本のコア１３が互いに均等な間隔で設けられて、１９本のコアが三角格子状に配されることで、最密充填されている例を示す図である。

また、図５の（ａ）は、図１の（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１におけるそれぞれのコア１１、１２が、複数の空孔１４によって囲まれている例を示す図である。この場合、それぞれの空孔１４の働きにより、コア１１、１２に光がより強く閉じ込められて、互いに隣り合うコア同士のクロストークをより抑制することができる。また、図５の（ｂ）は、図１の（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１におけるそれぞれのコア１１、１２が、クラッド３０と同様の屈折率を有する第１クラッド１５で囲まれ、この第１クラッド１５がクラッド３０よりも屈折率が低い第２クラッド１６で囲まれている例を示す図である。つまり、コア１１（１２）と第１クラッド１５と第２クラッド１６によるコア要素が、いわゆるトレンチ型とされることにより、コア１１、１２に光がより強く閉じ込められて、互いに隣り合うコア同士のクロストークをより抑制することができる。

また、上記実施形態において、螺旋状のコア１１の直径と、このコア１１と隣り合うコア１２の直径が互いに異なるものとした。しかし、本発明は、これに限らず、全てのコアの直径が等しくされても良い。

また、上記実施形態において、コア１１の屈折率とコア１２の屈折率とが互いに異なるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、全てのコアの屈折率が互いに等しいものであっても良い。。なお、上記実施形態において、コア１２の屈折率ｎ_２がコア１１の屈折率がｎ_１よりも高くされているが、コア１１の屈折率がｎ_１がコア１２の屈折率ｎ_２よりも高くても良い。

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）
中心に１つのコアが配され、このコアを取り囲むように６つのコアが配されて、それぞれのコア同士の中心間距離がそれぞれ等しいマルチコアファイバを作製した。このマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造は、図１の（Ａ）に示すマルチコアファイバと同様の構造である。

このマルチコアファイバにおいては、それぞれのコアの直径Ｒ_ＣＯを６．５μｍとし、それぞれのコアの中心間距離Ｌを３６μｍとし、クラッドの外径Ｒ_ＣＬを１３２μｍとした。また、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差Δを、それぞれ略０．６％とし、わずか（約１％）に中心コアと周辺コアの比屈折率差Δに違いを持たせた。さらに、マルチコアファイバを紡糸するときに、左右方向に捻回することで、外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約０．２５回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約０．５回／ｍの回転ピッチとした。

（実施例２）
外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約０．５回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約１．０回／ｍの回転ピッチとしたこと以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（実施例３）
外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約１．０回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約２．０回／ｍの回転ピッチとしたこと以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（実施例４）
外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約２．０回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約４．０回／ｍの回転ピッチとしたこと以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（実施例５）
外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約４．０回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約８．０回／ｍの回転ピッチとしたこと以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（比較例１）
マルチコアファイバを紡糸するときに、捻回をせず、外周側のコアが、クラッドの中心軸の周りを回転せず、クラッドの中心軸に沿うようにしたこと以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（実施例６）
それぞれのコアの直径Ｒ_ＣＯを７．２μｍとし、それぞれのコアの中心間距離Ｌを３５μｍとし、クラッドの外径Ｒ_ＣＬを１２５μｍとし、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差Δをそれぞれ０．４％としたこと以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（実施例７）
外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約０．５回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約１．０回／ｍの回転ピッチとしたこと以外は、実施例６のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（実施例８）
外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約１．０回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約２．０回／ｍの回転ピッチとしたこと以外は、実施例６のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（実施例９）
外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約２．０回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約４．０回／ｍの回転ピッチとしたこと以外は、実施例６のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（実施例１０）
外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約４．０回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均約８．０回／ｍの回転ピッチとしたこと以外は、実施例６のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

（比較例２）
マルチコアファイバを紡糸するときに、捻回をせず、外周側のコアが、クラッドの中心軸の周りを回転せず、クラッドの中心軸に沿うようにしたこと以外は、実施例６のマルチコアファイバと同様のマルチコアファイバを作製した。

次に、作製したそれぞれのマルチコアファイバを曲率半径２００ｍｍで曲げて、中心のコアに波長１５５０ｎｍの光信号を入力した。そして、長さが１ｋｍにおける外周側の６つのコアにおけるクロストークを測定した。上記実施例１〜１０、及び、比較例１、２におけるマルチコアファイバの条件と、これらのマルチコアファイバの測定によるクロストーク量の平均値、最大値、最小値と、標準偏差を表１に示す。

それぞれの光ファイバにおいて、クロストークの大きさは、外周側の６つの光ファイバで、ばらついていた。そして、表１に示すように、実施例１〜５のマルチコアファイバにおいては、最大のクロストークの大きさは、比較例１のマルチコアファイバの最大のクロストークの大きさよりも小さい結果となった。同様に、実施例６〜１０のマルチコアファイバにおいては、最大のクロストークの大きさは、比較例２のマルチコアファイバの最大のクロストークの大きさよりも小さい結果となった。

従って、本発明によるマルチコアファイバによれば、湾曲した状況で設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが高くなることを抑制できることが分かった。

さらに、実施例１〜５のそれぞれのマルチコアファイバにおける外周側の６つのコアのクロストークの標準偏差は、比較例１における外周側の６つのコアのクロストークの標準偏差よりも小さい結果となった。同様に実施例６〜１０のそれぞれのマルチコアファイバにおける外周側の６つのコアのクロストークの標準偏差は、比較例２における外周側の６つのコアのクロストークの標準偏差よりも小さい結果となった。

従って、本発明によるマルチコアファイバによれば、湾曲した状況で設置される場合においても、それぞれのコアのクロストーク量のばらつきが抑制できることが分かった。

そして、表１から分かるように、ピッチが平均１回／ｍ以上になるとそれぞれのコアのクロストークのばらつきが極端に小さくなり、平均４回／ｍ以上になると、更に小さくなることが分かった。

（実施例１１）
中心に１つのコアが配され、このコアを取り囲むように４つのコアが配されて、それぞれのコア同士の中心間距離がそれぞれ等しいマルチコアファイバを作製した。このマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造は、図４の（ａ）に示すマルチコアファイバと同様の構造である。

このマルチコアファイバにおいては、それぞれのコアの直径を６．９μｍとし、中心のコアと周辺のコアの中心間距離を３７μｍとし、クラッドの外径を１２４μｍとした。また、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を、それぞれ０．４２％とした。さらに、マルチコアファイバを紡糸するときに、スパン紡糸することで、外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約１．４回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均２．８回／ｍの回転ピッチとした。

次に、作製したマルチコアファイバを１４０ｍｍの曲率半径で巻いて、中心のコアに波長１５５０ｎｍの光信号を入力した。そして、長さが１ｋｍにおける外周側の４つのコアにおけるクロストークを測定した。このマルチコアファイバの測定によるクロストーク量の平均値は、−３８.４ｄＢであり、最大値は、−３６．４ｄＢであり、最小値は、−３９．９ｄＢであり、標準偏差は、１．４６ｄＢであった。このように外周側の４つのコアにおけるクロストークは、小さなばらつきであった。

（実施例１２）
中心に１つのコアが配され、このコアを取り囲むように６つのコアが配されて、それぞれのコア同士の中心間距離がそれぞれ等しいマルチコアファイバを作製した。このマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造は、図１の（Ａ）に示すマルチコアファイバと同様の構造である。

このマルチコアファイバにおいては、それぞれのコアの直径を８．１μｍとし、それぞれのコアの中心間距離を３５μｍとし、クラッドの外径を１２５μｍとした。また、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を、それぞれ０．３６％とした。さらに、マルチコアファイバを紡糸するときに、スパン紡糸することで、外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約２．６５回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均５．３回／ｍの回転ピッチとした。

次に、作製したそれぞれのマルチコアファイバを２８０ｍｍの曲率半径で巻いて、中心のコアに波長１５５０ｎｍの光信号を入力した。そして、長さが１ｋｍにおける外周側の６つのコアにおけるクロストークを測定した。このマルチコアファイバの測定によるクロストーク量の平均値は、−２５．４ｄＢであり、最大値は、−２３．３ｄＢであり、最小値は、−２５．６ｄＢであり、標準偏差は、０．８２ｄＢであった。このように外周側の６つのコアにおけるクロストークは、小さなばらつきであった。

（実施例１３）
中心に１つのコアが配され、このコアを取り囲むように６つのコアが配されて、この中心と隣り合う６つのコアの外周側に更に６つのコアが配され、それぞれのコア同士の中心間距離がそれぞれ等しいマルチコアファイバを作製した。このマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造は、図４の（ｂ）に示すマルチコアファイバと同様の構造である。

このマルチコアファイバにおいては、それぞれのコアの直径を６．１μｍとし、それぞれのコアの中心間距離を３５μｍとし、クラッドの外径を１５９μｍとした。また、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を、それぞれ約０．７０％とし、中心のコアの屈折率差と周辺のコアの比屈折率差で、約２％の差を持たせた。さらに、マルチコアファイバを紡糸するときに、スパン紡糸することで、中心のコア以外のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約１．６回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均３．２回／ｍの回転ピッチとした。

次に、作製したそれぞれのマルチコアファイバを５００ｍｍの曲率半径で巻いて、中心のコアに波長１５５０ｎｍの光信号を入力した。そして、長さが１ｋｍにおいて、中心のコアと隣り合う６つのコアにおけるクロストークを測定した。このマルチコアファイバの測定によるクロストーク量の平均値は、−４４．６ｄＢであり、最大値は、−４２．２ｄＢであり、最小値は、−４８．８ｄＢであり、標準偏差は、２．４４ｄＢであった。このように中心のコアと隣り合う６つのコアにおけるクロストークは、小さなばらつきであった。

（実施例１４）
中心に１つのコアが配され、このコアを取り囲むように６つのコアが配されて、この中心と隣り合う６つのコアの外周側に更に１２本のコアが配され、それぞれのコア同士の中心間距離がそれぞれ等しいマルチコアファイバを作製した。このマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造は、図４の（ｃ）に示すマルチコアファイバと同様の構造である。

このマルチコアファイバにおいては、それぞれのコアの直径を７．６μｍとし、それぞれのコアの中心間距離を３９μｍとし、クラッドの外径を１８８μｍとした。また、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を、それぞれ０．３９％とし、中心のコアの屈折率差と周辺のコアの比屈折率差に約３％の差を持たせた。さらに、マルチコアファイバを紡糸するときに、スパン紡糸することで、中心のコア以外のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約０．７回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均１．４回／ｍの回転ピッチとした。

次に、作製したそれぞれのマルチコアファイバを５００ｍｍの曲率半径で巻いて、中心のコアに波長１５５０ｎｍの光信号を入力した。そして、長さが１ｋｍにおいて、中心のコアと隣り合う６つのコアにおけるクロストークを測定した。このマルチコアファイバの測定によるクロストーク量の平均値は、−５１．７ｄＢであり、最大値は、−４９．５ｄＢであり、最小値は、−５４．３ｄＢであり、標準偏差は、２．１２ｄＢであった。このように中心のコアと隣り合う６つのコアにおけるクロストークは、小さなばらつきであった。

（実施例１５）
中心に１つのコアが配され、このコアを取り囲むように外周側に６つのコアが配されて、さらにそれぞれのコアを取り囲むようにそれぞれのコアと隣接して６つの空孔が形成され、それぞれのコア同士の中心間距離がそれぞれ等しいマルチコアファイバを作製した。このマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造は、図５の（ａ）に示すマルチコアファイバと同様の構造である。

このマルチコアファイバにおいては、それぞれのコアの直径を６．１μｍとし、それぞれのコアの中心間距離を３２μｍとし、クラッドの外径を１２５μｍとし、更にそれぞれの空孔の直径を６．２μｍとして、コアとそれぞれの空孔との中心間距離を１１μｍした。また、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を、それぞれ０．７２％とした。さらに、マルチコアファイバを紡糸するときに、スパン紡糸することで、外周側のコアが、全長における平均で長さ１ｍ当たり左右方向それぞれに約２．０回転ずつ、クラッドの中心軸の周りを回転するようにして、平均４．０回／ｍの回転ピッチとした。

次に、作製したそれぞれのマルチコアファイバを５００ｍｍの曲率半径で巻いて、中心のコアに波長１５５０ｎｍの光信号を入力した。そして、長さが１ｋｍにおける外周側の６つのコアにおけるクロストークを測定した。このマルチコアファイバの測定によるクロストーク量の平均値は、−４５．９ｄＢであり、最大値は、−４４．６ｄＢであり、最小値は、−４８．２ｄＢであり、標準偏差は、１．３０ｄＢであった。このように外周側の６つのコアにおけるクロストークは、小さなばらつきであった。

以上説明したように、本発明によれば、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制できるマルチコアファイバが提供される。

１・・・マルチコアファイバ
１１、１２・・・コア
１４・・・空孔
１５・・・第１クラッド
１６・・・第２クラッド
３０・・・クラッド
３１・・・内側保護層
３２・・・外側保護層

Claims (13)

1. 複数のコアと、
   それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、
   を備え、
   前記コアの少なくとも１つが、前記クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されている
   ことを特徴とするマルチコアファイバ。
2. 螺旋状の前記コアは、前記クラッドの前記中心軸の周りを回転するピッチが変化する区間を有してい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. 螺旋状の前記コアは、前記ピッチが常に変化してい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. 螺旋状の前記コアは、前記クラッドの前記中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返してい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。
5. 螺旋状の前記コアが、右回転する区間の長さの平均と、左回転する区間の長さの平均とが、互いに等しいことを特徴とする請求項４に記載のマルチコアファイバ。
6. 螺旋状の前記コアが、右回転するそれぞれの区間の長さ、及び、左回転するそれぞれの区間の長さが、一定ではないことを特徴とする請求項４または５に記載のマルチコアファイバ。
7. 前記コアの２つ以上が、前記クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されており、螺旋状の前記コアは、それぞれ前記クラッドの前記中心軸の周りを平均１回／ｍ以上のピッチで回転していることを特徴とする請求項１から６に記載のマルチコアファイバ。
8. 螺旋状の前記コアは、それぞれ前記クラッドの前記中心軸の周りを平均４回／ｍ以上のピッチで回転していることを特徴とする請求項７に記載のマルチコアファイバ。
9. 螺旋状の前記コアと、螺旋状の前記コアと隣り合うコアとが、互いに異なる屈折率であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
10. 螺旋状の前記コアと、螺旋状の前記コアと隣り合うコアとが、互いに異なる直径であること特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
11. 前記コアの２つ以上が、前記クラッドの外周方向に沿って均等な間隔で配置されると共に、前記クラッドの前記中心軸の周りを、互いに同じ方向に回転するように螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
12. 前記コアの１つが、前記クラッドの前記中心軸に沿って配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
13. それぞれの前記コアは、使用波長に対してシングルモードで光を伝播することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。

Images