(57)【要約】【課題】  簡易な通信システムを用いて多量のデータを送付する通信システムを実現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】  複数のコア１１，１２の外周面がクラッド２０により囲まれ、それぞれのコア１１，１２が波長１５３０ｎｍから１６２５ｎｍの光信号を伝播するマルチコアファイバ１であって、それぞれのコア１１，１２は、複数のモードの光を伝播可能とされ、それぞれのコア１１，１２におけるそれぞれのモードの光同士のモード群遅延差は、１０００ピコ秒／ｋｍ以上であり、互いに隣り合うコア１１，１２同士における最高次モードの光のクロストークは、光信号の波長の範囲において、１００ｋｍあたり−３０ｄＢ以下であることを特徴とする。【選択図】    図１
2014010266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコアの外周面がクラッドにより囲まれ、それぞれの前記コアが１５３０ｎｍから１６２５ｎｍの波長の光信号を伝播するマルチコアファイバであって、
それぞれの前記コアは、複数のモードの光を伝播可能とされ、
それぞれの前記コアにおけるそれぞれのモードの光同士のモード群遅延差は、１０００ピコ秒／ｋｍ以上であり、
互いに隣り合うコア同士における最高次モードの光のクロストークは、前記光信号の波長の範囲において、１００ｋｍあたり−３０ｄＢ以下である
ことを特徴とするマルチコアファイバ。
【請求項２】
それぞれの前記コアは、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播する
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。
【請求項３】
互いに隣り合う前記コアが互いに同じモードの光を伝播し、互いに隣り合う前記コアにおける最高次モードの光が、互いに異なる速さで伝播する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
【請求項４】
それぞれの前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、
前記第１クラッドの外周面を囲み外周面が前記クラッドで囲まれる第２クラッドと、
を更に備え、
それぞれの前記コアの屈折率をｎ１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ３とし、前記クラッドの屈折率をｎ４とする場合、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
の全てを満たす
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それぞれのコアが光信号をマルチモードで伝送するマルチコアファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
下記非特許文献１には、このようなマルチコアファイバが記載されている。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、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するクロストークが生じ易いことが知られている。このようなクロストークが生じるようなマルチコアファイバを用いて光通信を行う場合、信号の受信側ではＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）等の技術を用いて、クロストークが生じた状態でそれぞれのコアから出射する複数の信号から、クロストークが生じないとする場合にそれぞれのコアから出射する信号を取り出す。
【０００５】
また、一つの光ファイバにより、同時に複数の光信号を伝送する手段として、上記のマルチコアファイバを用いる以外に、複数のモードの光を１つの光ファイバの１つのコアで伝播して、それぞれのモードの光に信号を重畳させて、信号の伝送を行う通信が知られている。下記非特許文献２には、このようなマルチモードを用いた通信を行う手段が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｓ．  Ｍａｔｓｕｏ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｌａｒｇｅ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ−ａｒｅａ  ｔｅｎ−ｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  ｃｌａｄｄｉｎｇ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｏｆ  ａｂｏｕｔ  ２００  μｍ”  Ｏｐｔ．  Ｌｅｔｔ．，  Ｖｏｌ３６，  ４６２６−４６２８，  （２０１１）．
【非特許文献２】Ｍ．  Ｓａｌｓｉ．，  “Ｍｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ａ  ｗｅａｋｌｙ−ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｆｅｗ−Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ”  ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ’  １２，  ＯＴｕ２Ｃ５，  （２０１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにマルチコアファイバを用いる通信や、それぞれのモードの光に信号を重畳させるマルチモード通信によれば、１つの光ファイバにより多くの信号を送信することができる。しかし、１つの光ファイバによりさらに多くの光信号を送信したいという要請がある。
【０００８】
このような要請にこたえるために、マルチモードファイバのそれぞれのコアで複数のモードの光を伝播させ、マルチコアファイバのそれぞれのコアでマルチモードを用いた通信を行うことが考えられる。しかし、上記のようにマルチコアファイバは、クロストークが生じ易いことが知られており、さらに、１つのコアを伝播する互いに異なるモードの光同士が結合してしまうモード間結合が生じる場合がある。このようなクロストークやモード間結合が生じるようなマルチコアファイバを用いて光通信を行う場合、上記のようにＭＩＭＯ等の技術を用いて、クロストークやモード間結合が生じないとする場合にそれぞれのコアから出射する信号を取り出さなければならない。
【０００９】
しかし、高度なＭＩＭＯ等の技術を用いると通信システムが複雑化する。そこで、クロストークやモード間結合を抑制して、簡易なＭＩＭＯ等の技術による簡易な通信システムを用いて多量のデータを送付する通信システムが望まれている。
【００１０】
そこで本発明は、簡易な通信システムを用いて多量のデータを送付する通信システムを実現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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、複数のコアの外周面がクラッドにより囲まれ、それぞれの前記コアが１５３０ｎｍから１６２５ｎｍの波長の光信号を伝播するマルチコアファイバであって、それぞれの前記コアは、複数のモードの光を伝播可能とされ、それぞれの前記コアにおけるそれぞれのモードの光同士のモード群遅延差は、１０００ピコ秒／ｋｍ以上であり、互いに隣り合うコア同士における最高次モードの光のクロストークは、前記光信号の波長の範囲において、１００ｋｍあたり−３０ｄＢ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
このようなマルチコアファイバによれば、各コアを伝播するそれぞれのモードの光の１ｋｍ当たりの時間差が１０００ピコ秒以上となる。このように光が伝播することにより、それぞれのコアにおいて、モード間結合が生じることを抑制することができる。さらに互いに隣り合うコア同士の最高次モードの光以外の他のモードの光のクロストークは、当該最高次モードの光のクロストークよりも小さく抑えられる。従って上記構成のマルチコアファイバによれば、コアが伝播する波長が１５３０ｎｍから１６２５ｎｍの光信号において、少なくともクロストークが１００ｋｍ当たり−３０ｄＢより小さく抑えられる。従って、このようなマルチコアファイバによれば、コア間のクロストークが小さくされるうえ、各モードの光同士のモード結合が抑制されるため、それぞれのコアを伝播するそれぞれの光に重畳する信号を容易に分離することができる。従って、このようなマルチコアファイバを用いることにより、より簡易な通信システムを用いて多量のデータを送付する通信システムを実現することができる。
【００１３】
また、それぞれの前記コアは、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播することとしても良い。
【００１４】
ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播するということは、光通信において信号を伝播できる光が、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみであるということであり、ノイズとして伝播する他の光が全く存在しないということを意味するわけではない。このように少ないモードの光を伝播することで、より簡易な通信システムを実現することができる。
【００１５】
また、互いに隣り合う前記コアが互いに同じモードの光を伝播し、互いに隣り合う前記コアにおける最高次モードの光が、互いに異なる速さで伝播することが好ましい。
【００１６】
互いに隣り合うコアを伝播する最高次モードの光である互いに同じモードの光が、互いに異なる速さで伝播することにより、最高次モードの光のクロストークをより抑制することができる。従って、このような構成によれば、よりクロストークの抑制をすることができる。
【００１７】
また、それぞれの前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外周面を囲み外周面が前記クラッドで囲まれる第２クラッドと、
を更に備え、それぞれの前記コアの屈折率をｎ１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ３とし、前記クラッドの屈折率をｎ４とする場合、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
の全てを満たすことが好ましい。
【００１８】
コアと第１クラッドと第２クラッドとをコア要素とみる場合に、コアが、コアの屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する第１クラッドに囲まれ、第１クラッドが、第１クラッドの屈折率ｎ２よりも小さい屈折率ｎ３を有する第２クラッドに囲まれているため、各コア要素を屈折率の観点でみる場合に、それぞれのコア要素は、トレンチ構造を有している。このような構造のマルチコアファイバにおいては、コアを伝播する光は、第２クラッドの屈折率ｎ３が第１クラッドの屈折率ｎ２よりも低くされているため、コアにより強く閉じ込められ、光がコア要素の外に漏れることが抑制される。このため、このようなマルチコアファイバによれば、コア間のクロストークをさらに低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、簡易な通信システムを用いて多量のデータを送付する通信システムを実現することができるマルチコアファイバが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１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２】ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播するためのコアの半径とクラッドに対するコアの比屈折率差とが満たすべき領域の一例、及び、ＬＰ０１モードの光の実効コア断面積の一例を示す図である。
【図３】ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播するためのコアの半径とクラッドに対するコアの比屈折率差とが満たすべき領域の一例、及び、ＬＰ１１モードの光の実効コア断面積の一例を示す図である。
【図４】ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光とのモード間遅延差のコアの半径とクラッドに対するコアの比屈折率差との関係を示す図である。
【図５】互いに隣り合うコアを伝播するそれぞれのモードの光のクロストークとコア間距離との関係を示す図である。
【図６】本発明の第２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７】波長１５５０ｎｍの光、及び、波長１６２５ｎｍの光のクロストークとコア間距離との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本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における構造を示す図である。
【００２３】
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、複数のコア１１，１２と、それぞれのコア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の外周面を隙間なく囲むクラッド２０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、それぞれのコア１１，１２が波長１５５０ｎｍ〜１６２５ｎｍの光信号を伝播するマルチコアファイバである。
【００２４】
コア１１とコア１２は、互いに隣り合い、コア１１同士、コア１２同士は、互いに隣り合わないように配置されている。図１では、コア１１，１２がそれぞれ２つである例を示している。従って、図１では、コア１１が互いに対角上に位置し、コア１２同士が互いに対角上に位置し、コア１１，１２が全体として四角形を描くように配置されている。
【００２５】
まず、それぞれのコア１１，１２の条件について説明する。
【００２６】
それぞれのコア１１，１２の屈折率は、クラッド２０の屈折率よりも高くされている。また、本実施形態では、それぞれのコア１１，１２は、波長１５５０ｎｍ〜１６２５ｎｍの光に対して、ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播するように構成されている。この場合、マルチコアファイバ１のそれぞれのコア１１，１２は、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみに信号を重畳させて通信を行うが、ノイズとして伝播する他のモードの光が全く存在しないということを意味するわけではない。
【００２７】
図２、図３は、コア内の屈折率が径方向に変化せずコア内で屈折率が一様ないわゆるステップ型の屈折率分布を有する光ファイバにおいて、ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播するためのコアの半径とクラッドに対するコアの比屈折率差とが満たす領域の一例を示す図である。図２、図３において、横軸はコアの半径を示し、縦軸はクラッドに対するコアの比屈折率差（コアΔ）を示す。
【００２８】
本例においては、図２、図３に示す領域であれば、どの領域の条件を満たす光ファイバであってもＬ０１モードの光を伝播することができる。
【００２９】
また、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線は、曲げ半径が３０ｍｍで波長１６２５ｎｍの光を伝播する場合に、ＬＰ１１モードの光を伝播することができる限界を示しており、この線から上側の領域となる条件の光ファイバであれば、ＬＰ１１モードの光を伝播することができる。本実施形態のマルチコアファイバ１は、上記のように波長１５５０ｎｍ〜１６２５ｎｍの光に対して、ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播する。従って、ＬＰ１１モードの光は伝播しなければならない。ところで、光ファイバの実用上の最も厳しい曲げ半径は、３０ｍｍとされる場合がある。また、上記波長の範囲において、曲げ損失が大きい波長は１６２５ｎｍである。そこで、本例のように、光ファイバの最も厳しい曲げ半径で、最も曲げ損失が大きい波長において、ＬＰ１１モードの光が伝播する領域を設定することにより、この領域に該当する光ファイバであれば、通常の使用状態においてＬＰ１１モードの光を伝播することができる。
【００３０】
また、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線は、ＬＰ２１モードの光を伝播することができる限界を示しており、この線から上側の領域となる条件を満たす光ファイバであれば、ＬＰ２１モードの光を伝播する。本実施形態のマルチコアファイバ１は、上記のように波長１５５０ｎｍ〜１６２５ｎｍの光に対して、ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播するため、ＬＰ２１モードの光は伝播してはならない。ところで、シングルモードファイバにおいては、曲げ半径が１４０ｍｍの状態で使用される場合に、ＬＰ１１モードの光の１ｍ当たりの損失が１ｄＢとなる波長をＬＰ１１モードの光が伝播できなくなる波長とみなしており、一般にこの波長をケーブルカットオフ波長と呼んでいる。この考え方は、他のモードの光にも応用でき、光ファイバが曲げ半径１４０ｍｍで使用される場合に、ＬＰ１１モードより一つ高次のＬＰ２１モードの光の１ｍ当たりの損失が１ｄＢとなる波長をＬＰ２１モードの光を伝播することができない限界の波長とすることができる。図２、図３において、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線は、光ファイバが曲げ半径１４０ｍｍで使用される場合に、ＬＰ１１モードより一つ高次のＬＰ２１モードの光の１ｍ当たりの損失が１ｄＢとなる線である。このため、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線から下側の領域となる条件を満たす光ファイバであれば、ＬＰ２１モードの光を伝播することができないといえる。
【００３１】
従って、図２、図３の例において、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線より上側で、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線よりも下側の領域となる条件を満たすコアを有する光ファイバであれば、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播することになる。
【００３２】
上記のように、マルチコアファイバ１のコア１１，１２は、ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播するとされているので、マルチコアファイバ１のそれぞれのコア１１，１２がステップ型の屈折率を有するコアである場合、それぞれのコア１１，１２の半径とクラッド２０に対するコア１１，１２の比屈折率差とが、図２、図３のＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線より上側で、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線よりも下側の領域となる条件を満たしている。
【００３３】
また、図２には、ＬＰ０１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆの分布を示す一例として、波長１５５０ｎｍでのＬＰ０１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆの分布が、９０μｍ２から２１０μｍ２まで破線で示されており、図３には、ＬＰ０１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆの分布を示す一例として、波長１５５０ｎｍでのＬＰ１１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆの分布が、１４０μｍ２から３００μｍ２まで破線で示されている。図２、図３に示すように、ＬＰ０１モードの光及びＬＰ１１モードの光のそれぞれの実効コア断面線Ａｅｆｆを大きくするためには、それぞれのコア１１，１２が、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線より上側で、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線よりも下側の領域で、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線とＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線との間において、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線とＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線とが交差している点に近い条件を満たせば良いことが分かる。
【００３４】
図２、図３より、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播するコアを有する光ファイバとしては、例えば、ステップ型の屈折率分布を有し、コアΔが０．４５％であり、コア半径ａが６．４７μｍのコアを有する光ファイバを挙げることができる。この場合、図２からＬＰ０１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆは、１１０μｍ２程度であり、図３からＬＰ１１モードの光の実効コア断面積Ａｅｆｆは、１８０μｍ２程度となる。
【００３５】
図４は、図２、図３で示される領域に、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光とのモード間遅延差ＤＭＧＤを示す図である。図４においては、モード間遅延差ＤＭＧＤを０から４０００ピコ秒／ｋｍのモード間遅延差ＤＭＧＤを破線で示している。図４に示すように、上記のようなステップ型の屈折率分布を有する光ファイバにおいては、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線より上側で、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線よりも下側の領域であれば、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光とのモード間遅延差ＤＭＧＤが１０００ピコ秒／ｋｍより大きくなる。また、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光とのモード間遅延差ＤＭＧＤを出来るだけ大きくするには、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線とＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線との間において、出来るだけコアΔが大きくなるようにすればよい。上記のように、コアΔが０．４５％であり、コア半径ａが６．４７μｍであり、ステップ型の屈折率のコアを有する光ファイバであれば、モード間遅延差ＤＭＧＤは、２５００ピコ秒／ｋｍ程度となる。従って、図１のマルチコアファイバ１のそれぞれのコア１１，１２が、例えば、このような条件を満たすコアであれば、それぞれのコア１１，１２は、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播し、モード間遅延差ＤＭＧＤが少なくとも１０００ピコ秒／ｋｍ以上となる。
【００３６】
次にコア１１とコア１２との関係について説明する。
【００３７】
本実施形態では、それぞれのコア１１及びコア１２は、上記のように、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播し、モード間遅延差ＤＭＧＤが少なくとも１０００ピコ秒／ｋｍ以上を満たす他に、互いに隣り合うコア同士の最高次モードの光のクロストークが１００ｋｍで−３０ｄＢ以下とされている。従って、本実施形態では、コア１１を伝播するＬＰ１１モードの光と、コア１２を伝播するＬＰ１１モードの光とのクロストークが１００ｋｍで−３０ｄＢ以下とされている。
【００３８】
図５は、上記のように、コア１１，１２が、ステップ型の屈折率であり、コアΔが０．４５％であり、コア半径ａが６．４７μｍのコアである場合において、互いに隣り合うコアを伝播するそれぞれのモードの光のクロストークを示す図である。一般的に、それぞれのコアを伝播する最高次モードの光は、実効コア断面積Ａｅｆｆが最も大きいため、クロストークが最も大きくなる傾向がある。本実施形態では、最高次モードの光がＬＰ１１モードの光とされるため、コア１１，１２のＬＰ１１のＬＰ１１モードの光のクロストークが、１００ｋｍで−３０ｄＢ以下であればよい。図５より、このようなクロストークとなるためには、コア１１，１２の屈折率が互いに等しく、コア１１，１２の中心間距離（コア間距離）が５２μｍ以上であれば良いことが分かる。この場合、コア１１，１２を伝播するＬＰ０１モードの光のクロストーク、及び、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のクロストークは、１００ｋｍで−３０ｄＢより小さくなる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によるマルチコアファイバ１によれば、それぞれのコア１１，１２を伝播するそれぞれのモードの光の１ｋｍ当たりの時間差が１０００ピコ秒以上とされている。従って、それぞれのコア１１，１２において、モード間結合が生じることを抑制することができる。さらに互いに隣り合うコア１１，１２の最高次モードの光が１００ｋｍ当たり−３０ｄＢ以下とされるため、他のモードの光のクロストークは、−３０ｄＢより小さくなる。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１を用いて、光通信を行う場合、コア１１，１２間のクロストークが小さくされるうえ、各モードの光同士のモード結合が抑制されるため、信号の受信側で、それぞれのコア１１，１２を伝播するそれぞれの光に重畳する信号を容易に分離することができる。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１を用いることにより、より簡易な通信システムを用いて多量のデータを送付する通信システムを実現することができる。
【００４０】
また、上記のように本実施形態のマルチコアファイバ１のそれぞれのコア１１，１２は、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播する。従って、より簡易な通信システムを実現することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播することとしたが、ＬＰ１１モードよりも高次の光を伝播しても良い。この場合であっても、コア１１，１２を伝播する最高次モードの光のクロストークが、１００ｋｍ当たり−３０ｄＢ以下とされるように、コア１１，１２は構成される。
【００４２】
また、図２、図３の例において、マルチコアファイバ１は、コア１１，１２の径方向の屈折率が一様であり、ステップ型の屈折率分布を有していた。しかし、それぞれのコア１１，１２は、それぞれのコア１１，１２の中心軸に近い領域ほど高い屈折率とされても良い。このような屈折率分布を有するマルチコアファイバの場合、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線より上側で、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線よりも下側の領域であっても、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光とのモード間遅延差ＤＭＧＤが１０００ピコ秒／ｋｍより大きくなるとは限らない。この場合、ＬＰ１１Ｌｉｍｉｔとされる線より上側で、ＬＰ２１Ｌｉｍｉｔとされる線よりも下側の領域の内、ＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光とのモード間遅延差ＤＭＧＤが１０００ピコ秒／ｋｍより大きくなる領域の条件で、マルチコアファイバを構成する必要がある。
【００４３】
また、コア１１とコア１２とが、互いに異なる屈折率とされたり、互いに異なる直径とされ、互いに光の伝搬条件が異なる構成とされても良い。この場合、最高次モードの光のクロストークが１００ｋｍ当たり−３０ｄＢ以下としつつも、互いに隣り合うコア１１とコア１２のコア間距離をより小さくすることができる。従って、マルチコアファイバ１を細径化することができる。
【００４４】
また、コア１１とコア１２の伝搬条件を互いに変え、互いに隣り合うコア１１，１２が同じモードの光を伝播し、それぞれのコアの最高次モードの光が、互いに異なる速さで伝播するように構成することができる。このように構成することにより、互いに隣り合うコア１１，１２の最高次モードの光のクロストークをより抑制することができる。このようなコア１１，１２としては、例えば、コア１１，１２がＬＰ０１モードの光とＬＰ１１モードの光のみを伝播する場合に、コア１１，１２の一方を半径が６．１μｍで、コアΔが０．５５％のコアとし、他方を半径８．０μｍで、コアΔが０．３６５％のコアとすることが挙げられる。このような組み合わせによれば、互いに隣り合うコア１１，１２の最高次モードであるＬＰ１１モードの光を１０００ピコ秒／ｋｍ以上異ならせることができる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２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、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
【００４６】
図６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における構造を示す図である。
【００４７】
図６に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ２は、それぞれのコア１１，１２の外周面を隙間なく囲む第１クラッド１３と、第１クラッド１３の外周面を隙間なく囲み外周面がクラッド２０で隙間なく囲まれる第２クラッド１４とを有している点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。ここで、コア１１と、コア１１を囲む第１クラッド１３と、この第１クラッド１３を囲む第２クラッド１４とを第１コア要素１１ａとし、コア１２と、コア１２を囲む第１クラッド１３と、この第１クラッド１３を囲む第２クラッド１４とを第２コア要素１２ａとする。本実施形態においては、それぞれの第１クラッド１３の外径は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１４の外径は互いに等しくされている。従って、それぞれの第１クラッド１３の厚さは、互いに等しく、さらに、それぞれの第２クラッド１４の厚さは互いに等しくされている。
【００４８】
また、コア１１の屈折率をｎ１−１とし、コア１２の屈折率をｎ１−２とする場合に、第１クラッド１３の屈折率ｎ２はコア１１，１２の屈折率ｎ１−１，ｎ１−２よりも低くされて、第２クラッド１４の屈折率ｎ３は第１クラッド１３の屈折率ｎ２よりも更に低くされている。また、クラッド２０の屈折率ｎ４は、コア１１，１２の屈折率ｎ１−１，ｎ１−２よりも低くされ、第２クラッド１４の屈折率ｎ３より高くされる。別言すれば、それぞれの屈折率ｎ１−１〜ｎ４は、
ｎ１−１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１−２＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１−１＞ｎ４
ｎ１−２＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
を全て満たしている。従って、それぞれのコア要素１１ａ，１２ａを屈折率の観点から見る場合に、それぞれのコア要素１１ａ，１２ａは、トレンチ構造を有している。
【００４９】
なお、コア１１とコア１２の屈折率が互いに等しく、その屈折率をｎ１とする場合、上記式は、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
と書きなおすことができる。
【００５０】
このように第２クラッド１４の屈折率ｎ３が、第１クラッド１３の屈折率ｎ２及びクラッド２０の屈折率ｎ４よりも小さくされることで、コア１１，１２への光の閉じ込め効果が大きくなり、コア１１，１２を伝播する光がそれぞれのコア要素１１ａ，１２ａから漏えいすることを防止することができる。そして、屈折率の低い第２クラッド１４及びクラッド２０が障壁となり、互いに隣り合うコア１１，１２同士のクロストークをより防止することができる。
【００５１】
従って、本実施形態のコア１１，１２が第１実施形態のコア１１，１２と同様の構成であり、本実施形態のコア１１，１２のクロストークと、第１実施形態のコア１１，１２のクロストークとが同じであるとすると、本実施形態の第１コア１１，１２のコア間距離を第１実施形態のコア１１，１２のコア間距離よりも小さくすることができる。従って、本実施形態のマルチコアファイバによれば、光ファイバの細線化をすることができる。
【００５２】
なお、本実施形態においても、マルチコアファイバ２のそれぞれのコアがＬＰ１１モードよりも高次の光を伝播しても良い。また、マルチコアファイバ２のコア１１，１２が、それぞれのコアの中心軸ほど高い屈折率とされても良い。ただし、これらの場合であっても、マルチコアファイバ２は、それぞれのコア１１，１２におけるそれぞれのモードの光同士のモード群遅延差が１０００ピコ秒／ｋｍ以上であり、互いに隣り合うコア１１，１２同士における最高次モードの光のクロストークが１００ｋｍあたり−３０ｄＢ以下とされる。
【００５３】
また、コア１１とコア１２とが、互いに異なる屈折率とされたり、互いに異なる直径とされ、互いに光の伝搬条件が異なる構成とされても良い。また、それぞれのコア要素１１ａ，１２ａとで、第１クラッド１３の厚さや第２クラッドの厚さが異なっても良く、第１クラッド１３の屈折率や第２クラッドの屈折率が異なっても良い。
【００５４】
また、互いに隣り合うコア１１，１２が同じモードの光を伝播し、それぞれのコアの最高次モードの光が、互いに異なる速さで伝播するように構成しても良い。
【００５５】
さらに、本実施形態のそれぞれのコア要素では、第２クラッド１４を第１クラッド１３の外周面を隙間なく囲み、第１クラッド１３及びクラッド２０よりも屈折率の低い材料により構成した。しかし、第２クラッド１４の構成は、これに限らない。例えば、第２クラッド１４となる領域に複数の空孔が形成され、この領域の空孔以外の領域がクラッド２０と同じ材料で埋められた構成とされても良い。つまり、第１クラッド１３の外周面が、複数の空孔で囲まれる構成とされ、この複数の開口を含む第１クラッド１３の外周面を取り囲む領域を第２クラッドとしてとらえても良い。この場合、第２クラッドの平均の屈折率が第１クラッド１３やクラッド２０よりも小さくなるように空孔の大きさや数が調整される。
【００５６】
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。
【００５７】
例えば、第１，第２実施形態おいて、コアの数を４つとしたが、コアの数は４つ以上であっても良い。
【実施例】
【００５８】
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。
【００５９】
（実施例１）
図１に示す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は、それぞれのコアが径方向の屈折率が一様であるステップ型の屈折率分布を有する光ファイバであり、コアΔを０．４５％とし、コア半径を６．４７μｍとし、コア間距離を５２μｍとした。このように構成することで、それぞれのコアは、波長１５５０ｎｍの光を伝播する場合に、計算上、ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播する。また、波長１５５０ｎｍの光、及び、波長１６２５μｍの光を伝播させる場合において、互いに隣り合うコアのＬＰ１１モードの光のクロストークを計算により求めた。この結果を図７において実線で示す。
【００６０】
この光ファイバの実効コア断面積Ａｅｆｆは、波長１５５０ｎｍの光において、１１０μｍ２であり、計算により求めた実効コア断面積と同じになった。次に、波長１５５０ｎｍの光を伝播させて、互いに隣り合うコアのクロストークを計測した。その結果を図７に示す。図７に示すように、互いに隣り合うコアのクロストークは、１００ｋｍあたり約−４２ｄＢとなり、計算で求めた−３０ｄＢより小さくなった。また、同じ波長の光を伝播させてモード群遅延差ＤＭＧＤを測定した結果、３０００ピコ秒／ｋｍとなった。
【００６１】
次に、このマルチコアファイバに波長１６２５ｎｍの光を伝播させて、互いに隣り合うコアのクロストークを計測した。その結果を図７に示す。図７に示すように、互いに隣り合うコアのクロストークは、１００ｋｍあたり約−３２ｄＢとなった。
【００６２】
（比較例１）
コア間距離を４４μｍとしたこと以外は、実施例１と同様の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も実施例１のマルチコアファイバと同様に、波長１５５０ｎｍの光を伝播する場合に、計算上、ＬＰ０１モードの光、及び、ＬＰ１１モードの光のみを伝播する。また、このマルチコアファイバに波長１５５０ｎｍの光、及び、波長１６２５μｍの光を伝播させる場合、互いに隣り合うコアのＬＰ１１モードの光のクロストークは、実施例１よりも悪くなると考えられる。
【００６３】
この光ファイバの実効コア断面積Ａｅｆｆは、波長１５５０ｎｍの光において、１１０μｍ２であり、計算により求めた実効コア断面積と同じになった。次に、波長１５５０ｎｍの光を伝播させて、互いに隣り合うコアのクロストークを計測した。その結果を図７に示す。図７に示すように、互いに隣り合うコアのクロストークは、１００ｋｍあたり約−１１ｄＢとなり、−３０ｄＢより大きくなった。また、同じ波長の光を伝播させてモード群遅延差ＤＭＧＤを測定した結果、３０００ピコ秒／ｋｍとなった。
【００６４】
次に、このマルチコアファイバに波長１６２５ｎｍの光を伝播させて、互いに隣り合うコアのクロストークを計測した。その結果を図７に示す。図７に示すように、互いに隣り合うコアのクロストークは、１００ｋｍあたり約−１ｄＢとなった。
【００６５】
互いに隣り合うコアのクロストークは、最高次モードの光のクロストークが最も悪くなると考えられる。従って、互いに隣り合うコアのクロストークを１００ｋｍ当たり−３０ｄＢ以下とするためには、最高次モードの光のクロストークを１００ｋｍ当たり−３０ｄＢ以下とすれば良いと考えられる。実施例１のマルチコアファイバにおいて、互いに隣り合うコアのＬＰ１１モードの光のクロストークを１００ｋｍ当たり−３０ｄＢとすることにより、互いに隣り合うコアのクロストークは１００ｋｍ当たり−３０ｄＢより小さくなることが確認できた。更に、比較例１のマルチコアファイバにおいて、互いに隣り合うコアのＬＰ１１モードの光のクロストークを１００ｋｍ当たり−３０ｄＢより大きくすることにより、互いに隣り合うコアのクロストークは−３０ｄＢより大きくなることが確認できた。従って、マルチコアファイバを設計する際に、互いに隣り合うコアを伝播する最高次モードの光が１００ｋｍ当たり−３０ｄＢ以下とすればよいことが確認できた。
【００６６】
本実施例の様に、互いに隣り合うコア同士における最高次モードの光のクロストークが、それぞれのコアが伝播する波長において、１００ｋｍあたり−３０ｄＢ以下であるマルチコアファイバを使用すれば、それぞれのコアにおけるそれぞれのモードの光同士のモード群遅延差が１０００ピコ秒／ｋｍ以上であることを条件に、簡易な通信システムを用いて多量のデータを送付する通信システムを実現することができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な通信システムを用いて多量のデータを送付する通信システムを実現することができるマルチコアファイバが提供され、データ通信の分野等に利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１，２・・・マルチコアファイバ
１１，１２・・・コア
１１ａ，１２ａ・・・コア要素
１３・・・第１クラッド
１４・・・第２クラッド
２０・・・クラッド
３１・・・内側保護層
３２・・・外側保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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