(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス材料を主体とする複数のコア部と、前記コア部よりも低い屈折率領域を有しガラス材料を主体とするクラッド部と、を備えるマルチコア光ファイバの製造方法において、
２重るつぼの内側るつぼに前記クラッド部のガラス材料のクラッド融液と同時に複数の注入管で前記複数のコア部のガラス材料のコア融液を流しこむことによって製造されることを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のマルチコア光ファイバの製造方法において、
前記注入管による前記２重るつぼへのコア融液の吐出方向が前記２重るつぼから吐出される前記マルチコア光ファイバの中心へ向かう方向又は前記２重るつぼの中心へ向かう方向よりずれた方向にあり、それによって渦巻き状に前記コア融液が前記２重るつぼの中心へ流れ込むことによって、前記複数のコア部がツイスト状により合わされたマルチコア光ファイバを形成することを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のマルチコア光ファイバの製造方法において、
前記２重るつぼが上下に分割されており、下側のるつぼが水平方向に回転することを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のマルチコア光ファイバの製造方法において、
前記下側るつぼの回転数を調整してツイスト状により合わされた前記複数のコア部のツイストピッチを可変することを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のマルチコア光ファイバの製造方法において、
前記注入管から吐出される前記コア融液の吐出方向と、前記吐出方向のベクトルと前記２重るつぼの中心との距離を調整してマルチコア光ファイバのコア間距離を可変することを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項６】
ガラス材料を主体とする複数のコア部と、前記コア部よりも低い屈折率領域を有しガラス材料を主体とするクラッド部と、を備えるマルチコア光ファイバの製造装置であって、
底部にファイバ吐出口を有する２重るつぼと、
前記２重るつぼの内側るつぼに前記クラッド部のガラス材料のクラッド融液と同時に前記複数のコア部のガラス材料のコア融液を流しこむ複数の注入管と、
を備えることを特徴とするマルチコア光ファイバの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチコア光ファイバおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信の大容量化に向け、空間分割多重（Ｓｐａｃｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＳＤＭ）技術が急速に進展している。ＳＤＭは１本の光ファイバに複数のコアを有しそれぞれのコアに異なる信号を乗せることが可能なマルチコア光ファイバと、異なる伝搬モード（横モード）を同時に伝送可能な多モード光ファイバに大別される。
【０００３】
一般的な光ファイバの製造装置は非特許文献１に示すように、加熱炉１１−１、ファイバ外径測定器１２、ダイス（被覆（樹脂）塗布器）１３、被覆（樹脂）硬化器（加熱炉、ＵＶ照射器等）１４、張力測定器１５、キャプスタン１６、スクリーニング１７、巻き取り装置（ボビン）１８、線引速度検出器１９、線引母材を保持し線引量に応じて母材を加熱炉へ送り出す母材送り装置（不図示）等から構成される。（図１）
【０００４】
図１の光ファイバの製造装置では、母材９１は加熱炉１１−１に送り込まれる。加熱炉１１−１は、送り込まれた母材９１を線状に延伸して、光ファイバ９２とする。ファイバ外径測定器１２は、光ファイバ９２の外径を測定する。樹脂塗布器１３は、光ファイバ９２の表面に樹脂を塗布し、光ファイバ９２を光ファイバ９３とする。樹脂硬化器１４は、光ファイバ９３の表面に塗布された樹脂を硬化させ、光ファイバ９３を光ファイバ９４とする。光ファイバ９４は、キャプスタン１６、スクリーニング１７を経てボビン１８に巻き取られる。その際、キャプスタン１６では、張力測定器１５が、光ファイバ９４に加えられる張力を測定し、線引速度検出器１９が、光ファイバ９４の線引き速度を検出する。
【０００５】
他にも２重るつぼ２４を有する光ファイバ製造装置を用いた光ファイバの製造方法も提案されている（図２）。図２の光ファイバの製造装置は、加熱炉１１−２が２重るつぼ２４を有する点で、図１の光ファイバ製造装置と相違する。２重るつぼ２４は、形成した光ファイバ９２をファイバ吐出口１３５から送出する。
【０００６】
２重るつぼ２４は、上部の投入口から底部までクラッド融液８２とコア融液８３を壁で隔てる構造を有しており、２重るつぼ２４の底のファイバ吐出口１３５付近で２つの融液が混じり合うようになっている。コア融液８３は、ガラス材料を主体とし、クラッド融液８２は、コア融液８３よりも低い屈折率となるガラス材料を主体とする。図２の光ファイバの製造装置は、融液を供給し続ければ連続的な製造が可能であり、長距離の光ファイバを製造するのに適した方法である。２重るつぼ２４を使用した光ファイバ製造装置は加熱炉１１−２、２重るつぼ２４、ファイバ外径測定器１２、樹脂塗布器（ダイス）１３、樹脂硬化器（ＵＶ照射型、加熱型）１４、張力測定器１５、キャプスタン１６、スクリーニング１７、ボビン１８、線引速度検出器１９等から構成される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】三木哲也、須藤昭一編、「光通信技術ハンドブック」、オプトロニクス社、平成１４年１月３０日発行、ｐ．  ２４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、マルチコア光ファイバは、スペースの縮減や機械的強度等の要請から限られた光ファイバ断面積内に多くのコアを内包されることが期待されるが、コア間の距離が縮小するとコア間のクロストークが発生するため、内包されるコア数には限界があった。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、コア間のクロストークを低減する構造を実現可能にし、限られた光ファイバの断面積内で内包可能なコア数を増加させることを目的とする。またクロストーク低減により伝送可能な距離を長延化することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のマルチコア光ファイバ製造方法は、ガラス材料を主体とする複数のコア部と、前記コア部よりも低い屈折率領域を有しガラス材料を主体とするクラッド部から構成される光ファイバであり、前記コア部が複数あるマルチコア光ファイバの製造方法において、複数のコア融液を同時に流し込むことが可能な２重るつぼに前記複数のコア部のガラス材料のコア融液を流しこむことによって製造されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明のマルチコア光ファイバの製造方法において、前記２重るつぼのコア融液の吐出方向が光ファイバの中心（もしくは２重るつぼの中心）よりずれた方向にあり、それによって渦巻き状に前記コア融液が前記２重るつぼの中心へ流れ込むことによって、前記コア部がツイスト状（複数のコアを縒り合せた構造）のマルチコア光ファイバが形成されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明のマルチコア光ファイバの製造方法において、前記２重るつぼが上下に分割されており、下側のるつぼが水平方向に回転することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、るつぼの側面にコア融液の注入用の吐出口（注入管）が具備されていることも特徴である。
【００１４】
本発明のマルチコア光ファイバは、ガラス材料を主体とする複数のコア部と、前記コア部よりも低い屈折率領域を有しガラス材料を主体とするクラッド部と、を備えるマルチコア光ファイバであって、前記複数のコア部は、複数のコア融液を同時に流し込むことが可能な２重るつぼに前記複数のコア部のガラス材料のコア融液を流しこむことによって製造される。
【００１５】
本発明のマルチコア光ファイバは、ガラス材料を主体とするコア部と、前記コア部よりも低い屈折率領域を有しガラス材料を主体とするクラッド部と、を備えるマルチコア光ファイバであって、前記複数のコア部がツイスト状により合わされていてもよい。
【００１６】
なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、コア間のクロストークを低減することができ、限られたマルチコア光ファイバの断面積内で内包可能なコア数を増加させることが可能となる。またクロストーク低減により伝送可能な距離を長延化することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一般的な光ファイバ製造装置の一例の構成図である。
【図２】一般的な光ファイバ製造装置の他の例の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る光ファイバ製造装置に係る２重るつぼの第１例の構成図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は斜視図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係るマルチコア光ファイバの第１例を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る２重るつぼの第２例の説明図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は斜視図を示す。
【図６】本発明の実施形態に係る２重るつぼの第２例へ供給されるコア融液の流れの一例の説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係るマルチコア光ファイバの第２例を示す。
【図８】本発明の実施形態に係る２重るつぼの第３例の説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係るマルチコア光ファイバの第３例を示す。
【図１０】本発明の実施形態に係る２重るつぼの第４例の説明図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るマルチコア光ファイバでのクロストークのツイストピッチ依存性を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るマルチコア光ファイバでのツイストピッチの説明図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る２重るつぼの第２例へ供給されるコア融液の流れの他の例の説明図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るマルチコア光ファイバでのコア間距離と吐出方向の直線とるつぼ中心の最短距離の関係を表す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２０】
本発明に関連する２重るつぼ２４（単一コア用）は、中心にコア融液８３、２重るつぼ２４の外側にクラッド融液８２を流し込み、２重るつぼ２４の底部で２つの融液が合わさることでコア−クラッドの構造が形成されるのが特徴である（図２）。
【００２１】
図３に本発明の実施形態に係る２重るつぼ２０の構造の一例を示す。本実施形態に係る２重るつぼ２０は、コア融液８３を２重るつぼ２０の内部に供給する注入管１３３と、注入管１３３に接続され、２重るつぼ２０の内部にマルチコア光ファイバ１２０のコア１０１の数に応じたコア融液８３を流し込むための吐出口１３４とを備える。注入管１３３及び吐出口１３４は、２重るつぼ２０の内部にコア融液８３を同時に流し込むことが可能である。
【００２２】
注入管１３３から導入されるコア融液８３の吐出方向がるつぼ２０の中心方向へ向いている場合には、コア融液８３は、２重るつぼ２０の中心の底部にあるファイバ吐出口１３５へ直線状に引き込まれる。これにより、図４に示すような、ファイバ長手方向に断面構造が一定の通常のマルチコア光ファイバ１２０が形成される。なお、クラッド融液８２は、コア融液８３と同時に２重るつぼ２０に流し込む。
【００２３】
マルチコア光ファイバ１２０は、コア１０１と、クラッド１０３とを備える。マルチコア光ファイバ１２０のコア１０１は、ガラス材料を主体とし、コア部として機能する。マルチコア光ファイバ１２０のクラッド１０３は、コア１０１よりも低い屈折率のガラス材料を主体とし、クラッド部として機能する。また、マルチコア光ファイバ１２０の複数のコア１０１は、複数のコア融液８３を同時に流し込むことが可能な２重るつぼ２０に、複数のコア融液８３を流しこむことによって形成する。
【００２４】
本実施形態に係る２重るつぼ２０の異なる例を２重るつぼ２１として図５に示す。２重るつぼ２１は、注入管１３３と、吐出口１３４とを備える。２重るつぼ２０とは異なり、２重るつぼ２１の注入管１３３から導入されるコア融液８３の吐出方向は、２重るつぼ２１の中心方向ではない。すなわち、吐出方向は、マルチコア光ファイバ１００の中心に向かう方向ではない。そのため吐出口１３４より導入された複数のコア融液８３は、図６に示すように、吐出方向のベクトル８４ｂと、中心に向かって傾斜した２重るつぼ２１の壁面によって発生する２重るつぼ２１の中心へ向かうベクトル８４ｃの合成ベクトル８４ａの方向に進む。したがって、コア融液８３の進路は、２重るつぼ２１の上面から見て渦巻き状になり、２重るつぼ２１のるつぼ中心２５の底部にあるファイバ吐出口１３５に引き込まれる。これにより、図７に示すような、ファイバ長手方向にツイスト状（複数のコア１０１をより合せた構造）のマルチコア光ファイバ１００が形成される。
【００２５】
マルチコア光ファイバ１００は、コア１０１と、クラッド１０３とを備える。マルチコア光ファイバ１００のコア１０１はコア部として機能し、クラッド１０３は、クラッド部として機能する。また、マルチコア光ファイバ１００の複数のコア１０１は、ツイスト状により合わされている。
【００２６】
本実施形態に係る２重るつぼ２０の異なる例を２重るつぼ２２として図８に示す。２重るつぼ２２は、注入管１３３と、吐出口１３４と、中心コア融液注入管１３６を備える。２重るつぼ２２は、図５の２重るつぼ２１の中央に、中心コア注入用のコア融液８３の注入管である中心コア融液注入管１３６を追加したものである。これにより、図９に示すような、ツイスト状のコア１０１に加えて、さらに中心コア１０２を有するマルチコア光ファイバ１１０の作製が可能となる。
【００２７】
マルチコア光ファイバ１１０は、コア１０１と、中心コア１０２と、クラッド１０３とを備える。マルチコア光ファイバ１１０のコア１０１及び中心コア１０２はコア部として機能し、クラッド１０３は、クラッド部として機能する。また、マルチコア光ファイバ１１０は、マルチコア光ファイバ１１０の長手方向と垂直な断面の略中心に、ガラス材料を主体とする直線状の中心コア１０２を備える。
【００２８】
本実施形態に係る２重るつぼ２０の異なる例を２重るつぼ２３として図１０に示す。図１０の２重るつぼ２３は、図５の２重るつぼ２１をファイバ吐出口１３５から吐出されるマルチコア光ファイバ１００の吐出し方向に上下に分割し、るつぼ上部２３ａは回転せず、るつぼ下部２３ｂのみ回転機構を有している。るつぼ下部２３ｂは、下側のるつぼとして機能する。るつぼ下部２３ｂが回転する際の回転軸は、ファイバ吐出口１３５から吐出されるマルチコア光ファイバ１００の吐出し方向と等しい。るつぼ下部２３ｂの回転によりマルチコア光ファイバ１００のツイストピッチをさらに細かくすることが可能であり、さらに回転数を調節することでツイストピッチを所望の値へ変更可能である。
【００２９】
２重るつぼ２３は、中心コア融液注入管１３６をさらに有してもよい。２重るつぼ２３が中心コア融液注入管１３６をさらに有する場合には、２重るつぼ２３は、ファイバ吐出口１３５からマルチコア光ファイバ１１０を吐出す。
【００３０】
図１１にマルチコア光ファイバ１１０として７コアのタイプを使用した場合における、コア間クロストークのツイストピッチ依存性を示す。コア間クロストークとは、マルチコア光ファイバの中心コア１０２と外周側の１つのコア１０１の間のクロストークである。ツイストピッチは、図１２に示すように、コア部が３６０度ツイストした時のファイバ長手方向の距離である。図１１から分かるように、ツイストピッチの増加に伴いクロストークが増減しており、ツイストピッチを最適化することでクロストークを最小にすることが可能である。
【００３１】
この原理について簡単に説明すると、ツイスト構造にすることでファイバ製造時において各コア１０１に異なる応力がかかり屈折率変化に差が生じる。その結果、各コア１０１の光の伝搬定数が異なる変化を示し、クロストーク量に影響する。ツイストピッチを調整することで各コア１０１にかかる応力を変えることが可能であり、ツイストピッチの値によりクロストークが変動するが、全体的な傾向としてはツイストピッチが小さくなるに従い、クロストークが減少する。
【００３２】
また最適なツイストピッチはコア部を伝搬する信号光の波長によっても変化するので、波長を含めた最適化が必要である。また、図１３に示すように、吐出方向（もしくは吐出方向の直線に沿った吐出方向のベクトル８４ｂと、２重るつぼ２１のるつぼ中心２５との距離：ｄｍｉｎ）を変化させることでコア１０１間距離を変化させることが可能である。
【００３３】
図１４は６つのコア１０１を有するマルチコア光ファイバ１１０の隣接するコア間距離のｄｍｉｎ依存性をプロットした図である。図から分かるようにｄｍｉｎが大きくなるに従い、コア間距離が増加しており、ｄｍｉｎを調節することでコア間距離を調節可能であることが分かる。また、図１０の回転型の２重るつぼ２３では回転数に応じて遠心力が加わるため、るつぼ下部２３ｂの回転数の調整によってもコア間距離を調節可能である。
【実施例】
【００３４】
次に図３〜図１０で示した２重るつぼ２０、２１、２２及び２３を使用した具体的な実施例（ファイバ長はいずれも１００ｍ）を図１５に示す。
｛１｝はコア数が４で、図３の非回転型でコア融液８３の吐出方向がるつぼ中心に向かう２重るつぼ２０を使用した場合である。従って、コア１０１の形状は、図４に示すように、ツイスト型ではなく、従来のマルチコア光ファイバと同様にファイバ長手方向に平行な構造となる。その結果、隣接する２つのコア間のクロストークは−４０ｄＢであった。
【００３５】
｛２｝はコア融液８３の吐出方向を２重るつぼ中心ではなく、２重るつぼの外側へ少しずらした場合の実施例である。２重るつぼは図５の２重るつぼ２１の構造を使用し、コア数は４であった。その結果、ツイストピッチは１０ｍで、隣接する２つのコア１０１間のクロストークは−５５ｄＢであり、｛１｝と比較し大幅な改善が見られた。
【００３６】
｛３｝は図１０の回転型の２重るつぼ２３を使用した場合の実施例である。２重るつぼ２３のるつぼ下部２３ｂの回転数は１００ｐｐｍで、コア融液８３の吐出方向は２重るつぼ２３の中心ではない。またコア数は４であった。その結果、ツイストピッチは１０ｃｍで、隣接する２つのコア１０１間のクロストークは−６０ｄＢであり、｛１｝と比較し大幅な改善が見られた。
【００３７】
｛４｝は６つのコアを有するマルチコア光ファイバの実施例である。２重るつぼ２３のるつぼ下部２３ｂの回転数は２００ｐｐｍで、コア融液８３の吐出方向は２重るつぼ２３の中心ではない。その結果、ツイストピッチは５ｃｍで、隣接する２つのコア１０１間のクロストークは−６０ｄＢであり、｛１｝と比較し大幅な改善が見られた。
【００３８】
｛５｝は｛４｝において、２重るつぼ２３のるつぼ下部２３ｂの回転数を２０００ｐｐｍとした場合の実施例である。その結果、ツイストピッチは５ｍｍで、隣接する２つのコア間のクロストークは−６２ｄＢであり、｛１｝と比較し大幅な改善が見られた。
【００３９】
｛６｝は｛２｝において、るつぼ中心に中心コア１０２用の中心コア融液注入管１３６を具備した２重るつぼ２２の実施例である。｛２｝と同等の良好なクロストークが得られている。
【００４０】
また本実施例ではマルチコア光ファイバにおいてクロストークを改善するためのツイストピッチの最適化を行ったが、逆にクロストークが最大となるようにツイストピッチを調整すれば、光合波器や波長フィルタとして使用できることも言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のマルチコア光ファイバおよびその製造方法は、光通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１１−１：加熱炉
１１−２：加熱炉
１２：ファイバ外径測定器
１３：樹脂塗布器
１４：樹脂硬化器
１５：張力測定器
１６：キャプスタン
１７：スクリーニング
１８：ボビン
１９：線引速度検出器
２０：２重るつぼ
２１：２重るつぼ
２２：２重るつぼ
２３：２重るつぼ
２３ａ：るつぼ上部
２３ｂ：るつぼ下部
２４：２重るつぼ
２５：るつぼ中心
８２：クラッド融液
８３：コア融液
８４ａ：合成ベクトル
８４ｂ：吐出方向のベクトル
８４ｃ：２重るつぼの中心へ向かうベクトル
９１：母材
９２：光ファイバ
９３：光ファイバ
９４：光ファイバ
１００：マルチコア光ファイバ
１０１：コア
１０２：中心コア
１０３：クラッド
１１０：マルチコア光ファイバ
１２０：マルチコア光ファイバ
１３３：注入管
１３４：吐出口
１３５：ファイバ吐出口
１３６：中心コア融液注入管
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005938081.tif 000012
【図１２】
0005938081.tif 000013
【図１３】
0005938081.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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