(57)【要約】【課題】クロストークの抑制と破断確率の低減との両立が可能であってコア数の増加が可能な複合光ファイバを提供する。【解決手段】複合光ファイバ１は、軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された７本の要素光ファイバ１１を含む。各要素光ファイバ１１は、コア２１および光学クラッド２２を含む直径１２５μｍ未満のガラス部２０と、このガラス部２０の外周部分の屈折率より低い屈折率を有しガラス部２０を覆う保護被覆３０と、を備える。保護被覆３０は、全体が紫外線硬化型樹脂であってもよいし、全体が熱可塑性樹脂であってもよい。【選択図】図１
2014134672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された複数本の要素光ファイバを含み、
前記複数本の要素光ファイバそれぞれが、コアおよび光学クラッドを含む直径１２５μｍ未満のガラス部と、前記ガラス部の外周部分の屈折率より低い屈折率を有し前記ガラス部を覆う保護被覆と、を備える、
ことを特徴とする複合光ファイバ。
【請求項２】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれの前記ガラス部の直径が、３０μｍ以上であり、前記コアの直径の３倍以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の複合光ファイバ。
【請求項３】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれの前記保護被覆の外周部分が熱可塑性樹脂層であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合光ファイバ。
【請求項４】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれの断面積が０.０２ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の複合光ファイバ。
【請求項５】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれの前記保護被覆が、紫外線硬化型樹脂および下記一般式で表されるシランカップリング剤を含有する硬化性組成物が硬化されたものである、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の複合光ファイバ。
【化１】
2014134672.tif 000005
【請求項６】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれが単一モード伝搬することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の複合光ファイバ。
【請求項７】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれが前記ガラス部の内部に３個以上の屈折率構造を有することを特徴とする請求項６に記載の複合光ファイバ。
【請求項８】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれが多モード伝搬することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の複合光ファイバ。
【請求項９】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれの前記コアの屈折率分布がグレーデッドインデックス型であり、実質的に光が伝播する部分の屈折率分布のα乗が１.９〜２.１の間に含まれる、ことを特徴とする請求項８に記載の複合光ファイバ。
【請求項１０】
前記複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、波長８５０ｎｍにおいて実効モード帯域が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上である、ことを特徴とする請求項８または９に記載の複合光ファイバ。
【請求項１１】
前記複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、波長範囲９００ｎｍ〜１３５０ｎｍ内の何れかの波長において、実効モード帯域が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上であり、伝送損失が１０ｄＢ／ｋｍ以下である、ことを特徴とする請求項８または９に記載の複合光ファイバ。
【請求項１２】
前記複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、Ｒ５ｍｍ以上の曲げ付与下において使用波長における実効モード帯域が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上である、ことを特徴とする請求項８または９に記載の複合光ファイバ。
【請求項１３】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれの前記コアの屈折率分布が略ステップインデックス型であることを特徴とする請求項８に記載の複合光ファイバ。
【請求項１４】
前記複数本の要素光ファイバが略同一平面になる様に配置されていることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の複合光ファイバ。
【請求項１５】
前記複数本の要素光ファイバが回転対称になる様に配置されていることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の複合光ファイバ。
【請求項１６】
前記複数本の要素光ファイバそれぞれの前記保護被覆の外周がヤング率１０ＭＰａ以下の樹脂で覆われていることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の複合光ファイバ。
【請求項１７】
軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された複数本の要素光ファイバを含み、
前記複数本の要素光ファイバそれぞれが、複数のコアおよび光学クラッドを含む直径２００μｍ以下のガラス部と、前記ガラス部の外周部分の屈折率より低い屈折率を有し前記ガラス部を覆う保護被覆と、を備える、
ことを特徴とする複合光ファイバ。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか１項に記載の複合光ファイバを含む光ケーブル。
【請求項１９】
請求項１〜１７の何れか１項に記載の複合光ファイバを光伝送路として備える光伝送システム。
【請求項２０】
１波長当りの伝送レートをＡとし、前記複合光ファイバの前記複数の要素光ファイバそれぞれの断面積をＳとし、伝送距離をＬとしたときに、Ａ×Ｌ／Ｓが２×１０７Ｇｂｐｓ／ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項１９に記載の光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動画配信、大規模計算の分散処理および情報の分散配置等の要求から、データセンタ内における通信速度および通信容量の拡大が続いている。データセンタの内部やエントランス部における伝送距離１００ｍまでの光通信では、主にＭＰＯ形コネクタを含むマルチモード光パラレル配線が用いられる。なお、ＭＰＯ形光コネクタは、ＭＴ形光コネクタのフェルールを用いてフィールドで工具を使用せずに着脱できるようにした多心一括接続のものであり、屋内の通信交換装置等の多心接続部で着脱が頻繁に行なわれる光配線に適したワンタッチ着脱式のものである。
【０００３】
また、ＩＥＥＥ８０２.３ｂａでは、マルチモード光パラレル配線と１０ＧｂｐｓのＶＣＳＥＬ光源との組み合わせにより、１０Ｇｂｐｓ×４の４０Ｇまたは１０Ｇｂｐｓ×１０の１００Ｇを前提とした通信が実現されている。これらの通信は、１２心または２４心といった比較的多くの光ファイバの並列光配線により実現され、配線内では１２心のファイバテープまたは４心のファイバテープを束ねる構成等が適宜用いられる。
【０００４】
一方、サーバの処理能力の増大に伴い、スイッチ、サーバおよびストーレージそれぞれのインターフェースにおける通信ポートの数が増加している。このことから、配線が輻輳して、配線作業の効率の低下や、配線が気流を妨げることによる空調効率の低下が懸案となっている。これら問題を解決する手段として、各配線に含まれる伝送路数の増加が有効である。
【０００５】
非特許文献１，２には、複数のコアを共通の光学クラッド内に配置したマルチコア光ファイバが記載されており、複数のコアそれぞれによる光伝送について記載されている。マルチコア光ファイバは、一本のファイバ中に複数のコアを配置することがら、ファイバテープの光配線と比べて空間密度を高くすることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】PhotonicsSociety Summer Topical Meeting Series, 2010 IEEE TuD4.4
【非特許文献２】OFC/NFOECTechnical Digest, OTu1D.5, 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したとおり今後の更なる高速化の進展に伴って更に並列化の要求が高まると予想される。しかし、マルチコア光ファイバでは、共通のクラッド内に配置するコアの数を増やそうとすると、クロストークの増大および破断確率の増大の問題があることから、コア数の増加には制限が存在する。
【０００８】
すなわち、クラッド径を大きくすることなくコア数を増やそうとすると、コア間距離を短くすることになり、そのコア間でクロストークが発生する。また、コア間距離を確保してコア間のクロストークを回避しつつコア数を増やそうとすると、クラッド径を大きくすることなり、曲げ歪に因る破断の確率が高くなる。このように、マルチコア光ファイバでは、コア数の増加に対して、クロストークの抑制と破断確率の低減との両立が困難である。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、クロストークの抑制と破断確率の低減との両立が可能であってコア数の増加が可能な複合光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】
【００１０】
本発明の複合光ファイバは、軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された複数本の要素光ファイバを含み、複数本の要素光ファイバそれぞれが、コアおよび光学クラッドを含む直径１２５μｍ未満のガラス部と、ガラス部の外周部分の屈折率より低い屈折率を有しガラス部を覆う保護被覆と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の複合光ファイバでは、複数本の要素光ファイバそれぞれのガラス部の直径が、３０μｍ以上であり、コアの直径の３倍以上であるのが好適である。複数本の要素光ファイバそれぞれの保護被覆の外周部分が熱可塑性樹脂層であるのが好適である。複数本の要素光ファイバそれぞれの断面積が０.０２ｍｍ２以下であるのが好適である。
【００１２】
本発明の複合光ファイバでは、複数本の要素光ファイバそれぞれの保護被覆が、紫外線硬化型樹脂および下記一般式で表されるシランカップリング剤を含有する硬化性組成物が硬化されたものであるのが好適である。
【００１３】
【化１】
2014134672.tif 000003
【００１４】
本発明の複合光ファイバでは、複数本の要素光ファイバそれぞれが単一モード伝搬するのが好適である。この場合、複数本の要素光ファイバそれぞれがガラス部の内部に３個以上の屈折率構造を有するのが好適である。
【００１５】
本発明の複合光ファイバでは、複数本の要素光ファイバそれぞれが多モード伝搬するのも好適である。この場合、複数本の要素光ファイバそれぞれのコアの屈折率分布がグレーデッドインデックス型であり、実質的に光が伝播する部分の屈折率分布のα乗が１.９〜２.１の間に含まれるのが好適である。複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、波長８５０ｎｍにおいて実効モード帯域が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上であるのが好適である。複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、波長範囲９００ｎｍ〜１３５０ｎｍ内の何れかの波長において、実効モード帯域が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上であり、伝送損失が１０ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、Ｒ５ｍｍ以上の曲げ付与下において使用波長における実効モード帯域が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上であるのが好適である。また、複数本の要素光ファイバそれぞれのコアの屈折率分布が略ステップインデックス型であるのが好適である。
【００１６】
本発明の複合光ファイバでは、複数本の要素光ファイバが略同一平面になる様に配置されていてもよいし、複数本の要素光ファイバが回転対称になる様に配置されていてもよい。本発明の複合光ファイバでは、複数本の要素光ファイバそれぞれの保護被覆の外周がヤング率１０ＭＰａ以下の樹脂で覆われているのが好適である。
【００１７】
本発明の複合光ファイバは、軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された複数本の要素光ファイバを含み、複数本の要素光ファイバそれぞれが、複数のコアおよび光学クラッドを含む直径２００μｍ以下のガラス部と、ガラス部の外周部分の屈折率より低い屈折率を有しガラス部を覆う保護被覆と、を備えることを特徴としてもよい。
【００１８】
本発明の光ケーブルは、本発明の複合光ファイバを含む。本発明の光伝送システムは、本発明の複合光ファイバを光伝送路として備える。この光伝送システムにおいて、１波長当りの伝送レートをＡとし、複合光ファイバの複数の要素光ファイバそれぞれの断面積をＳとし、伝送距離をＬとしたときに、Ａ×Ｌ／Ｓが２×１０７Ｇｂｐｓ／ｍｍ以上であるのが好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の複合光ファイバは、クロストークの抑制と破断確率の低減との両立が可能であって、コア数の増加が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の複合光ファイバ１を説明する図である。
【図２】第２実施形態の複合光ファイバ２を説明する図である。
【図３】第３実施形態の複合光ファイバ３を説明する図である。
【図４】第４実施形態の複合光ファイバ４を説明する図である。
【図５】第５実施形態の複合光ファイバ５を説明する図である。
【図６】第６実施形態の複合光ファイバ６を説明する図である。
【図７】本実施形態の複合光ファイバにおける複数本の要素光ファイバの溶着について説明する図である。
【図８】複数本の要素光ファイバ１１を溶着して複合光ファイバ８を製造する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
図１は、第１実施形態の複合光ファイバ１を説明する図である。複合光ファイバ１は、軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された７本の要素光ファイバ１１を含む。同図（ａ）は溶着前の７本の要素光ファイバ１１の配置を示す。同図（ｂ）は溶着後の複合光ファイバ１の断面を示す。７本の要素光ファイバ１１は共通の構成を有する。７本の要素光ファイバ１１のうち、１本の要素光ファイバ１１が中心に配置され、これの周囲に他の６本の要素光ファイバ１１が配置されている。すなわち、７本の要素光ファイバ１１は回転対称になる様に配置されている。各要素光ファイバ１１は、コア２１および光学クラッド２２を含む直径１２５μｍ未満のガラス部２０と、このガラス部２０の外周部分の屈折率より低い屈折率を有しガラス部２０を覆う保護被覆３０と、を備える。保護被覆３０は、全体が紫外線硬化型樹脂であってもよいし、全体が熱可塑性樹脂であってもよい。
【００２３】
図２は、第２実施形態の複合光ファイバ２を説明する図である。同図は複合光ファイバ２の断面を示す。複合光ファイバ２は、図１に示された構成に加えて、各要素光ファイバ１１の保護被覆３０の外周が低ヤング率（例えば１０ＭＰａ以下）の樹脂４１で覆われており、これらが高ヤング率（たとえな５００ＭＰａ以上）の樹脂パイプ４２に挿入されて保護される構成となっている。
【００２４】
図３は、第３実施形態の複合光ファイバ３を説明する図である。複合光ファイバ３は、軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された７本の要素光ファイバ１２を含む。同図（ａ）は溶着前の７本の要素光ファイバ１２の配置を示す。同図（ｂ）は溶着後の複合光ファイバ３の断面を示す。７本の要素光ファイバ１２は共通の構成を有する。７本の要素光ファイバ１２のうち、１本の要素光ファイバ１２が中心に配置され、これの周囲に他の６本の要素光ファイバ１２が配置されている。すなわち、７本の要素光ファイバ１２は回転対称になる様に配置されている。各要素光ファイバ１２は、コア２１および光学クラッド２２を含む直径１２５μｍ未満のガラス部２０と、このガラス部２０の外周部分の屈折率より低い屈折率を有しガラス部２０を覆う保護被覆３０と、を備える。保護被覆３０は、内側の第１被覆３１および外側の第２被覆３２を含む。第１被覆３１は紫外線硬化型樹脂であってよい。第２被覆３２は熱可塑性樹脂であるのが好適である。
【００２５】
図４は、第４実施形態の複合光ファイバ４を説明する図である。複合光ファイバ４は、軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された８本の要素光ファイバ１１を含む。同図（ａ）は溶着前の８本の要素光ファイバ１１の配置を示す。同図（ｂ）は溶着後の複合光ファイバ４の断面を示す。８本の要素光ファイバ１１は共通の構成を有する。８本の要素光ファイバ１１は略同一平面になる様に配置されている。各要素光ファイバ１１は、コア２１および光学クラッド２２を含む直径１２５μｍ未満のガラス部２０と、このガラス部２０の外周部分の屈折率より低い屈折率を有しガラス部２０を覆う保護被覆３０と、を備える。保護被覆３０は、全体が紫外線硬化型樹脂であってもよいし、全体が熱可塑性樹脂であってもよい。また、保護被覆３０は、内側の第１被覆（例えば紫外線硬化型樹脂）および外側の第２被覆（好適には熱可塑性樹脂）を含むものであってもよい。
【００２６】
図５は、第５実施形態の複合光ファイバ５を説明する図である。同図は複合光ファイバ５の断面を示す。複合光ファイバ５は、図４に示された構成のものを２段に溶着したものであり、１６本の要素光ファイバ１１が２行８列に正方格子状に配置されて溶着されたものである。
【００２７】
図６は、第６実施形態の複合光ファイバ６を説明する図である。同図は複合光ファイバ６の断面を示す。複合光ファイバ６は、図４に示された構成のものを２段に溶着したものであり、１６本の要素光ファイバ１１が２行８列に三角格子状に配置されて溶着されたものである。
【００２８】
図７は、本実施形態の複合光ファイバにおける複数本の要素光ファイバの溶着について説明する図である。同図は、５本の要素光ファイバ１１が略同一平面になる様に配置され溶着されて構成される複合光ファイバ７Ａ〜７Ｃを示す。同図（ａ）に示される複合光ファイバ７Ａでは、５本の要素光ファイバ１１は、一方の端部の近傍位置から他方の端部の近傍位置まで軸方向に連続的に互いに溶着されている。同図（ｂ）に示される複合光ファイバ７Ｂでは、５本の要素光ファイバ１１は軸方向に間欠的に互いに溶着されており、その溶着位置は５本の要素光ファイバ１１の間で共通である。同図（ｃ）に示される複合光ファイバ７Ｃでは、５本の要素光ファイバ１１は軸方向に間欠的に互いに溶着されており、その溶着位置は５本の要素光ファイバ１１の間で共通ではない。
【００２９】
本実施形態の複合光ファイバは以下のようにして製造することができる。先ず、コア部を作成し、このコア部の周囲にクラッド部を形成して、光ファイバ母材を製造する。コア部は、ＶＡＤ、ＯＶＤ、ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤといった気相ガラス合成法により作成することができる。クラッド部は、ＶＡＤ、ＯＶＤ、ＡＰＶＤ、ロッドインコラプス法やそれに類する方法により形成することができる。コア部は、純シリカであってもよいし、ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５またはＦが添加されたＳｉＯ２ガラスであってもよい。
【００３０】
この光ファイバ母材の一端を作業点以上の温度に加熱して紡糸し、ガラス部２０を作成する。この際、ガラス部２０の外径を制御しながら紡糸を行う。このガラス部２０をダイスに通過させてガラス部２０の外周に紫外線硬化型樹脂を塗布し、更にＵＶ炉に通過させて紫外線硬化型樹脂を硬化して、ガラス部２０の外周に保護被覆３０が設けられた要素光ファイバを作製する。このようにして作製した要素光ファイバを巻き取りボビンにより巻き取る。
【００３１】
紡糸後のガラス部２０の冷却速度を制御する徐冷装置を設けることで、ダイスに入る際のガラス部２０の表面温度を好適な温度に設定することができる。徐冷装置内において、紡糸後のガラス部２０に与えられる乱流の発生による振動を軽減するために、流すガスのレイノルズ数は低いほうが望ましい。
【００３２】
ダイスにおいてガラス部２０の外周に塗布する樹脂の厚みは、硬化後の保護被覆３０の厚みの目標値に応じて適切に設定され、例えば２０μｍ程度である。この程度の厚みがあれば、外傷による破断を防止することができる。また、ダイスにおいてガラス部２０の外周に塗布する樹脂は、内側の紫外線硬化型樹脂および外側の熱可塑性樹脂の２層であってもよいし、全体が熱可塑性樹脂であってもよい。
【００３３】
ＵＶ炉は、ＵＶ光の強度を制御するだけでなく、内部の温度をもフィードバック制御することで、樹脂の硬化速度を適切に制御することができる。ＵＶ炉としては、マグネトロンや紫外ＬＥＤが好適に用いられる。紫外ＬＥＤを用いる場合、その光源は発熱しないので、ＵＶ炉内の温度が適切になる様にＵＶ炉内に温風を供給する機構が別途備えられる。また、樹脂から脱離する成分がＵＶ炉の炉心管の内面に付着して、樹脂に到達するＵＶ光のパワーが減少していく。そこで、予め線引中のＵＶ光パワーの減少度合いをモニタし、樹脂に照射されるＵＶ光のパワーが一定となる様に、線引時間により調節してもよい。また、ＵＶ炉の炉心管から漏れ出るＵＶ光をモニタして、樹脂に照射されるＵＶ光のパワーが一定となる様に制御をしてもよい。これにより、要素光ファイバ全長において均質な破断強度を得ることができる。この様にして製造された要素光ファイバは必要に応じて着色される。
【００３４】
図８は、複数本の要素光ファイバ１１を溶着して複合光ファイバ８を製造する方法を説明する図である。ここで、要素光ファイバ１１に替えて要素光ファイバ１２であってもよく、複合光ファイバ８として前述の複合光ファイバ１〜７の何れであってもよい。複数本の要素光ファイバ１１を集合部９１において所定の配置関係となるように集合し、その集合した複数本の要素光ファイバ１１を溶着部９２により互いに溶着させ、これにより複合光ファイバ８を製造する。溶着部９２による溶着は、連続的であってもよいし、間欠的であってもよい。そして、この複合光ファイバ８を巻き取りボビン９３により巻き取る。
【００３５】
保護被覆３０が熱可塑性樹脂である場合、溶着部９２は、その熱可塑性樹脂を加熱することで複数本の要素光ファイバ１１を溶着する。溶着部９２における加熱源としては、熱可塑性樹脂を溶融できる温度まで加熱することができるものであれば任意のものを用いることができ、例えば、熱源を必要に応じて近づける構成を用いることができる。また、溶着部９２における加熱源として、ランプやレーザ光源等による光学的な加熱手段を用いてもよい。また、集合部９１において各要素光ファイバ１１の外周に部分的に紫外線硬化型樹脂を塗布し、溶着部９２においてＵＶ光照射により紫外線硬化型樹脂を硬化させてもよい。この場合は、熱可塑性樹脂を用いることなく、保護被覆３０の全体を紫外線硬化型樹脂とすることができる。
【００３６】
保護被覆３０として所望の光学的特性および機械的特性を有するものが適宜選択される。保護被覆３０は、フッ素を含有する樹脂であるのが好ましい。保護被覆３０の屈折率は１.３００〜１.４６５の範囲であるのが好ましい。製造性の観点からは、保護被覆３０は紫外線硬化型樹脂であるのが好ましい。紫外線硬化型樹脂の場合、フッソ原子含有ウレタン（メタ）アクリレート化合物、（メタ）アクリレート化されたフッ素原子含有ビニル重合体を原材料として用いることができる。また、光重合開始剤として、ベンゾフェノン、アセトフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、α，α’−アゾビスイソ、ブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２,２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等、紫外線照射により容易にラジカルを発生することができる化合物が望ましい。
【００３７】
また、保護被覆３０として熱可塑性樹脂が用いられる場合、その樹脂として、例えば、ポリエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられる。または、ウレタンアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂にエポキシアクリレート樹脂やポリエステルアクリレート樹脂等を配合した樹脂などの紫外線硬化型樹脂でもよい。
【００３８】
所望の光学特性および機械特性を得るため、光ファイバ母材から複合光ファイバを製造する過程において、複数の樹脂層を形成するステップを経ることもできる。例えば、要素光ファイバを巻いたボビンを所望の数だけ準備し、各要素光ファイバを所望の配置に集合し、集合した要素光ファイバの外周及び隙間に対し紫外線硬化型樹脂を塗布し硬化して保護被覆を形成してもよい。また、光ファイバ母材を複数準備して同時に紡糸し、紡糸後の複数のガラス部を一連のプロセスで適切な配置になる様に集合した後、溶着して保護被覆を付加してもよい。
【００３９】
本実施形態の複合光ファイバは、ガラス部の外径が１２５μｍ未満であることで、曲げた際に与えられるガラス外周への歪を一定以下に抑制しつつ、要素光ファイバ１本当りの断面積を抑制することができる。ガラス部の外径は、より好ましくは１００μｍ以下であり、更に好ましくは８０μｍ以下であり、更に好ましくは５０μｍ以下である。また、本実施形態の複合光ファイバは、各要素光ファイバのガラス部の外周部分の屈折率より低い屈折率を有する保護被覆がガラス部の外周に設けられている。したがって、本実施形態の複合光ファイバは、光閉じ込めを強くすることができ、クロストーク、曲げ損失、側圧による伝送損失を抑制することができる。複数本の要素光ファイバが溶着してなる本実施形態の複合光ファイバは、クロストークの抑制と破断確率の低減との両立が可能であって、コア数の増加が可能である。このとき、保護被覆３０の相対屈折率差は−０.３％以下であることが望ましい。
【００４０】
本実施形態の複合光ファイバは、端部において個々の要素光ファイバに容易に分離することができるので、各要素光ファイバの端部に光コネクタを容易に取り付けることができる。また、本実施形態の複合光ファイバは、端部だけでなく途中においても個々の要素光ファイバに容易に分離することができるので、配線途中での分岐にも容易に対応することができる。
【００４１】
本実施形態の複合光ファイバを小径に曲げる場合（例えばＲ５ｍｍ以下）、曲げが与えられる箇所において複合光ファイバの被覆を一度除去し、曲げた後に再び樹脂コーティングすることが望ましい。これにより、複合光ファイバに与えられた曲げの外周側における要素光ファイバにかかる歪を低減することができるので、破断確率を低減することができる。
【００４２】
本実施形態の複合光ファイバの具体的な実施例について説明すると以下のとおりである。コア２１は、ＧｅＯ２を添加したＳｉＯ２ガラスからなる。光学クラッド２２は、ＳｉＯ２ガラスからなる。保護被覆３０は、フッ素原子含有ウレタン（メタ）アクリレート化合物樹脂からなる。複合光ファイバは、このような７本の要素光ファイバ１１が溶着されて製造される。純シリカの屈折率を基準として、コア２１の相対屈折率差は０.３４％であり、光学クラッド２１の相対屈折率差は０.０１％であり、保護被覆３０の相対屈折率差は−１.５％である。コア２１の外径は７.３μｍであり、光学クラッド２２の外径は４０μｍであり、保護被覆３０の外径は８０μｍである。
【００４３】
このような複合光ファイバを製造し評価を行った。国際標準Ｇ.６５７.Ｄに準拠する光ファイバを複合光ファイバの各要素光ファイバに調心接続して光を伝送した際、各要素光ファイバにはＬＰ０１モードのみの限定励起が可能であった。長さ１０ｍの光複合ファイバを用いて４０Ｇｂ／ｓの光伝送を行ったところ、符号誤り率が１０−５以下であった。この複合光ファイバは、光学クラッド２２の屈折率が保護被覆３０の屈折率より大きいので、光学クラッド２２で複数のモードを伝搬するマルチモードファイバともなり得た。
【００４４】
なお、コア２１の屈折率構造は、グレーディドインデックス（ＧＩ）型、ステップインデックス（ＳＩ）型、Ｗ型、トレンチ型、リングコア型の何れでも構わない。本明細書では、特記する場合以外は、光学クラッドの屈折率を基準として各部の相対屈折率差を記載する。コア２１の屈折率構造がＧＩ型である場合、コア２１の相対屈折率差はコア２１における屈折率のピークでの相対屈折率差とし、コア径は光学クラッドに対し相対屈折率差が＋０.０５％高くなる位置での径とする。コア２１の屈折率構造が略ＳＩ型である場合、コア２１の相対屈折率差はＥＳＩにより判定したものを用いる。ＥＳＩ（Equivalent step index）とは、問題にしている屈折率プロファイルと等価な伝搬特性を実現するステップインデックスプロファイルである。光学クラッド２２と保護被覆３０との間に光パワーがピークに対して１０−３％以下となるＳｉＯ２ガラスからなるジャケット層があってもよく、この場合、ジャケット層の相対屈折率差は、光パワーがピークに対して１０−３％以下となる箇所よりガラス部２０の最外周までの平均値とする。
【００４５】
複数本の要素光ファイバそれぞれのガラス部の直径は、３０μｍ以上であり、コアの直径の３倍以上であるのが好適である。ガラス部の直径が３０μｍ以下であると、側圧による伝送損失増が過大となる。また、コア径とガラス部径との比が３倍以下であると、保護被覆の光吸収による伝送損失の増加が大きくなるので、伝送が困難となる。
【００４６】
複数本の要素光ファイバそれぞれの保護被覆の外周部分は熱可塑性樹脂層であるのが好適である。保護被覆の外周部分を熱可塑性樹脂とすることで、ガラス部に接触した保護被覆の光学特性とは別に、外周部分に熱可塑性を与えることができる。光学特性とは別に、加熱溶融して集合することに適した材料を適正化することができるので、光学特性および集合時の生産性を個別最適化することができる。
【００４７】
複数本の要素光ファイバそれぞれの断面積は０.０２ｍｍ２以下であるのが好適である。一般の光ファイバでは、外径１２５μｍのガラスクラッドの外周に外径約２４５μｍの被覆樹脂を設けていることから、１本当り断面積は０.０４７ｍｍ２となる。本実施形態では、保護被覆の外径を１５０μｍ以下とすることが容易にできるので、各要素光ファイバの断面積を１／２以下の０.０２ｍｍ２以下とすることが容易である。要素光ファイバの断面積は、更に好ましくは０.０１２ｍｍ２であり、さらに好ましくは０.００８ｍｍ２以下である。
【００４８】
複数本の要素光ファイバそれぞれの保護被覆は、紫外線硬化型樹脂および下記一般式で表されるシランカップリング剤を含有する硬化性組成物が硬化されたものであるのが好適である。Ｚは、（メタ）アクリル基、メルカプト基またはエポキシ基を表す。Ｘは、-ＯＣＨ３、-ＯＣ２Ｈ５または -ＣＨ３ を表す。但し、３つのＸのうち少なくとも一つのＸは、-ＯＣＨ３ または -ＯＣ２Ｈ５である。Ｒは、-ＣｎＨ２ｎ- を表す（ただし、ｎ＝１，２，３）。要素光ファイバにおいてはガラス部と保護被覆との密着性が強度に影響する。上記の組成を持つシランカップリング剤を用いることにより、ガラス部と保護被覆との密着性を改善し、実用上十分な強度を得ることができる。
【００４９】
【化２】
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【００５０】
複数本の要素光ファイバそれぞれは単一モード伝搬するのが好適であり、この場合、本実施形態の複合光ファイバは単一モード光ファイバの集合体として用いられる。ガラス部の内部に３個以上の屈折率構造を有するのが好適である。ガラス部の屈折率分布を調整することで、分散特性および非線形性を調整することができ、適用する光伝送システムにおいて適正な伝送特性を実現することができる。
【００５１】
複数本の要素光ファイバそれぞれは多モード伝搬するのが好適であり、この場合、本実施形態の複合光ファイバは多モード光ファイバの集合体として用いられる。複数本の要素光ファイバそれぞれのコアの屈折率分布がグレーデッドインデックス型であり、実質的に光が伝播する部分の屈折率分布のα乗が１.９〜２.１の間に含まれるのが好適であり、この場合には、モード間の群遅延差を小さくすることができるので、多モード伝搬する際に伝送帯域を増大することができる。
【００５２】
複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、波長８５０ｎｍにおいて実効モード帯域（ＥＭＢ: Effective Modal Bandwidth）が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上であるので好適である。この場合には、データセンタ内の典型長である３０ｍ程度の距離において、１０Ｇｂｐｓ以上の伝送が可能となる。より好ましくは、ＥＭＢ＞２０００ＭＨｚ・ｋｍであり、更に好ましくはＥＭＢ＞４７００ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５３】
複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、波長範囲９００ｎｍ〜１３５０ｎｍ内の何れかの波長において、実効モード帯域（ＥＭＢ）が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上であり、伝送損失が１０ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。保護被覆の樹脂は一般に波長１０００ｎｍ以上で吸収係数が大きくなる特徴を持つ。ガラスの光学クラッドを付与した上で保護被覆を設けることで、伝送損失を１０ｄＢ／ｋｍ以下に抑制することができ、１００ｍ以下といった短距離の用途に十分な伝送性能を得ることができる。より好ましくはＥＭＢ＞２０００ＭＨｚ・ｋｍであり、更に好ましくはＥＭＢ＞４７００ＭＨｚ・ｋｍである。
【００５４】
複数本の要素光ファイバのうちの何れかの要素光ファイバは、Ｒ５ｍｍ以上の曲げ付与下において使用波長における実効モード帯域が１０００ＭＨｚ・ｋｍ以上であるのが好適である。曲げが付与されることで物理的な光路長の変化および光弾性効果による屈折率の変化が発生し、ストレート状態での屈折率分布からの変化が生じる。保護被覆を設けることにより、実効的にかかる曲げ応力が軽減され。Ｒ５ｍｍ以上の曲げ付与下では特に屈折率変化を小さくすることができるので、曲げによる帯域の変化量を小さくすることができ、広帯域性を維持することができる。
【００５５】
複数本の要素光ファイバそれぞれのコアの屈折率分布が略ステップインデックス型であるのも好適である。本実施形態は様々な現有の光ファイバの集合に用いることができる。長さ３０ｍ以下の短距離の伝送であれば、α乗によらずステップ型であっても１０Ｇｂｐｓ以下の伝送を実施することができる。
【００５６】
複数本の要素光ファイバは、略同一平面になる様に配置されていてもよいし、回転対称になる様に配置されていてもよい。本実施形態では、コアを任意の配置にすることが容易である。同一平面になる様にコアを配置することで、配線の識別が容易となり、また、一括融着やコネクタ化が容易となる。
【００５７】
複数本の要素光ファイバそれぞれの保護被覆の外周がヤング率１０ＭＰａ以下の樹脂で覆われているのが好適である。ガラス部を細くすることで、要素光ファイバの断面積を小さくすることができるが、外周からの側圧による伝送損失の増大を招く。しかし、複数本の要素ファイバの外周にヤング率１０ＭＰａ以下の樹脂を塗布することで、内部のコアへの応力を緩和することができ、側圧による伝送損失の増大を抑制することができる。また、このような構成にすることにより、応力を緩和する樹脂を要素光ファイバ毎に塗布した場合と比べ、断面積を削減することができる。ヤング率１０ＭＰａ以下の樹脂の更に外周にヤング率５００ＭＰａ以上の樹脂を設けることで、更に側圧による伝送損失の増大を抑制することができる。
【００５８】
本実施形態の複合光ファイバでは、集合する要素光ファイバの本数を多くすることができる。要素光ファイバの本数は、４個以上であるのが好適であり、更に好ましくは７個以上であり、更に好ましくは１０個以上である。
【００５９】
複合光ファイバは、軸方向に間欠的または連続的に互いに溶着された複数本の要素光ファイバを含み、複数本の要素光ファイバそれぞれが、複数のコアおよび光学クラッドを含む直径２００μｍ以下のガラス部と、ガラス部の外周部分の屈折率より低い屈折率を有しガラス部を覆う保護被覆と、を備えるものであってもよい。このように予めコアの空間密度を高めたマルチコア光ファイバを用いることで、更に高密度な配線を得ることができる。
【００６０】
本実施形態の複合光ファイバを外皮で覆ってケーブル構造としてもよい。ケーブル構造とすることにより、適宜、強度や取り扱い性の向上を得ることができる。光ケーブルには、複合光ファイバだけでなく、テンションメンバ、銅配線なども配置することができる。
【００６１】
本実施形態の複合光ファイバを光伝送路として備える光伝送システムを構成することができる。この光伝送システムにおいて、１波長当りの伝送レートをＡとし、複合光ファイバの複数の要素光ファイバそれぞれの断面積をＳとし、伝送距離をＬとしたときに、Ａ×Ｌ／Ｓが２×１０７Ｇｂｐｓ／ｍｍ以上であるのが好適である。
本実施形態の複合光ファイバの構造にすることで、曲げや側圧による伝送損失および曲げによる破断を抑制しつつ、高密度に光配線を集合することができ、単位断面積当りの伝送容量を増大することができる。現状のＩＥＥＥ８０２.３ｂａの１００ＧＢＡＳＥ-ＳＲ１０では、１００Ｇｂｐｓ通信速度を１０Ｇｂｐｓ×１０本×２（双方向実現）の計２０本のマルチモード光ファイバを用いて実現している。実際には１２心×２本または２４心のテープファイバが用いられる。１本当り被覆直径は２４５μｍであることから、１心のファイバの断面積は０.０４７ｍｍ２となり、２４心の場合の断面積は１.１３ｍｍ２となる。ＯＭ３のマルチモード光ファイバで１００Ｇｂｐｓで距離１００ｍまでの伝送がサポートされていることから、この場合のＡ×Ｌ／Ｓは０.９×１０７Ｇｂｐｓ／ｍｍとなる。一方、本実施形態では、各要素光ファイバの断面積を０.０２ｍｍ２以下にすることができる。このことから、Ａ×Ｌ／Ｓ＞２.４×１０７Ｇｂｐｓ／ｍｍと有為に改善することができる。さらに、各要素光ファイバの断面積を０.０１２ｍｍ２とした場合は、Ａ×Ｌ／Ｓ＞３×１０７Ｇｂｐｓ／ｍｍとすることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１〜８…複合光ファイバ、１１，１２…要素光ファイバ、２０…ガラス部、２１…コア、２２…光学クラッド、３０…保護被覆、３１…第１被覆、３２…第２被覆、４１…樹脂、４２…樹脂パイプ。
【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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【図８】
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