(57)【要約】      （修正有）【課題】モード結合等をＤＧＤ低減のための適切なレベルに設定することのできるマルチコア光ファイバを提供する。【解決手段】結合コア群１１０と共通クラッド１２０を備えたマルチコア光ファイバ１００は、コア間隔Λが、モード結合係数１．６×１０２［ｍ−１］以下を満たすよう設定され、曲率平均値Ｃａｖｇ、仮想曲率Ｃｆ、モード結合係数κ、伝搬定数平均値β、および、Λで定義されるκ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が、Ｃｆを０．０１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とし、または、Ｃａｖｇを０．０１［ｍ−１］以上２［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とする場合に、１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．１以下となり、κが２．６×１００［ｍ−１］以上、または、κ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が０．０１以上となる。【選択図】図２
2020101809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコアにより構成された少なくとも１つの結合コア群と、前記結合コア群を取り囲む共通クラッドと、を備えたマルチコア光ファイバであって、
前記結合コア群を構成する前記複数のコアのうち隣接コア間のコア間隔Λ［ｍ］が、波長１５５０ｎｍにおける前記隣接コア間のモード結合係数が１．６×１０２［ｍ−１］以下を満たすよう設定され、
かつ、
ケーブルに内蔵された状態での当該マルチコア光ファイバの曲率の、当該マルチコア光ファイバの長手方向に沿った平均値Ｃａｖｇ［ｍ−１］、直線状態における当該マルチコア光ファイバの仮想曲率Ｃｆ［ｍ−１］、前記結合コア群内における前記隣接コア間のモード結合係数κ［ｍ−１］、前記結合コア群内における前記隣接コア間での伝搬定数の平均値β［ｍ−１］、および、前記Λで定義されるκ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が、前記Ｃｆを０．０１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とし、または、前記Ｃａｖｇを０．０１［ｍ−１］以上２［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とする場合に、１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．１以下となり、
かつ、
前記κが２．６×１００［ｍ−１］以上、または、前記κ/（βΛＣａｖｇ）または前記κ/（βΛＣｆ）が１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．０１以上となるような、コア構造およびコア配列を有することを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【請求項２】
全モード励振時の伝送損失が、波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍまたは波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍにおいて、０．２０ｄＢ／ｋｍ以下、０．１８ｄＢ／ｋｍ以下、０．１６ｄＢ／ｋｍ以下、または、０．１５ｄＢ／ｋｍ以下であり、
波長分散のモード平均が、１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上であり、
全空間モードにおいて、直径３０ｍｍのマンドレルに１ターン巻きつけたときの曲げ損失が、波長１５５０ｎｍにおいて０．２ｄＢ以下であり、
全空間モードにおいて、直径２０ｍｍのマンドレルに巻きつけたときの曲げ損失が、波長１５５０ｎｍにおいて２０ｄＢ／ｍ以下であり、
全空間モードにおいて、半径３０ｍｍのマンドレルに１００ターン巻きつけたときの曲げ損失が、波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であり、
波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、モード依存損失の平均値が、０．０１ｄＢ／ｋｍ１／２以下であり、
波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、各波長における空間モード間の群遅延時間差の最大値の平均値が、１０ｐｓ／ｋｍ１／２以下である、請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
前記共通クラッドは、前記結合コア群を構成する前記複数のコア全てを覆う共通の光学クラッドと、前記光学クラッドの周囲を覆う物理クラッドとを含み、
前記複数のコアそれぞれの外径が６μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記長手方向に直交する当該マルチコア光ファイバの断面において、純シリカの屈折率を基準とした比屈折率差をΔとするとき、前記複数のコアそれぞれの面積平均のΔと前記光学クラッドのΔの差は０．２％以上０．５％以下であり、前記物理クラッドのΔは前記光学クラッドよりも高く、かつ、前記物理クラッドのΔと前記光学クラッドのΔの差は０．０％以上１％以下である、請求項１または２に記載に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４】
前記結合コア群が、２個以上７個以下、または、８個以上１５個以下のコアにより構成され、
前記物理クラッドの外径が１２５±１μｍであり、
前記物理クラッドと前記物理クラッドに最も近い近接コアの中心との最短距離をＤＪ、前記近接コアの半径をａ、前記光学クラッドの中心と前記近接コアの中心との距離をＤｏｆｆｓｅｔとするとともに、Ｘ=log10(Doffset/a)とするとき、
DJ/a≧7.68×10-2・Ｘ2−2.21×10-1・Ｘ＋3.15
または、
DJ/a≧7.57×10-2・Ｘ2−2.25×10-1・Ｘ＋3.40
なる式を満たす、請求項３に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５】
伝送路として請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバが適用された光ファイバ伝送システムであって、前記結合コア群内で発生した空間モード間のクロストークを、ＭＩＭＯ信号処理により補償する構造を備えた光ファイバ伝送システム。
【請求項６】
複数本のマルチコア光ファイバを内蔵するマルチコア光ファイバケーブルであって、
前記複数本のマルチコア光ファイバそれぞれは、
複数のコアにより構成された少なくとも１つの結合コア群と、前記結合コア群を取り囲む共通クラッドと、を備えるとともに、
前記結合コア群を構成する前記複数のコアのうち隣接コア間のコア間隔Λ［ｍ］が、波長１５５０ｎｍにおける前記隣接コア間のモード結合係数が１．６×１０２［ｍ−１］以下を満たすよう設定され、
かつ、
当該マルチコア光ファイバケーブルに内蔵された状態での前記マルチコア光ファイバの曲率の、前記マルチコア光ファイバの長手方向に沿った平均値Ｃａｖｇ［ｍ−１］、直線状態における前記マルチコア光ファイバの仮想曲率Ｃｆ［ｍ−１］、前記結合コア群内における前記隣接コア間のモード結合係数κ［ｍ−１］、前記結合コア群内における前記隣接コア間での伝搬定数の平均値β［ｍ−１］、前記Λにより定義されるκ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が、前記Ｃｆを０．０１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とした場合に、１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．１以下となり、
かつ、
前記κが２．６×１００［ｍ−１］以上、または、前記κ/（βΛＣａｖｇ）または前記κ/（βΛＣｆ）が１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．０１以上となるような、コア構造およびコア配列を前記マルチコア光ファイバが有することを特徴とする、
マルチコア光ファイバケーブル。
【請求項７】
前記複数本のマルチコア光ファイバそれぞれにおける前記コア構造と前記コア配列は、前記κ/（βΛＣavg）または前記κ/（βΛＣｆ）が、１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．０１以上となるよう調整されている、請求項６に記載のマルチコア光ファイバケーブル。
【請求項８】
前記Ｃａｖｇが、当該マルチコア光ファイバケーブルに曲げが付与されていない状態で０．０１［ｍ−１］以上２［ｍ−１］以下である、請求項６または７記載のマルチコア光ファイバケーブル。
【請求項９】
前記Ｃａｖｇが、当該マルチコア光ファイバケーブルに曲げが付与されていない状態で０．１［ｍ−１］以上、１［ｍ−１］以下、または、０．１［ｍ−１］以上かつ１［ｍ−１］以下である、請求項６から請求項８のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバケーブル。
【請求項１０】
前記複数本のマルチコア光ファイバそれぞれにおいて、
全モード励振時の伝送損失が、波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍまたは波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍにおいて０．２０ｄＢ／ｋｍ以下、０．１８ｄＢ／ｋｍ以下、０．１６ｄＢ／ｋｍ以下、または、０．１５ｄＢ／ｋｍ以下であり、
波長分散のモード平均が、１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上であり、
全空間モードにおいて、直径３０ｍｍのマンドレルに１ターン巻きつけたときの曲げ損失が、波長１５５０ｎｍにおいて０．２ｄＢ以下であり、
全空間モードにおいて、直径２０ｍｍのマンドレルに巻きつけたときの曲げ損失が、波長１５５０ｎｍにおいて２０ｄＢ／ｍ以下であり、
全空間モードにおいて、半径３０ｍｍのマンドレルに１００ターン巻きつけたときの曲げ損失が、波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であり、
波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、モード依存損失の平均値が、０．０１ｄＢ／ｋｍ１／２以下であり、
波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、空間モード分散の平均値が、１０ｐｓ／ｋｍ１／２以下である、請求項６から請求項９のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバケーブル。
【請求項１１】
伝送路として請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバケーブルが適用された光ファイバ伝送システムであって、前記結合コア群内で発生した空間モード間のクロストークを、ＭＩＭＯ信号処理により補償する構造を備えた光ファイバ伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マルチコア光ファイバ（以下、「ＭＣＦ」と記す）、ＭＣＦケーブルおよびそれを含む光ファイバ伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＩＭＯ(Multi-Input and Multi-Output)信号処理技術を用いて空間モード聞のクロストークを補償し、空間分割多重伝送を行う光ファイバ伝送システムの開発が行われるようになってきた。係る光ファイバ伝送システムに適用可能な伝送媒体の一つとしては、例えば、互いにモード結合が生じするように複数のコアが配置された結合コア群を有するＭＣＦが知られており、この結合コア群は、複数のコア間においてモード結合を生じさせることで、実質的に一つのマルチモード伝送路とみなすことができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】S. Fan and J. M. Kahn,"Principal modes in multimode waveguides," Opt. Lett. 30(2), 135-137(2005).
【非特許文献２】M. Koshiba, K. Saitoh, K.Takenaga, and S. Matsuo, "Analytical expression of average power-couplingcoefficients for estimating intercore crosstalk in multicore fibers," IEEEPhoton. J. 4(5), 1987-1995 (2012).
【非特許文献３】T. Hayashi, T. Sasaki, E.Sasaoka, K. Saitoh, and M. Koshiba, "Physical interpretation of intercorecrosstalk in multicore fiber: effects of macrobend, structure fluctuation, andmicrobend," Opt. Express 21(5), 5401-5412 (2013).
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施形態に係るＭＣＦは、複数のコアにより構成された少なくとも１つの結合コア群と、結合コア群を取り囲む共通クラッドと、を備えたＭＣＦである。当該ＭＣＦは、以下の第１条件から第３条件を満たすようなコア構造およびコア配列を有する。第１条件は、結合コア群を構成する複数のコアのうち隣接コア間のコア間隔Λ［ｍ］が、波長１５５０ｎｍにおける隣接コア間のモード結合係数が１．６×１０２［ｍ−１］以下を満たすよう設定されることにより規定される。第２条件は、ケーブルに内蔵された状態での当該マルチコア光ファイバの曲率の、当該マルチコア光ファイバの長手方向に沿った平均値Ｃａｖｇ［ｍ−１］、直線状態における当該マルチコア光ファイバの仮想曲率Ｃｆ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間のモード結合係数κ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間での伝搬定数の平均値β［ｍ−１］、および、Λで定義されるκ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が、Ｃｆを０．０１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とし、または、Ｃａｖｇを０．０１［ｍ−１］以上２［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とする場合に、１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．１以下となることで規定される。第３条件は、κが２．６×１００［ｍ−１］以上、または、κ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．０１以上となることで規定される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本開示の実施形態に係る光ファイバ伝送システムの概略構成を示す図である。
【図２】本開示の実施形態に係る光ファイバ伝送システムに適用可能なＭＣＦおよびＭＣＦケーブルの断面構造それぞれ示す図である。
【図３】１つのコアと該コア周辺のクラッドの一部を含む領域に適用可能な種々の屈折率分布を示す図である。
【図４】インパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅とモード結合係数およびパワー結合係数それぞれの評価結果を示すグラフである。
【図５】式（１）中のパラメータｂとＤＧＤ／ａの関係およびパラメータｂとκ／（βΛＣ）との関係をそれぞれ示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［本開示が解決しようとする課題］
発明者は、従来の光ファイバ伝送システムに適用可能な結合コア群を有するＭＣＦ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、従来の光ファイバ伝送システムによる空間多重伝送の場合、ＭＩＭＯ信号処理の負荷増加を抑制するため、空間モード間の群遅延時間差(ＤＧＤ：Differential Group Delay)を低減する必要がある。発明者の知る限り、ランダムなモード結合の発生するＭＣＦにおいて結合コア群内の隣接するコア同士のコア間隔が小さくなるにつれ空間モード間ＤＧＤも小さくなることはあったが、コア間隔を小さくしすぎると逆に空間モード間ＤＧＤが大きくなるとは知られていなかった。
【０００７】
換言すれば、結合コア群を構成するコア間のモード結合の度合いが強すぎると、コア間隔と空間モード間ＤＧＤの線形性が損なわれることは知られていなかった。すなわち、適度なコア間隔に設定された結合コア群では、ファイバ曲げとファイバ捻れにより、ファイバ長手方向に亘って離散的にランダムなモード結合が多数発生するため、空間モード間ＤＧＤの累積が緩やかになると考えられることになる。一方で、コア間隔が非常に小さくなるとファイバ曲げとファイバ捻れがコア間結合に与える摂動が、コア間のモード結合の強さに比して小さくなり、結果、ランダムなモード結合が発生しにくくなり空間モード間ＤＧＤの累積が大きくなると考えられることになる。
【０００８】
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、ＭＣＦに含まれる結合コア群のうち隣接コア間のモード結合やパワー結合の強さが空間モード間ＤＧＤ低減のための適切なレベルに設定されたＭＣＦ、ＭＣＦケーブルおよびそれを含む光ファイバ伝送システムを提供することを目的としている。
【０００９】
［本開示の効果］
本開示によれば、1つの結合コア群に含まれる隣接コア間のモード結合やパワー結合の強さが空間モード間ＤＧＤの低減のための適切なレベルに設定されたＭＣＦが得られる。
【００１０】
[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。
【００１１】
本開示の実施形態に係るＭＣＦ（マルチコア光ファイバ）は、複数のコアにより構成された少なくとも１つの結合コア群と、結合コア群を取り囲む共通クラッドと、を備える。特に、本開示の一態様として、結合コア群を構成する複数のコアのうち隣接コア間のコア間隔Λは、波長１５５０ｎｍにおける隣接コア間のモード結合係数が２．６×１００［ｍ−１］以上１．６×１０２［ｍ−１］以下を満たすか、または、波長１５５０ｎｍにおける隣接コア間のパワー結合係数が１．３×１０−３［ｍ−１］以上８．１×１００［ｍ−１］以下を満たすよう設定されている。
【００１２】
本開示の一態様として、隣接コア間のコア間隔Λは、波長１５５０ｎｍにおける隣接コア間のモード結合係数が２．１×１０１［ｍ−１］以上５．７×１０１［ｍ−１］以下を満たすか、または、波長１５５０ｎｍにおける隣接コア間のパワー結合係数が１．０×１０−１［ｍ−１］以上９．０×１０−１［ｍ−１］以下を満たすよう設定されてもよい。
【００１３】
本開示の一態様として、当該ＭＣＦは、ケーブル化時の曲率を想定して低空間モード分散（インパルスレスポンスの自己相関関数の標準偏差で定義する）を実現するための構成を備えるのが好ましい。具体的には、ケーブルに内蔵された状態での当該ＭＣＦの曲率の、当該ＭＣＦの長手方向に沿った平均値をＣａｖｇ［ｍ−１］、直線状態における当該ＭＣＦの仮想曲率をＣｆ［ｍ−１］、結合コア群を構成する複数のコアのうち隣接コア間のモード結合係数をκ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間での伝搬定数の平均値をβ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間のコア間隔をΛ［ｍ］とするとき、当該ＭＣＦは、以下の第１条件から第３条件を満たすようなコア構造およびコア配列を有するのが好ましい。なお、第１条件は、結合コア群内における隣接コア間のコア間隔Λが、波長１５５０ｎｍにおける該隣接コア間のモード結合係数が２．６×１００［ｍ−１］乃至１．６×１０２［ｍ−１］を満たすよう設定されることにより規定される。第２条件は、Ｃｆを０．０１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とし、または、Ｃａｖｇを０．０１［ｍ−１］以上２［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とする場合に、κ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が１５３０ｎｍから１６２５ｎｍの波長範囲において０．１以下となることで規定される。また、第３条件は、κが２．６×１００［ｍ−１］以上、または、κ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．０１以上となることにより規定される。
【００１４】
本開示の一態様として、長距離伝送用の結合型ＭＣＦとして望ましい特性を以下に列挙する。全モード励振時の伝送損失は、波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍまたは波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍにおいて、０．２０ｄＢ／ｋｍ以下、０．１８ｄＢ／ｋｍ以下、０．１６ｄＢ／ｋｍ以下、または、０．１５ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。波長分散のモード平均は、１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上であるのが好ましい。全空間モードにおいて、直径３０ｍｍのマンドレルに１ターン巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．２ｄＢ以下であるのが好ましい。全空間モードにおいて、直径２０ｍｍのマンドレルに巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて２０ｄＢ／ｍ以下であるのが好ましい。全空間モードにおいて、半径３０ｍｍのマンドレルに１００ターン巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であるのが好ましい。波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、モード依存損失の平均値は、０．０１ｄＢ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、各波長における空間モード間ＤＧＤの最大値の平均値は、１０ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。
【００１５】
本開示の一態様として、共通クラッドは、結合コア群を構成する複数のコア全てを覆う共通の光学クラッドと、光学クラッドの周囲を覆う物理クラッドとを含む。特に、上述の特性の実現に望ましいコア構造として、複数のコアそれぞれの外径が６μｍ以上１５μｍ以下であるのが好ましい。また、長手方向に直交する当該ＭＣＦの断面において、純シリカの屈折率を基準とした比屈折率差をΔとするとき、複数のコアそれぞれの面積平均のΔと光学クラッドのΔの差は約０．２％以上０．５％以下であり、物理クラッドのΔは光学クラッドよりも高く、かつ、物理クラッドのΔと光学クラッドのΔの差は０．０％以上１％以下であるのが好ましい。
【００１６】
本開示の一態様として、１２５μｍクラッドを有するＭＣＦにおける望ましい構造を、以下に示す。すなわち、結合コア群は、２個以上７個以下、または、８個以上１５個以下のコアにより構成されるのが好ましい。物理クラッドの外径は１２５±１μｍであるのが好ましい。物理クラッドと物理クラッドに最も近い近接コアの中心との最短距離をＤＪ、該近接コアの半径をａ、光学クラッドの中心と近接コアの中心との距離をＤｏｆｆｓｅｔとするとともに、Ｘ=log10(Doffset/a)とするとき、
DJ/a≧7.68×10-2・Ｘ2−2.21×10-1・Ｘ＋3.15
または、
DJ/a≧7.57×10-2・Ｘ2−2.25×10-1・Ｘ＋3.40
なる式を満たすのが好ましい。
【００１７】
また、本開示に係るＭＣＦケーブル（マルチコア光ファイバケーブル）は、空間モード分散を低減するための構造を備え、ファイバ曲げ、コア構造、コアピッチを制御することによりランダム空間モード結合を引き起こし、これにより、空間モード間ＤＧＤの累積を低減しつつファイバ単位断面積当たりのコア数を大きくすることを可能にする。具体的に当該ＭＣＦケーブルは、複数本のＭＣＦを内蔵する。本開示に一態様として、複数本のＭＣＦそれぞれは、複数のコアにより構成された少なくとも１つの結合コア群と、結合コア群を取り囲む共通クラッドと、を備える。また、当該ＭＣＦケーブルに内蔵された状態でのＭＣＦの曲率の、該ＭＣＦの長手方向に沿った平均値をＣａｖｇ［ｍ−１］、直線状態における該ＭＣＦの仮想曲率をＣｆ［ｍ−１］、結合コア群を構成する複数のコアのうち隣接コア間のモード結合係数をκ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間での伝搬定数の平均値をβ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間のコア間隔をΛ［ｍ］とするとき、ＭＣＦは、以下の第１条件から第３条件を満たすようなコア構造およびコア配列を有するのが好ましい。なお、第１条件は、結合コア群内における隣接コア間のコア間隔Λは、波長１５５０ｎｍにおける隣接コア間のモード結合係数が２．６×１００［ｍ−１］乃至１．６×１０２［ｍ−１］を満たすことにより規定される。第２条件は、Ｃｆを０．０１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下または０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下とした場合に、κ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．１以下となることにより規定される。第３条件は、κが２．６×１００［ｍ−１］以上、または、κ/（βΛＣａｖｇ）またはκ/（βΛＣｆ）が１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．０１以上となることにより規定される。
【００１８】
本開示の一態様として、空間モード間ＤＧＤの累積を低減しつつファイバ単位断面積当たりのコア数をより大きくするため、当該ＭＣＦケーブルに内蔵される複数本のＭＣＦそれぞれにおけるコア構造とコア配列は、κ/（βΛＣavg）またはκ/（βΛＣｆ）が、１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．０１以上となるよう調整されるのが好ましい。
【００１９】
本開示の一態様として、長距離伝送に適したケーブル内のファイバ曲率を想定した時に上記特性を実現するためには、Ｃａｖｇは、当該ＭＣＦケーブルに曲げが付与されていない状態で０．０１［ｍ−１］以上２［ｍ−１］以下であるのが好ましい。同様の理由から、本開示の一態様として、Ｃａｖｇは、当該ＭＣＦケーブルに曲げが付与されていない状態で０．１［ｍ−１］以上、１［ｍ−１］以下、または、０．１［ｍ−１］以上かつ１［ｍ−１］以下であるのが好ましい。
【００２０】
さらに、本開示の一態様として、長距離伝送用の当該ＭＣＦケーブルに適用可能な結合型ＭＣＦとして望ましい特性を以下に列挙する。すなわち、当該ＭＣＦケーブルに内蔵される複数本のＭＣＦそれぞれにおいて、全モード励振時の伝送損失は、波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍまたは波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍにおいて０．２０ｄＢ／ｋｍ以下、０．１８ｄＢ／ｋｍ以下、０．１６ｄＢ／ｋｍ以下、または、０．１５ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。波長分散のモード平均は、１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上であるのが好ましい。全空間モードにおいて、直径３０ｍｍのマンドレルに１ターン巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．２ｄＢ以下であるのが好ましい。全空間モードにおいて、直径２０ｍｍのマンドレルに巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて２０ｄＢ／ｍ以下であるのが好ましい。全空間モードにおいて、半径３０ｍｍのマンドレルに１００ターン巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であるのが好ましい。波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、モード依存損失の平均値は、０．０１ｄＢ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、空間モード分散の平均値は、１０ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。
【００２１】
本開示の実施形態に係る光ファイバ伝送システムの一態様は、伝送路として、上述のような種々の態様のＭＣＦ、または、種々のＭＣＦケーブルが適用されてもよい。また、この場合、当該光ファイバ伝送システムは、結合コア群内で発生した空間モード間のクロストークを、ＭＩＭＯ信号処理により補償する構造を備えるのが好ましい。
【００２２】
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。
【００２３】
[本開示の実施形態の詳細]
本開示に係るＭＣＦ、ＭＣＦケーブルおよび光ファイバ伝送システムの具体例を、以下に添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、これら例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、また、特許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ている。
【００２４】
図１は、本開示の実施形態に係る光ファイバ伝送システムの概略構成を示す図である。図１に示された光ファイバ伝送システム１は、伝送路として適用された本開示の実施形態に係るＭＣＦ１００と、ＭＣＦ１００の一方の端部側には配置された送信局１０と、ＭＣＦ１００の他方の端部に配置された受信局２０と、を備える。ＭＣＦ１００は、互いにモード結合する複数のコアにより構成された少なくとも１つの結合コア群を含むＭＣＦである。送信局１０には、複数の送信器１１（ＴＸ１からＴＸＮ）と、これら複数の送信器１１からの光信号をＭＣＦ１００の各コアに導くためのコネクタ部品（ファンイン・ファンアウト・デバイス：ＦＩ／ＦＯ）１２が設けられている。また、受信局２０には、複数の受信器２１（ＲＸ１からＲＸＮ）と、ＭＣＦ１００を伝搬した空間モードそれぞれを対応するに受信器２１に分配するためのコネクタ部品（ＦＩ／ＦＯ）２２を備える。また、当該光ファイバ伝送システム１では、ＭＣＦ１００の結合コア群内で発生した空間モード間のクロストークを、ＭＩＭＯ信号処理により補償する構造として、送信局１０内には送信器１１それぞれを制御するためのＭＩＭＯ信号処理部１３が配置され、また、受信局２０内には受信器２１それぞれを制御するためのＭＩＭＯ信号処理部２３が配置されている。
【００２５】
図２の上段には、ＭＣＦ１００の具体的な断面構造が示されている。図２の上段に示された断面図は、ＭＣＦ１００の長手方向に直交する断面である。ＭＣＦ１００は、結合コア群１１０と、これら結合コア群１１０を取り囲む共通クラッド１２０を備える。なお、共通クラッド１２０は、結合コア群１１０それぞれにおいて、当該結合コア群１１０を構成する複数のコア全てを覆う光学クラッドと、該光学クラッドを覆う物理クラッドを含む。すなわち、図２の上段に示されたＭＣＦ１００の断面において、破線で囲まれた領域それぞれが光学クラッドであり、該破線で囲まれた領域の外側が物理クラッドである。
【００２６】
各結合コア群１１０は、隣接コア同士が所定のコア間隔Λになるように配置され、互いにモード結合する複数のコアから構成されている。なお、コア間隔Λは、各結合コア群１１０における隣接コアの中心間距離で規定される。また、結合コア群１１０は一つでも複数であってもよい。結合コア群１１０が複数の場合は、結合コア群１１０同士は、非結合状態（低クロストーク）になるよう十分な距離Ｄだけ離間している。
【００２７】
また、送信局１０および受信局２０の間には、それぞれが上述のような構造を有する複数本のＭＣＦ１００を内蔵するＭＣＦケーブル３００が敷設されてもよい。図２の下段は、本開示の実施形態に係るＭＣＦケーブルの構成例を示す図である。図２の下段に示されるように、ＭＣＦケーブル３００は、支持部材３１０と、支持部材３１０を中心軸として螺旋状に撚り合わせるようにして支持部材３１０に所定ピッチで巻きつけられた複数のＭＣＦ１００と、その巻きつけられた状態を保持するように複数のＭＣＦ１００上に巻きつけられた強度部材２５０と、強度部材２５０の周りを覆うケーブル外被２００を備える。この図２の下段に示された一例では、ＭＣＦケーブル３００は、４本のＭＣＦ１００を保持している。
【００２８】
ケーブルが真直ぐな場合でも、複数のＭＣＦ１００それぞれは、その長手方向に沿って所定のピッチで支持部材３１０に巻きつけられることにより、一定の曲率半径ＣＲの曲げが付与される。ケーブル外被２００は、ＭＣＦ１００を外力から保護するように、強度部材２５０の全体を覆っている。強度部材２５０は、例えば、アラミド繊維（東レ・デュポン株式会社製の「ケブラー（登録商標）」や帝人株式会社製の「テクノーラ（登録商標）」）等であってもよい。強度部材２５０を設けることにより、ＭＣＦケーブル３００が引っ張られた際にＭＣＦ１００に伸び歪みが加わりにくくなるだけでなく、クッション効果により、ＭＣＦ１００を外部衝撃から保護する役割を果たすことができる。
【００２９】
支持部材３１０は、抗張力線（tension member）のような金属材料であっても、ケーブル外被２００の収縮に抵抗する抗収縮材であってもよい。なお、図２の下段に示された例において、ＭＣＦ１００は、記載簡略のため、１本のみ記載しているが、実際には当該ＭＣＦケーブル３００に含まれる全てのＭＣＦ１００が支持部材３１０に巻かれている。
【００３０】
各コアの屈折率分布やそれに伴う光学特性については、用途に応じて適正な構造を選択することができるが、コアそれぞれの構造は均一でも良く、またそれぞれ異なった構造であってもよい。また、ＭＣＦ１００の断面内におけるコア数に制限は無く、収容されるコア数に応じてＭＣＦ１００の断面直径（ガラス直径）および共通クラッドの外周面上に設けられる被覆樹脂の外径は適切に設定され得る。
【００３１】
具体的に、（各コアの屈折率分布の形状)／（それを覆う光学クラッドの屈折率分布の形状）で表される分布形状は、ステップ／マッチド型（図３に示されたパターン（ａ））、先端凹ステップ／マッチド型（図３に示されたパターン（ｂ））、先端凸ステップ／マッチド型（図３に示されたパターン（ｃ））、グレーデッド／マッチド型（図３に示されたパターン（ｄ））、ステップ／ディプレスト型（図３に示されたパターン（ｅ））、２重ステップ／マッチド型（図３に示されたパターン（ｆ））、ステップ／トレンチ型(図３に示されたパターン（ｇ）)等のいずれも適用可能であり、コアとクラッドの屈折率分布を任意に組み合わせることが可能である。また、各コアは、コアを伝播するモード数が一つであるシングルモード動作を前提とした構造であっても、複数モードを伝播するマルチモード動作を前提とした構造を備えてもよい。ただし、数モード動作を前提とする場合、各結合コア群１１０を構成するコア同士のパワー結合係数は、各コアのＬＰ０１同士のパワー結合係数とする。
【００３２】
図４は、本開示の実施形態に係るＭＣＦ１００の結合コア群として用意された複数のサンプルについて、インパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅とモード結合係数およびパワー結合係数それぞれの評価結果を示すグラフである。特に、図４の上段に示されたグラフ（ａ）は、インパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅[ｎｓ]（最大値から２０ｄＢ低い値のパルス全時間幅）とモード結合係数[ｍ−１]との関係を示すグラフであり、図４の下段に示されたグラフ（ｂ）は、インパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅[ｎｓ]とパワー結合係数[ｍ−１]との関係を示すグラフである。
【００３３】
用意されたサンプル１からサンプル６は、それぞれ、６つの結合コア群１１０を有するＭＣＦであって、各結合コア群１１０は、２つのコアにより構成されている。また、共通クラッド１２０を基準とした各コアの比屈折率差Δは、０．４１％、各コアのコア径は９．０μｍである。サンプル１におけるコア間隔Λは１２．５μｍ、サンプル２におけるコア間隔Λは１５．０μｍ、サンプル３におけるコア間隔Λは１７．５μｍ、サンプル４におけるコア間隔Λは２０．０μｍ、サンプル５におけるコア間隔Λは２５．０μｍ、サンプル６におけるコア間隔Λは２７．５μｍである。なお、サンプル１からサンプル６のいずれも、６つの結合コア群１１０同士は、十分な非結合状態になるよう距離Ｄだけ離間している。
【００３４】
また、上記サンプル１からサンプル６において、ファイバ長を６６ｍに設定し、各結合コア群１１０におけるコア間の、波長１５５０ｎｍにおけるインパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅を、光周波数領域反射測定(ＯＦＤＲ：Optical Frequency DomainReflectometry)を用いて評価した。なお、このＯＦＤＲでは、半径１４０ｍｍのボビンに巻いた状態に設定されたサンプル１からサンプル６それぞれの片端から光を入射し、他方の端部でのフレネル反射のピークが測定される。
【００３５】
上述のような構造を有するサンプル１からサンプル６それぞれの結合コア群１１０におけるコア間の、波長１５５０ｎｍにおけるモード結合係数の計算値は、サンプル１（Λ＝１２．５μｍ）の結合コア群１１０では４．５×１０２［ｍ−１］、サンプル２（Λ＝１５．０μｍ）の結合コア群１１０では１．６×１０２［ｍ−１］、サンプル３（Λ＝１７．５μｍ）の結合コア群１１０では５．７×１０１［ｍ−１］、サンプル４（Λ＝２０．０μｍ）の結合コア群１１０では２．１×１０１［ｍ−１］、サンプル５（Λ＝２５．０μｍ）の結合コア群１１０では２．６×１００［ｍ−１］、サンプル６（Λ＝２７．５μｍ）の結合コア群１１０では９．４×１０−１［ｍ−１］であった。
【００３６】
また、サンプル１からサンプル６それぞれの各結合コア群１１０におけるコア間の、波長１５５０ｎｍにおけるパワー結合係数の計算値は、サンプル１（Λ＝１２．５μｍ）の結合コア群１１０では７．６×１０１［ｍ−１］、サンプル２（Λ＝１５．０μｍ）の結合コア群１１０では８．１×１００［ｍ−１］、サンプル３（Λ＝１７．５μｍ）の結合コア群１１０では９．０×１０−１［ｍ−１］、サンプル４（Λ＝２０．０μｍ）の結合コア群１１０では１．０×１０−１［ｍ−１］、サンプル５（Λ＝２５．０μｍ）の結合コア群１１０では１．３×１０−３［ｍ−１］、サンプル６（Λ＝２７．５μｍ）の結合コア群１１０では１．５×１０−４［ｍ−１］であった。
【００３７】
図４のグラフ（ａ）およびグラフ（ｂ）それぞれ分かるように、サンプル６の結合コア群では、インパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅が急激に増加している。インパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅の急激な増加を免れているサンプル５の結合コア群と同等のインパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅である１．１ｎｓ以下を実現するためには、モード結合係数は、２．６×１００［ｍ−１］以上１．６×１０２［ｍ−１］以下であることが望ましく、パワー結合係数は、１．３×１０−３［ｍ−１］以上８．１×１００［ｍ−１］以下であることが望ましい。更に、インパルスレスポンスの２０ｄＢ全幅が最も小さいレベルの０．４ｎｓ以下になるためには、モード結合係数は、２．１×１０１［ｍ−１］以上５．７×１０１［ｍ−１］以下であることが更に望ましく、パワー結合係数は、１．０×１０−１［ｍ−１］以上９．０×１０−１［ｍ−１］以下であることが更に望ましいことが分かる。したがって、本開示の実施形態に係るＭＣＦ１００において、各結合コア群１１０におけるコア間隔Λは、モード結合係数またはパワー結合係数の上記範囲を満たすように設定されるのが好ましい。
【００３８】
更に、本開示の実施形態に係るＭＣＦ１００は、適度な曲げが付与されているのが望ましい。また、本開示の実施形態に係るＭＣＦ１００は、共通クラッド中心（当該ＭＣＦ１００の長手方向に直交する共通クラッド１２０の断面における中心）を回転軸とする捻じりが付与されているのが望ましい。このような捻じりは、光ファイバ線引き中にガラスが融けた状態の時に付与されてもよいし、光ファイバ線引後にガラスが固まった状態で付与されてもよい。
【００３９】
次に、空間モード間ＤＧＤの累積の低減について検討する。ＭＣＦのファイバ長をＬとし、ａを比例定数とするとき、該空間モード間ＤＧＤは、ファイバ長Ｌに対して以下の式（１）に従って増加すると考えることができる。
【数１】
2020101809.tif 000003
【００４０】
空間モード間でランダムな結合が生じていなければ、最も空間モード間ＤＧＤが大きくなるｂ＝１となり、空間モード間で十分にランダムな結合が生じていれば、空間モード間ＤＧＤの増加がファイバ長Ｌの増加に対して緩やかになる（ｂ＝０．５）ことが偏波モード分散等の例からも知られている。図５の上段に示されたグラフ（ａ）は、ＤＧＤ／ａとファイバ長Ｌとの関係を示す図であり、グラフＧ５１０はｂ＝０．５のときの関係、グラフＧ５２０はｂ＝１のときの関係をそれぞれ示す。
【００４１】
ここで、発明者は、比例定数ａをDGD scaling factorとし、ｂをDGD growth rateとするとき、ｂがどのような値となるかについて、ランダムシミュレーション計算により調べた。シミュレーションには、コアモードのモード結合方程式が使用して行われた。簡単のために偏波モードが縮退しているものと考えて、これら縮退モードを無視した２コア（すなわち合計２モード）のモード結合方程式は、以下の式（２）のように表すことができる。
【数２】
2020101809.tif 000004
ここで、κはコア間モード結合係数、βは各コアの伝搬定数、Λはコア間隔（コア同士の中心間隔）、Ｃはファイバの曲率（曲げ半径の逆数）、θはある基準に採った時に曲げ方向に対するファイバの回転角である。また、各パラメータの添え字（下付き文字）はコア番号を表す。上記式（２）を解いていくと、以下の式（３）のような形のｚ＝０からｚ＝Ｌの伝達式を求めることができる。
【数３】
2020101809.tif 000005
ここで、Ｔはコア数（合計モード数）×コア数（合計モード数）の伝達行列である。この伝達行列Ｔを上記非特許文献１に記載されたgroup-delayoperatorの形に変形することで該group-delay operator行列の固有値を求め、その最大値と最小値の差を採ることで空間モード間ＤＧＤをシミュレーションすることができる。
【００４２】
図５の下段に示されたグラフ（ｂ）には、このような手法により、１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲においてΛ、Ｃ，θのｚに対する変化率を複数水準とって計算を行った結果が示されている。なお、隣接コア間のモード結合係数をκ、各隣接コアの伝搬定数をβ（ここでは２コアで等しいものとする）、コア間隔（隣接コア同士の中心間隔）をΛ、と考えることができる。この図５中のグラフ（ｂ）に示された結果から、DGD growth rate ｂはκ／（βΛＣ）に対して明確な依存性を示すことが分かる。ここで、κ／（βΛＣ）の分子であるκは上記式（２）の非対角要素に入っていることからもわかるように、隣接する２つのコアの電界振幅の結合を表し、分母である（βΛＣ）は、対角要素である曲げの影響を受けた等価的な伝搬定数の差の最大値に当たる。κ／（βΛＣ）が０．１以下ではｂが０．５付近の値を採っているのに対して、κ／（βΛＣ）が０．１から１に近づくにつれてｂは１に近づいていき、κ／（βΛＣ）が１以上ではｂは１となる。このことから、空間モード間ＤＧＤの低減のためにはκ／（βΛＣ）が０．１以下になるようにコア構造およびコア配列を調整する必要がある。すなわち、空間モード間ＤＧＤを低減するためにκ／（βΛＣ）が０．１以下であることが望ましい。
【００４３】
この結果は、伝搬定数差がＭＣＦの長手方向に沿ってわずかしか変化しない、あるいは、コア間のモード結合が強すぎる（βΛＣ＜＜κ、つまりκ／（βΛＣ）＞＞１)場合は，コアモードが結合したスーパーモードが安定的に伝搬するため、スーパーモード同士は非結合でありかつスーパーモード間のＤＧＤがｂ＝１で累積していく。これに対して、コア間のモード結合係数が適度な範囲にあり、かつ、伝搬定数差がＭＣＦの長手方向に沿って変化する場合（変化の最大値であるβΛＣが大きい、つまりκ／（βΛＣ）は小さい、空間モード間でのランダムな結合が発生してｂが０．５に近づき、空間モード間ＤＧＤの累積が緩やかになると理解することができる。
【００４４】
よって、ケーブル内におけるＭＣＦの曲率の、該ＭＣＦのファイバ長手方向に沿った平均値をＣａｖｇ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間でのモード結合係数をκ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間での伝搬定数の平均値をβ［ｍ−１］、結合コア群内における隣接コア間のコア間隔をΛ［ｍ］とするとき、κ/（βΛＣａｖｇ）が１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．１以下となるように、コア構造とコア配列が調整されたＭＣＦを内蔵することで、ＭＣＦケーブルにおける空間モード間ＤＧＤの累積を低減することが可能になる。また、コア間隔を大きくするほどκ/（βΛＣａｖｇ）は小さくなっていくことから、κ/（βΛＣａｖｇ）が小さすぎるとコア密度が低下し、また、コア間の結合が弱くなりモード結合自体が非常に弱くなる。この場合、空間モード間ＤＧＤの低減に必要な十分ランダムなモード結合が起こらなくなる。したがって、κ/（βΛＣａｖｇ）は０．０１以上であることが望ましい。なお、このときに、Ｃａｖｇは、ＭＣＦに対して十分制御して付与された曲率の平均値であってもよく、意図せず付与された曲率も含めた曲率の平均値であってもよい。
【００４５】
また、上記非特許文献２および３に基づいて考察すると、たとえＭＣＦが直線状態であっても（実際のＣが０であったとしても）、ファイバ構造の長手方向に沿った変動やマイクロベンドによって、実質的には０．０１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下、または、０．１［ｍ−１］以上１［ｍ−１］以下のＣが付与されているのと同等の、ＭＣＦの長手方向に沿ったコア間伝搬定数差の変動が生じていると考えられる。したがって、このようなＭＣＦ設置状態のＣを仮想曲率Ｃｆ［ｍ−１］とするとき、κ/（βΛＣｆ）が１５３０ｎｍ以上１６２５ｎｍ以下の波長範囲において０．１以下となるように、コア構造とコア配列が調整されたＭＣＦを内蔵することで、ＭＣＦケーブルにおける空間モード間ＤＧＤの累積を低減することができる。また、コア間隔を大きくするほどκ/（βΛＣｆ）が小さくなっていくことから、κ/（βΛＣｆ）が小さすぎるとコア密度が低下し、また、コア間の結合が弱くなりモード結合自体が非常に弱くなる。この場合、空間モード間ＤＧＤの低減に必要な十分ランダムなモード結合が起こらなくなる。したがって、κ/（βΛＣｆ）は０．０１以上であることも望ましい。
【００４６】
以下、κ/（βΛＣavg）に下限についての本開示の実施形態に係るＭＣＦのサンプルおよび比較例について言及する。
【００４７】
本開示の実施形態に係るＭＣＦとして試作されたサンプルは、それぞれがリング型屈折率分布を有する２個以上７個以下のコアと、これらコアを覆う共通の光学クラッドと、該光学クラッドを覆う、外径１２５μｍの物理クラッドを備える。コア外径は約１１．３μｍ、純シリカの屈折率を基準とした比屈折率差をΔとするとき、コアの面積平均のΔと光学クラッドのΔの差は約０．３４％、物理クラッドのΔは光学クラッドのΔよりも高く、かつ、物理クラッドのΔは光学クラッドのΔの差は０．０５％以上０．１％以下である。物理クラッドと該物理クラッドに最も近い近接コアの中心との最短距離をＤＪ、該近接コアの半径をａ、該近接コアと光学クラッドの中心との距離をＤｏｆｆｓｅｔとするとともに、Ｘ=log10(Doffset/a)とするとき、
DJ/a≧7.68×10-2・Ｘ2−2.21×10-1・Ｘ＋3.15
または、
DJ/a≧7.57×10-2・Ｘ2−2.25×10-1・Ｘ＋3.40
なる式を満たす。
【００４８】
このようなＭＣＦのサンプルにおいて、κ／（βΛＣ）が２．７×１０−２となるように調整された場合の空間モード分散（空間モード間ＤＧＤの二乗平均平方根）の値を測定したところ、およそ６．１ｐｓ／ｋｍ１／２となった。
【００４９】
一方、比較例では、κ／（βΛＣ）が２×１０−３以上３×１０−３以下となるように調整された場合の空間モード分散の値を測定したところ、およそ３２ｐｓ／ｋｍ１／２と、κ／（βΛＣ）が０．０１以上の、本開示の実施形態に係るＭＣＦのサンプルと比べて５倍近く悪化している。
【００５０】
なお、本開示の実施形態に係るＭＣＦにおいて、コアおよび共通クラッドは、ガラス製またはシリカガラスからなるのが好ましい。更に、共通クラッドの周囲は、例えば樹脂、金属、炭素などからなる保護材によって覆われてもよい。コアそれぞれガラスには、微量のアルカリ金属が添加されていてもよい。
【００５１】
長距離伝送時の光信号対雑音比を向上させられるために望ましい特性としては、全モード励振時の伝送損失は、波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍまたは波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍにおいて、０．２０ｄＢ／ｋｍ以下、０．１８ｄＢ／ｋｍ以下、０．１６ｄＢ／ｋｍ以下、または、０．１５ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好ましい。波長分散のモード平均は、１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）以上であるのが好ましい。全空間モードにおいて、直径３０ｍｍのマンドレルに１ターン巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．２ｄＢ以下であるのが好ましい。全空間モードにおいて、直径２０ｍｍのマンドレルに巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて２０ｄＢ／ｍ以下であるのが好ましい。全空間モードにおいて、半径３０ｍｍのマンドレルに１００ターン巻きつけたときの曲げ損失は、波長１５５０ｎｍにおいて０．５ｄＢ以下であるのが好ましい。波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、モード依存損失の平均値は、０．０１ｄＢ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、各波長における空間モード間ＤＧＤの最大値の平均値は、１０ｐｓ／ｋｍ１／２以下であるのが好ましい。なお、それぞれ上述のような特性を有する複数のＭＣＦが内蔵されたＭＣＦケーブル全体としては、波長１５３０ｎｍ乃至１５６５ｎｍの範囲または波長１４６０ｎｍ乃至１６２５ｎｍの範囲において、空間モード分散の平均値は、１０ｐｓ／ｋｍ１／２以下である。
【００５２】
さらに、本開示の実施形態に係るＭＣＦの望ましい特性として、外的応力付与下において、各コアに局在する空間モードの実効断面積（effective area）は、全ての空間モードにおいて６０μｍ２乃至１８０μｍ２であることが、長距離伝送時の光信号対雑音比を向上させられるために望ましい。
【００５３】
上記望ましい特性を得るための構成として、本開示の実施形態に係るＭＣＦにおいて、共通クラッドは、結合コア群を構成する複数のコア全てを覆う共通の光学クラッドと、光学クラッドの周囲を覆う物理クラッドとを含むのが好ましい。特に、上述の特性の実現に望ましいコア構造として、複数のコアそれぞれの外径が６μｍ以上１５μｍ以下であるのが好ましい。また、長手方向に直交する当該ＭＣＦの断面において、純シリカの屈折率を基準とした比屈折率差をΔとするとき、複数のコアそれぞれの面積平均のΔと光学クラッドのΔの差は約０．２％以上０．５％以下であり、物理クラッドのΔは光学クラッドよりも高く、かつ、物理クラッドのΔと光学クラッドのΔの差は０．０％以上１％以下、または、０．０％以上０．５％以下、または、０．０％以上０．３５％以下であるのが好ましい。
【００５４】
上述のようなコア構造を満たす本開示の実施形態に係るＭＣＦは、１２５μｍ外径の物理クラッド内でのコア数を増加するため、以下のような構造を有するのが好ましい。すなわち、結合コア群は、２個以上７個以下、または、８個以上１５個以下のコアにより構成される。物理クラッドの外径は１２５±１μｍである。物理クラッド内や光学クラッドと物理クラッド界面のＯＨ基に起因する伝送損失増加を抑えるため、物理クラッドと物理クラッドに最も近い近接コアの中心との最短距離をＤＪ、該近接コアの半径をａ、光学クラッドの中心と近接コアの中心との距離をＤｏｆｆｓｅｔとするとともに、Ｘ=log10(Doffset/a)とするとき、
DJ/a≧7.68×10-2・Ｘ2−2.21×10-1・Ｘ＋3.15
または、
DJ/a≧7.57×10-2・Ｘ2−2.25×10-1・Ｘ＋3.40
なる式を満たすのが好ましい。
【符号の説明】
【００５５】
１…光ファイバ伝送システム、１０…送信局、１１…送信器（ＴＸ１からＴＸＮ）、１２…コネクタ部品、２０…受信局、２１…受信器（ＲＸ１からＲＸＮ）、１００…ＭＣＦ（マルチコア光ファイバ）、１１０…結合コア群、１２０…共通クラッド、３００…ＭＣＦケーブル（マルチコア光ファイバケーブル）。
【図１】
2020101809.tif 000006
【図２】
2020101809.tif 000007
【図３】
2020101809.tif 000008
【図４】
2020101809.tif 000009
【図５】
2020101809.tif 000010