JP2012181282A - マルチコアファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】 コア間のクロストークを低減しつつ、特定のコアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができるマルチコアファイバを提供する。
【解決手段】 マルチコアファイバ１は、クラッド２０と、クラッド２０内に設けられ、コア１１と、コア１１を囲む内側クラッド層１２と、内側クラッド層１２を囲むと共に、クラッド２０及び内側クラッド層１２よりも平均屈折率が低い低屈折率層１３と、を有する複数のコア要素１０ａ，１０ｂと、を備え、特定のコア要素１０ａが、３つ以上のコア要素１０ｂに囲まれ、特定のコア要素１０ａを囲む３つ以上のコア要素１０ｂにおいて、互いに隣り合う少なくとも一組のコア要素１０ｂにおけるそれぞれの低屈折率層１３間の距離が、他の互いに隣り合うコア要素１０ｂのそれぞれの低屈折率層１３間の距離よりも大きくされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、クロストークを低減しつつ、特定のコアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することが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。

しかし、マルチコアファイバにおいては、コア同士のクロストークが生じる場合があり、マルチコアファイバを細径化すると、コア間距離が小さくなるため、このクロストークが更に生じ易くなる。従って、コア同士のクロストークが低減できるマルチコアファイバが求められている。

下記特許文献１には、このようなコア同士のクロストークを低減できる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、クラッド内に複数のコアが配されており、それぞれのコアの外周面を囲むように、クラッドよりも屈折率の低い漏洩低減部（低屈折率層）が形成されている。具体的には、それぞれのコアの外周面がクラッドと同じ屈折率を有する内側クラッド層で囲まれ、さらにそれぞれの内側クラッド層の外周面が、クラッドよりも屈折率が低い漏洩低減部で囲まれているという構成である。

国際公開第ＷＯ２０１０／０８２６５６号

上記特許文献１の構成により、コア間のクロストークが低減できる。しかし、上記特許文献１に記載のマルチコアファイバにおいては、コアの配列により、所定のコアのカットオフ波長が長くなる場合があり、その所定のコアにおいては、他のコアと同じ条件でシングルモード通信が出来ないということが本発明者らの検討の結果分かった。

そこで、本発明は、コア間のクロストークを低減しつつ、特定のコアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができるマルチコアファイバを提供することを目的とする。

本発明者らは、それぞれのコアが低屈折率層で囲まれているマルチコアファイバにおいて、コアの配列により、特定のコアのカットオフ波長が長波長化する原因を鋭意検討した。その結果、このカットオフ波長が長波長化する現象は、３つ以上のコアで囲まれている場所に位置するコアで発生していることが明らかとなった。そこで、本発明者は、更に鋭意検討を進め、本発明をするに至った。

すなわち、本発明のマルチコアファイバは、クラッドと、前記クラッド内に設けられ、コアと、前記コアを囲む内側クラッド層と、前記内側クラッド層を囲むと共に、前記クラッド及び前記内側クラッド層よりも平均屈折率が低い低屈折率層と、を有する複数のコア要素と、を備え、特定のコア要素が、３つ以上のコア要素に囲まれ、前記特定のコア要素を囲む前記３つ以上のコア要素において、互いに隣り合う少なくとも一組のコア要素におけるそれぞれの低屈折率層間の距離が、他の互いに隣り合うコア要素のそれぞれの低屈折率層間の距離よりも大きくされ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よれば、内側クラッドを介してコアを囲む低屈折率層により、コアへの光の閉じ込め効果が大きく、コアから光が漏えいしづらくなるので、コア間のクロストークを低減することができる。

また、上述のように、本発明者らは、３つ以上のコア要素で囲まれている特定のコア要素については、他のコア要素よりもカットオフ波長が長波長化する傾向があることを見出した。これは、特定のコア要素を囲む複数のコア要素の低屈折率層により、特定のコア要素から高次モードが逃げづらくなることが原因であると本発明者らは考えている。しかし、本発明のマルチコアファイバによれば、特定のコア要素を囲む３つ以上のコア要素において、互いに隣り合う少なくとも一組のコア要素間の距離が、他の互いに隣り合うコア要素間の距離よりも大きくされるため、このコア要素間の距離が大きなコア要素とコア要素との間から、コア要素で囲まれている特定のコア要素の高次モードが逃げやすくなる。従って、この特定のコア要素のカットオフ波長が長波長化することを防止することができる。こうして、それぞれのコア要素のカットオフ波長が変わることを抑制でき、それぞれのコア要素における、シングルモード通信を行うための条件が変わることを抑制することができる。

また、前記特定のコア要素を囲む前記３つ以上のコア要素は、４つ以上のコア要素が等間隔で配置される場合における、少なくとも１つのコア要素が欠落した状態で配置されていることとしても良い。

このようなマルチコアファイバは、母材の作成段階において、４つ以上のコア要素となるガラス部材を等間隔で並べる代わりに、４つ以上のコア要素となるガラス部材の内の少なくとも１つをクラッドと同じ屈折率のガラス部材に置き換えるだけで良い。従って、このようなマルチコアファイバは、製造が容易である。

或いは、前記特定のコア要素を囲む前記３つ以上のコア要素は、４つ以上のコア要素が矩形をなすように配置される場合における、少なくとも１つのコア要素が欠落した状態で配置されていることとしても良い。

また、前記低屈折率層は、前記クラッド及び前記内側クラッド層よりも屈折率の低い材料から成ることとしても良い。

このような低屈折率層の屈折率は、それぞれのコア要素を屈折率の観点から見る場合に、低屈折率層が溝状になるため、トレンチ構造と呼ばれる。このような、構造にすることにより、
ファイバの曲げに対する損失を抑制することができ、また、量産における製造方法が確立しているため、容易に安価に製造することができる。

或いは、前記低屈折率層は、前記クラッドと前記内側クラッド層よりも屈折率が低い低屈折率部が、前記内側クラッドを囲むように複数形成されて成ることとしても良い。

このような、構造によれば、低屈折率部がコアを囲むように環状に連続して形成されていないため、各コアの高次モードの閉じ込め損失を大きくすることができ、各コアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができる。

更に、前記複数のコア要素における前記低屈折率部の少なくとも１つは、自己のコア要素におけるコアと、他のコア要素におけるコアとを結ぶ直線上に配置されていることとしても良い。

コアとコアとの間に低屈折率部が介在することにより、クロストークをより抑制することができる。

また、前記低屈折率部は、空孔であることとしても良く、この場合、低屈折率層の屈折率をより低くすることができる。

以上のように、本発明によれば、コア間のクロストークを低減しつつ、特定のコアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができるマルチコアファイバが提供される。

本発明の第１実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 図１に示すコア要素を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 図３に示すコア要素を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 本発明の第１変形例に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。 本発明の第２変形例に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。

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。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。

図１に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、クラッド２０と、クラッド２０の径方向の中心に配置される特定のコア要素１０ａと、クラッド２０内に配置されコア要素１０ａを囲むように配置される３つ以上のコア要素１０ｂと、クラッド２０の外周面を被覆する内側保護層３１と、内側保護層３１の外周面を被覆する外側保護層３２と、を備える。本実施形態においては、コア要素１０ｂが５つの場合を示している。

図２は、図１に示すコア要素を示す図である。具体的には、図２（Ａ）は、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂのマルチコアファイバ１の長さ方向に垂直な断面における構造の様子を示す図であり、図２（Ｂ）は、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおける屈折率分布を示す図である。

図２（Ａ）に示すように、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂは、それぞれ同様の構造をしており、コア１１と、コア１１の外周面を囲む内側クラッド層１２と、内側クラッド層１２の外周面を囲み、クラッド２０に外周面が囲まれる低屈折率層１３とを有している。本実施形態においては、各コア要素１０ａ，１０ｂにおいて、それぞれのコア１１の直径は互いに等しく、それぞれの内側クラッド層１２の外径は互いに等しく、それぞれの低屈折率層１３の外径は互いに等しくされている。従って、それぞれの内側クラッド層１２の厚さは、互いに等しく、さらに、それぞれの低屈折率層１３の厚さは互いに等しくされている。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、例えば、コア１１の直径は、８．２μｍとされ、内側クラッド層１２の外径は、１９μｍとされ、低屈折率層１３の外径は、２７μｍとされ、クラッド２０の直径は、１５０μｍとされ、内側保護層３１の外径は、２２０μｍとされ、外側保護層３２の外径は、２７０μｍとされる。

また、図２（Ｂ）に示すように、内側クラッド層１２の屈折率ｎ_２、及び、クラッド２０の屈折率ｎ_４は、コア１１の屈折率ｎ_１よりも低くされ、低屈折率層１３の屈折率ｎ_３は、内側クラッド層１２の屈折率ｎ_２、及び、クラッド２０の屈折率ｎ_４よりも更に低くされている。別言すれば、それぞれの屈折率ｎ_１〜ｎ_４は、
ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３
ｎ_１＞ｎ_４
ｎ_３＜ｎ_４
を全て満たしている。

さらに、本実施形態においては、内側クラッド層１２の屈折率ｎ_２とクラッド２０の屈折率ｎ_４とが、互いに等しくされている。つまり、ｎ_２＝ｎ_４とされている。

このようにそれぞれのコア要素１０ａ，１０ｂを屈折率の観点から見る場合に、コア要素１０ａ，１０ｂにおいて、低屈折率層１３は、溝状の形状をしており、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂは、トレンチ構造を有している。なお、本実施形態において、低屈折率層１３の屈折率は、低屈折率層１３内で一様であるため、低屈折率層１３における屈折率と平均屈折率は同意である。

マルチコアファイバ１は、このような屈折率を有するため、コア１１は、例えば、ゲルマニウム等の屈折率を上げるドーパントが添加された石英から成り、内側クラッド層１２及びクラッド２０は、例えば、何らドーパントが添加されない純粋な石英から構成される。さらに、低屈折率層１３は、クラッド２０及び内側クラッド層１２よりも屈折率の低い材料から成り、例えば、フッ素等の屈折率を下げるドーパントが添加された石英から成る。また、内側保護層３１、及び外側保護層３２は、例えば、互いに種類の異なる紫外線硬化樹脂等から構成される。

なお、光ファイバの導波特性は、上記の屈折率に基づくクラッド２０の屈折率に対する比屈折率差Δで規定される。ｉ＝１、２、３としたとき、ｎ_ｉの屈折率を有する層のクラッド２０に対する比屈折率差Δ_ｉは、以下の式で定義される。

このようにマルチコアファイバ１においては、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおいて、低屈折率層１３の屈折率ｎ_３が、内側クラッド層１２の屈折率ｎ_２及びクラッド２０の屈折率ｎ_４よりも小さくされることで、コア１１への光の閉じ込め効果が大きくなり、コア１１から光が漏えいしづらくなる。従って、コア１１を伝播する光がコア要素１０ａ，１０ｂから漏えいすることを防止することができる。さらに、屈折率の低い低屈折率層１３及びクラッド２０が障壁となり、互いに隣り合うコア要素１０ａ，１０ｂにおけるコア１１同士、或いは、互いに隣り合うコア要素１０ｂにおけるコア１１同士のクロストークを抑制することができる。

コア１１の比屈折率差は、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。内側クラッド層１２のクラッド２０に対する比屈折率差は、本実施形態のように略ゼロであることが多いが、波長分散特性の調整のために正負の値に適時設定される。つまり、内側クラッド層１２の屈折率ｎ_２が、コア１１の屈折率ｎ_１と、クラッド２０の屈折率ｎ_４との間に設定されたり、低屈折率層１３の屈折率ｎ_３と、クラッド２０の屈折率ｎ_４との間に設定される。

なお、本実施形態においては、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおけるコア１１の屈折率ｎ_１は、互いに等しくされ、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおける内側クラッド層１２の屈折率ｎ_２は互いに等しくされ、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおける低屈折率層１３の屈折率ｎ_３は互いに等しくされている。

そして、図１に示すように、マルチコアファイバ１においては、特定のコア要素１０ａが、上述のようにクラッド２０の径方向の中心に配置され、それぞれのコア要素１０ｂは、それぞれのコア要素１０ｂの中心がコア要素１０ａ中心と、中心が一致している同心円状に配置されることで、コア要素１０ａを囲むように配置されている。さらに、それぞれのコア要素１０ｂは、４つ以上のコア要素が等間隔で配置される場合における少なくとも１つのコア要素が欠落した状態で配置されている。本実施形態においては、上述のようにコア要素１０ｂが５つの場合であるので、これらのコア要素１０ｂは、６つのコア要素が等間隔で配置される場合における、図１の破線で示す部分に配置されるはずの１つのコア要素１０ｘが欠落した状態で配置されている。

こうして、それぞれのコア要素１０ｂにおいて、コア要素１０ｘが欠落している破線で示す場所を介して隣り合う一組のコア要素１０ｂ間の距離Ｌ１が、他の互いに隣り合うコア要素１０ｂ間の距離Ｌ２よりも大きくされている。つまり、距離Ｌ１は、コア要素が欠落している破線で示す場所を介して隣り合う一組のコア要素１０ｂにおける、一方のコア要素１０ｂの低屈折率層１３の外周面から、他方のコア要素１０ｂの低屈折率層１３の外周面までの距離であり、距離Ｌ２は、互いに隣り合う他のコア要素１０ｂにおける一方のコア要素１０ｂの低屈折率層１３の外周面から、他方のコア要素１０ｂの低屈折率層１３の外周面までの距離であり、Ｌ１＞Ｌ２とされる。

なお、このようなマルチコアファイバ１は、次のように製造される。まず、コア１１、内側クラッド１２、低屈折率層１３となる複数のコア要素用ガラス部材を準備する。さらに、これらのコア要素用ガラス部材をクラッド２０もしくはクラッド２０の一部となるクラッド用ガラス部材中に配置する。このとき、本実施形態のマルチコアファイバ１においては、コア要素１０ｘが欠落するため、この位置には、コア要素用ガラス部材ではなく、クラッド用ガラス部材を配置する。そして、コア要素用ガラス部材が配置された状態で、コラプスすることにより、断面における配置が、図１（Ａ）に示すマルチコアファイバ１における内側保護層３１、外側保護層３２を除いた部分と相似形のファイバ用母材を作製する。そして、作成したファイバ用母材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で被覆して、マルチコアファイバ１とする。なお、上記のコア要素用ガラス部材をクラッド２０もしくはクラッド２０の一部となるクラッド用ガラス部材中に配置して、コラプスしながら紡糸しても良い。

以上説明したように、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、上述のようにコア間のクロストークを低減することができる。

また、マルチコアファイバが、本実施形態のコア要素１０ａ,１０ｂのように、コアが低屈折率層で囲まれている複数のコア要素を有し、特定のコア要素が、３つ以上のコア要素で囲まれている場合、特定のコア要素のカットオフ波長が長くなる傾向にある。しかし、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、特定のコア要素１０ａを囲む３つ以上のコア要素１０ｂにおいて、互いに隣り合う少なくとも一組のコア要素間の距離Ｌ１が、他の互いに隣り合うコア要素間の距離Ｌ２よりも大きくされるため、このコア要素間の距離が大きなコア要素１０ｂとコア要素１０ｂとの間から、特定のコア要素１０ａの高次モードが逃げやすくなると考えられる。従って、特定のコア要素１０ａのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができる。こうして、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂのカットオフ波長が変わることを抑制でき、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおける、シングルモード通信を行うための条件が変わることを抑制することができる。

また、本実施形態においては、特定のコア要素１０ａを囲む３つ以上のコア要素１０ｂは、４つ以上のコア要素が等間隔で配置される場合における、少なくとも１つのコア要素が欠落した状態で配置されているため、母材の作成段階において、４つ以上のコア要素となるガラス部材を等間隔で並べる代わりに、４つ以上のコア要素となるガラス部材の内の少なくとも１つをクラッドと同じ屈折率のガラス部材に置き換えるだけで良い。従って、このようなマルチコアファイバは、製造が容易である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３、図４を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図３は、本発明の第２実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。図３に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ２は、第１実施形態における特定のコア要素１０ａの代わりに、コア要素１０ａと同じ位置に配置されるコア要素１０ｃを備え、第１実施形態における３つ以上のコア要素１０ｂの代わりに、それぞれのコア要素１０ｂと同じ位置に配置される３つ以上のコア要素１０ｄを備える点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。つまり、特定のコア要素１０ｃを囲むそれぞれのコア要素１０ｄは、６つのコア要素が等間隔で配置される場合における、図１の破線で示す部分に配置されるはずの１つのコア要素１０ｙが欠落した状態で配置されている。

図４は、図３に示すコア要素１０ｃ，１０ｄを示す図である。具体的には、図４（Ａ）は、それぞれのコア要素１０ｃ，１０ｄのマルチコアファイバ１の長さ方向に垂直な断面における構造の様子を示す図であり、図４（Ｂ）は、それぞれのコア要素１０ｃ，１０ｄにおける屈折率分布を示す図である。

図４（Ａ）に示すように、それぞれのコア要素１０ｃ，１０ｄは、それぞれ同様の構造をしており、第１実施形態のコア１１と同様のコア１１と、コア１１の外周面を囲み第１実施形態の内側クラッド層１２と同様の内側クラッド層１２と、内側クラッド層１２の外周面を囲み、クラッド２０に外周面が囲まれる低屈折率層１４とを有している。そして、本実施形態において、低屈折率層１４は、クラッド２０と内側クラッド層１２よりも屈折率が低い低屈折率層１３が、内側クラッド層１２を囲むように複数形成されて成っている。

図３に示すように、それぞれのコア要素１０ｃ，１０ｄにおける複数の低屈折率部１５の内、少なくとも１つは、自己のコア要素におけるコア１１と、他のコア要素におけるコア１１とを結ぶ直線上に配置されている。具体的には、コア要素１０ｃにおける低屈折率部１５は、自己のコア要素１０ｃのコア１１と、コア要素１０ｄのコア１１とを結ぶ直線上に配置されている。また、それぞれのコア要素１０ｄにおいては、低屈折率部１５の１つは、自己のコア要素１０ｄのコア１１と、コア要素１０ｃのコア１１とを結ぶ直線上に配置されており、低屈折率部１５の他の少なくとも１つは、自己のコア要素１０ｄのコア１１と、他のコア要素１０ｄのコア１１とを結ぶ直線上に配置されている。このように、コア１１と他のコア１１との間に低屈折率部１５が介在することにより、それぞれのコア同士のクロストークをより抑制することができる。

本実施形態における低屈折率部１５は、空孔であり、また、本実施形態においては、この低屈折率部１５が６つの状態を示している。また、低屈折率層１４における低屈折率部１５以外の領域は、クラッド２０、及び、内側クラッド層１２と同様の材料から成っている。

そして、図４（Ｂ）に示すように、低屈折率部１５の屈折率は、内側クラッド層１２、及び、クラッド２０の屈折率よりも低いため、低屈折率層１４の平均屈折率は、内側クラッド層１２及びクラッド２０よりも低くされている。なお、上述のように低屈折率層１４の低屈折率部１５以外の領域は、内側クラッド１２及びクラッド２０との境界がないが、図３、図４においては、理解の容易のため、境界を仮想線で示している。

なお、このようなマルチコアファイバ３は、次のように製造される。まず、コア１１、内側クラッド１２、低屈折率層１４となるコア要素用ガラス部材となる複数のコア要素用ガラス部材を準備する。この低屈折率層１４となる部材は、それぞれの低屈折率部（空孔）１５が形成されるように、それぞれの低屈折率部１５となる位置に、ガラス管が配置される。そして、これらのコア要素用ガラス部材をクラッド２０もしくはクラッド２０の一部となるクラッド用ガラス部材中に配置する。このとき、本実施形態のマルチコアファイバ２においては、コア要素１０ｙが欠落するため、この位置には、コア要素用ガラス部材ではなく、クラッド用ガラス部材を配置する。そして、ガラス管の貫通孔に所定の圧力が加えられる状況で、コラプスすることにより、断面における配置が、図３に示すマルチコアファイバ１における内側保護層３１、外側保護層３２を除いた部分と相似形のファイバ用母材を作製する。そして、作成したファイバ用母材を加熱溶融し、各貫通孔に所定の圧力を加えて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で被覆して、マルチコアファイバ３とする。なお、上記のコア要素用ガラス部材をクラッド２０もしくはクラッド２０の一部となるクラッド用ガラス部材中に配置して、コラプスしながら各貫通孔に所定の圧力を加えて紡糸しても良い。

本実施形態におけるマルチコアファイバ２によれば、低屈折率部１５がコア１１を囲むように環状に連続して形成されていないため、各コア１１の高次モードの閉じ込め損失を大きくすることができ、各コア１１のカットオフ波長が長波長化することを抑制することができる。

また、本実施形態においては、低屈折率部１５を空孔で形成しているため、低屈折率部１５の屈折率をより小さくすることができるが、低屈折率部１５は、空孔に限らず、内側クラッド１２及びクラッド２０よりも低屈折率の材料であれば、特に限定されない。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図５を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図５は、本発明の第３実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。

図５に示すように、本実施形態のおけるマルチコアファイバ３においては、特定のコア要素１０ａを囲む３つ以上のコア１０要素ｂの数が第１実施形態のコア要素１０ｂの数よりも多くされる。具体的には、特定のコア要素１０ａを囲むコア要素１０ｂが４つ以上とされ、本実施形態においては、特定のコア要素１０ａを囲むコア要素１０ｂが６つとされる。そして、これらのコア要素１０ｂは、８つのコア要素が等間隔で配置される場合における、図５の破線で示す部分に配置されるはずの２つのコア要素１０ｘが欠落した状態で配置されている。

こうして、本実施形態のマルチコアファイバ３においては、特定のコア要素１０ａを囲む６つのコア要素１０ｂにおいて、互いに隣り合う一組のコア要素間の距離Ｌ３が、他の互いに隣り合うコア要素間の距離Ｌ４よりも大きくされる。そして、コア要素が２ヶ所において欠落することで、コア要素１０ｂ間の距離が、２ヶ所において、他のコア要素１０ｂ間の距離Ｌ４よりも大きな距離Ｌ３となっている。

このようなマルチコアファイバ３は、マルチコアファイバ１の製造において、コア要素用ガラス部材を２ヶ所において配置せずに、代わりにクラッド用ガラス部材を配置すれば良い。

本実施形態のマルチコアファイバ３によれば、特定のコア要素１０ａを囲むコア要素１０ｂが４つ以上であり、さらに、コア要素１０ｂにおいて、複数の箇所において、互いに隣り合う一組のコア要素１０ｂ間の距離Ｌ３が、他の互いに隣り合うコア要素１０ｂ間の距離Ｌ４よりも大きくされるので、特定のコア要素１０ａの高次モードをより逃がし易くすることができる。従って、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂのカットオフ波長が変わることをより抑制でき、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおける、シングルモード通信を行うための条件が変わることをより抑制することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図６を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

図６は、本発明の第４実施形態に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。

図６に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ４においては、特定のコア要素１０ａを囲む３つ以上のコア要素１０ｂが、４つ以上のコア要素が矩形をなすように配置される場合における、少なくとも１つのコア要素が欠落した状態で配置される。具体的には、本実施形態において、コア要素１０ｂの数は、７つとされ、それぞれのコア要素１０ｂは、８つのコア要素が、矩形をなすように配置される場合における、図６の破線で示す部分に配置されるはずの１つのコア要素１０ｘが欠落した状態で配置されている。

こうして、それぞれのコア要素１０ｂにおいて、コア要素が欠落している破線で示す場所を介して隣り合う一組のコア要素１０ｂ間の距離Ｌ５が、他の互いに隣り合うコア要素１０ｂ間の距離Ｌ６よりも大きくされている。

なお、このようなマルチコアファイバ４は、マルチコアファイバ１の製造において、コア１１、内側クラッド１２、低屈折率層１３となる複数のコア要素用ガラス部材の配置を図６に示すマルチコアファイバ４におけるそれぞれのコア要素１０ａ、１０ｂの配置と同様にすれば良い。

本実施形態におけるマルチコアファイバ４によれば、矩形状にコアが配置されているため、平面型の導波路等といった光デバイスとの整合性を容易に取ることができ、このような光デバイスとの間で、光の入出力を容易に行うことができる。

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。

それぞれのコア要素の配置や数については、特定のコア要素が、３つ以上のコア要素に囲まれ、この特定のコア要素を囲む前記３つ以上のコア要素において、互いに隣り合う少なくとも一組のコア要素間の距離が、他の互いに隣り合うコア要素間の距離よりも大きくされる限りにおいて、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、特定のコア要素１０ａ、１０ｃの数が１つの場合について説明した。しかし、本発明は、これに限らず、特定のコア要素１０ａ、１０ｃの数が複数であっても良い。ここで特定のコア要素１０ａが複数の場合の変形例について、図７、図８を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図７は、本発明の第１変形例に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図であり、図８は、本発明の第２変形例に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面の構造の様子を示す図である。

図７に示すように、第１変形例おけるマルチコアファイバ５においては、３つのコア要素１０ａのそれぞれが、４つのコア要素１０ｂで囲まれている。具体的には、それぞれのコア要素１０ａを囲むそれぞれのコア要素１０ｂは、６つのコア要素が等間隔で配置される場合における、図７の破線で示す部分に配置されるはずの２つのコア要素１０ｘが欠落した状態で配置されている。

また図８に示すように、第２変形例におけるマルチコアファイバ６においては、４つのコア要素１０ａのそれぞれが６つのコア要素１０ｂで囲まれている。具体的には、それぞれのコア要素１０ａを囲むそれぞれのコア要素１０ｂは、８つのコア要素が矩形状に配置される場合における、図８の破線に示す部分に配置されるはずの２つのコア要素１０ｘが欠落した状態で配置されている。本変形例においては、複数のコア要素１０ａ，１０ｂで囲まれるコア要素１０ｂを特定のコア要素として考える場合においても、このコア要素１０ｂを囲むコア要素１０ａ，１０ｂは、４つ以上のコア要素が矩形をなすように配置される場合における、少なくとも１つのコア要素が欠落した状態で配置されている。

また、それぞれのコア要素については、クラッド２０内に設けられ、コア１１と、コア１１を囲む内側クラッド層１２と、内側クラッド層１２を囲むと共に、クラッド２０及び内側クラッド層１２よりも平均屈折率が低い低屈折率層とを有する限りにおいて、適宜変更が可能である。

例えば、第３、第４実施形態、及び、上記変形例において、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂが、第２実施形態におけるコア要素１０ｃ，１０ｄを同様の構成であっても良い。

また、上記実施形態や上記変形例におけるコア要素１０ａ，１０ｂにおいて、それぞれのコア１１の直径は互いに等しく、それぞれの内側クラッド層１２の外径は互いに等しく、それぞれの低屈折率層１３の外径は互いに等しくされるとした。しかし、本発明はこれに限らず、コア１１の直径や、内側クラッド層１２の外径や、低屈折率層１３の外径が、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおいて、互いに異なっていても良く、特に互いに隣り合うコア要素１０ａ，１０ｂにおけるコア１１の直径が互いに異なっていることが好ましい。例えば、中心に配置されるコア要素１０ａを囲むコア要素１０ｂのコア１１の直径が、中心のコア要素１０ａのコア１１に対して、約１％異なるようにされ、さらに、外周側のコア要素１０ｂにおけるコア１１の直径が、互いに隣り合うコア要素１０ｂのコア１１の直径に対して、互いに１％〜２％異なるようにされる。このように、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおけるコア１１の直径が、物理的に僅かに異なっていても、コア１１を伝播する光にしてみれば、それぞれのコア１１の直径は、殆ど変わらず、略同等の光学特性となる。そして、このように互いに隣り合うコア要素１０ａ，１０ｂにおけるコア１１の直径を異なる大きさにすることにより、クロストークをより低減することができる。

同様に、第２実施形態におけるコア要素１０ｃ，１０ｄにおいて、それぞれのコア１１の直径や、内側クラッド層１２の外径や、低屈折率層１４における低屈折率部１５の直径や数等が異なっていても良い。

また、本実施形態や上記変形例においては、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおいて、それぞれのコア１１の屈折率ｎ_１は互いに等しくされ、それぞれの内側クラッド層１２の屈折率ｎ_２は互いに等しくされ、それぞれの低屈折率層１３の屈折率ｎ_３は互いに等しくされているとされた。しかし、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおける、それぞれのコア１１の屈折率ｎ_１が互いに異なっていても良く、それぞれの内側クラッド層１２の屈折率ｎ_２が互いに異なっていても良く、それぞれの低屈折率層１３の屈折率ｎ_３が互いに異なっていても良く、特に互いに隣り合うコア要素１０ａ，１０ｂにおけるコア１１の屈折率が互いに異なっていることが好ましい。例えば、中心に配置されるコア要素１０ａを囲むコア要素１０ｂのコア１１の屈折率が、中心のコア要素１０ａのコア１１に対して、約０.０１％異なるようにされ、さらに、外周側のコア要素１０ｂにおけるコア１１の屈折率が、互いに隣り合うコア要素１０ｂにおけるコア１１の屈折率に対して、互いに０.０１％〜０.０２％異なるようにされる。このように、それぞれのコア要素１０ａ，１０ｂにおけるコア１１の屈折率が、物理的に僅かに異なっていても、コア１１を伝播する光にしてみれば、それぞれのコア１１の光学特性は殆ど変わらない。そして、このように互いに隣り合うコア要素１０ａ，１０ｂにおけるコア１１の屈折率を異なる大きさにすることにより、クロストークをより低減することができる。

同様に、第２実施形態におけるコア要素１０ｃ，１０ｄにおいて、それぞれのコア１１の屈折率や、それぞれの内側クラッド層１２の屈折率や、低屈折率層１４における低屈折
率部１５の平均屈折率が異なっていても良い。

また、上記実施形態及び変形例においては、特定のコア要素１０ａを囲む３つ以上のコア要素１０ｂは、４つ以上のコア要素が等間隔で配置される場合における、少なくとも１つのコア要素１０ｘが欠落した状態で配置されている状態や、４つ以上のコア要素が矩形をなすように配置される場合における、少なくとも１つのコア要素１０ｘが欠落した状態で配置されているとした。しかし、本発明はこれに限らず、特定のコア要素１０ａを囲む３つ以上のコア要素１０ｂは、互いに隣り合うコア要素１０ｂ同士の間隔が意図的に１カ所以上大きくされて配置されても良い。

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）
第１実施形態のマルチコアファイバと同様の構造のマルチコアファイバを想定して、シミュレーションを行った。すなわち、クラッドの中心に１つのコア要素が配置され、このクラッドの中心に配置されるコアを囲むように、外周側に６つのコア要素が等間隔で配置される場合における、１つのコア要素が欠落した状態で５つのコア要素が配置される条件でシミュレーションを行った。

このシミュレーションにおいて、中心のコア要素と、外周側のそれぞれのコア要素との中心間距離を３５．２μｍとした。従って、外周側のコア要素においては、１カ所のコア要素の中心間距離が、６１．０μｍとなり、他のコア要素の中心間距離はそれぞれ３５．２μｍとなる。さらに、クラッドの外径を１５０μｍとし、それぞれのコア要素におけるコアの半径を４．１μｍとし、内側クラッドの外径を９．５９μｍとし、低屈折率層の外径を１６．２０μｍとした。そして、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差を０．４％とし、クラッドに対する内側クラッドの比屈折率差を０．０％とし、クラッドに対する低屈折率層の比屈折率差を−０．４％とした。

（実施例２）
クラッドの中心に１つのコア要素が配置され、このクラッドの中心に配置されるコアを囲むように、外周側に８つのコア要素が等間隔で配置される場合における、１つのコア要素が欠落した状態で７つのコア要素が配置され、さらに、中心のコア要素と、外周側のそれぞれのコア要素との中心間距離を第１実施形態と同様にした。従って、外周側のコア要素においては、１カ所のコア要素の中心間距離が、４９．８μｍとなり、他のコア要素の中心間距離はそれぞれ２６．９μｍとなる。その他は、実施例１と同様にした。

（比較例１）
クラッドの中心に１つのコア要素が配置され、このクラッドの中心に配置されるコアを囲むように、外周側に６つのコア要素が配置される条件でシミュレーションを行った。すなわち、実施形態１において、外周側のコア要素が１つも欠落しない状態である点において第１実施形態と異なる条件とし、その他は、第１実施形態と同様にした。

次に実施例１、実施例２、比較例１のマルチコアファイバは、において、波長が１．５５μｍの光が伝播する場合における１００ｋｍでのクロストークを計算した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１、実施例２のマルチコアファイバは、共に比較例１よりもクロストークが若干良くなった。

次に、実施例１、実施例２、比較例１のマルチコアファイバにおけるクラッドの中心に配置されたコアの波長が１．５５μｍの光が伝播する場合におけるモードフィールド径ＭＦＤ、及び、実効コア径Ａｅｆｆを計算した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１、実施例２のモードフィールド径ＭＦＤ、及び、実効コア径Ａｅｆｆは、比較例１のモードフィールド径ＭＦＤ、及び、実効コア径Ａｅｆｆよりも若干小さい値となった。

次に、実施例１、実施例２、比較例１のマルチコアファイバにおけるクラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃｃ、及び、外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃｏを計算した。その結果を表１に示す。表１に示すように、実施例１、実施例２のマルチコアファイバは、中心のコアのカットオフ波長λｃｃと、外周側のコアのカットオフ波長λｃｏの差が小さく、外周側のコア要素で囲まれた中心のコアのカットオフ波長λｃｃが、長波長化することが抑制されている。

以上の実施例より、本発明のマルチファイバコアによれば、特定のコアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができることが分かった。

以上説明したように、コア間のクロストークを低減しつつ、特定のコアのカットオフ波長が長波長化することを抑制することができるマルチコアファイバが提供され、本発明のマルチコアファイバによれば、クロストークが低減された状態で、容易にシングルモード通信が出来ると考えられる。

１，２，３，４，５，６・・・マルチコアファイバ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ・・・コア要素
１１・・・コア
１２・・・内側クラッド層
１３，１４・・・低屈折率層
１５・・・低屈折率部
２０・・・クラッド
３１・・・内側保護層
３２・・・外側保護層

Claims (7)

1. クラッドと、
   前記クラッド内に設けられ、コアと、前記コアを囲む内側クラッド層と、前記内側クラッド層を囲むと共に、前記クラッド及び前記内側クラッド層よりも平均屈折率が低い低屈折率層と、を有する複数のコア要素と、
   を備え、
   特定のコア要素が、３つ以上のコア要素に囲まれ、
   前記特定のコア要素を囲む前記３つ以上のコア要素において、互いに隣り合う少なくとも一組のコア要素間の距離が、他の互いに隣り合うコア要素間の距離よりも大きくされる
   ことを特徴とするマルチコアファイバ。
2. 前記特定のコア要素を囲む前記３つ以上のコア要素は、４つ以上のコア要素が等間隔で配置される場合における、少なくとも１つのコア要素が欠落した状態で配置され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. 前記特定のコア要素を囲む前記３つ以上のコア要素は、４つ以上のコア要素が矩形をなすように配置される場合における、少なくとも１つのコア要素が欠落した状態で配置され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。
4. 前記低屈折率層は、前記クラッド及び前記内側クラッド層よりも屈折率の低い材料から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
5. 前記低屈折率層は、前記クラッドと前記内側クラッド層よりも屈折率が低い低屈折率部が、前記内側クラッドを囲むように複数形成されて成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
6. 前記複数のコア要素における前記低屈折率部の少なくとも１つは、自己のコア要素におけるコアと、他のコア要素におけるコアとを結ぶ直線上に配置されていることを特徴とする請求項５に記載マルチコアファイバ。
7. 前記低屈折率部は、空孔であることを特徴とする請求項５または６に記載のマルチコアファイバ。

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