(57)【要約】  帯域幅１００ｎｍ以上の使用波長帯域において、前記使用波長帯域の光を複数の伝搬モードで伝搬するとともに、前記使用波長帯域での、前記各伝搬モードの閉じ込め損失が、１ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバである。また、より好ましくは、当該光ファイバを直径２０ｍｍで曲げた場合の、前記使用波長帯域での前記各伝搬モードの曲げ損失が、１００ｄＢ／ｍ以下である。これによって、より伝送容量の大きい光ファイバおよび光伝送システムを提供する。
2013051295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域幅１００ｎｍ以上の使用波長帯域において、前記使用波長帯域の光を複数の伝搬モードで伝搬するとともに、前記使用波長帯域での前記各伝搬モードの閉じ込め損失が１ｄＢ／ｋｍ以下であり、当該光ファイバを直径２０ｍｍで曲げた場合の前記使用波長帯域での前記各伝搬モードの曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
コア部と、
前記コア部の外周に位置し、前記コア部の周囲に三角格子を形成するように層状に配置された複数の空孔を有するクラッド部と、
を備え、前記空孔の直径をｄ［μｍ］、前記三角格子の格子定数をΛ［μｍ］とすると、ｄ／Λは０．５より大きいことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項３】
複数の前記コア部を備えることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ。
【請求項４】
前記複数のコア部間の離間距離は、当該光ファイバの長さ１００００ｋｍでの前記コア部間での光のクロストークが、波長１５５０ｎｍにおいて−３０ｄＢ以下となるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記複数のコア部間の離間距離が前記Λの整数倍であることを特徴とする請求項３または４に記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記複数のコア部の数が７であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項７】
前記複数のコア部の数が１９であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項８】
前記Λは８．０μｍ〜１３．５μｍであり、前記空孔の層数は５層以上であることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項９】
前記空孔の層数は６層以下であることを特徴とする請求項８に記載の光ファイバ。
【請求項１０】
中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成され前記中心コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有する外周コア部とからなるコア部と、
前記コア部の外周に形成され前記中心コア部の最大屈折率よりも低く前記外周コア部の屈折率よりも高い屈折率を有するクラッド部と、
を備え、前記クラッド部に対する前記中心コア部の比屈折率差Δ１が０．３３％〜０．４６％であり、前記クラッド部に対する前記外周コア部の比屈折率差Δ２が−０．１％以上で０％より小さく、前記中心コア部の直径が１１．８μｍ〜１７．２μｍであり、前記中心コア部の直径に対する前記外周コア部の外径の比が２．０以上３．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項１１】
前記複数の伝搬モードは第１高次モードとしてＬＰ１１モードを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項１２】
前記複数の伝搬モードは第２高次モードとしてＬＰ２１モードを含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項１３】
前記複数の伝搬モードは第３高次モードとしてＬＰ０２モードを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項１４】
前記使用波長帯域の帯域幅が２００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項１５】
前記使用波長帯域の帯域幅が３００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項１６】
前記使用波長帯域の帯域幅が５００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項１７】
前記使用波長帯域の帯域幅が１０００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項１８】
前記クラッド部の外径が１２５μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項１９】
前記クラッド部の外径が１８０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一つに記載の光ファイバ。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一つに記載の光ファイバと、
前記光ファイバにおいて複数の伝搬モードで伝搬させるための信号光を出力する光送信装置と、
前記光ファイバを複数の伝搬モードで伝搬した前記信号光を受信する光受信装置と、
を備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２１】
前記光ファイバを前記複数の伝搬モードで伝搬する前記信号光を前記各伝搬モードごとに増幅する光増幅器を備えることを特徴とする請求項２０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、光ファイバおよび光伝送システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のインターネットトラヒックの劇的な増大に伴い、光伝送システムにおいて、従来のように光ファイバの基底モードだけを信号伝送に用いていては、将来的に伝送容量が不足すると予想されている。伝送容量の不足を解決する方法として、マルチコア光ファイバを用いた空間多重技術や、マルチモード光ファイバを用いたモード多重技術が有望視されている。【０００３】
また、伝送容量の増大のためには、信号光の波長帯域を拡大する方法も有効である。たとえば、非特許文献１では、長さが１．０ｋｍのホーリーファイバを用いた可視光帯域から通信波長帯域にわたる超広帯域伝送実験が開示されている。【０００４】
なお、ホーリーファイバ（Holey  Fiber：ＨＦ）は、クラッドに空孔を規則的に配列することにより、クラッドの平均屈折率を下げ、全反射の原理を用いて、光の伝送を実現する光ファイバである。非特許文献２には、複数のコア部を備えるマルチコアホーリーファイバが開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】K.Ieda  et  al.,  "Visible  to  Infrared  WDM  transmission  over  PCF",  ECOC2006-Tu3.3.4(2006)
【非特許文献２】K.Imamura,  K.Mukasa,  Y.Mimura,  T.Yagi,  “Multi-core  holey  fibers  for  the  long-distance  (>100km)  ultra  large  capacity  transmission,”  OFC2009,  No.OTuC3(2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、増大する伝送容量の要求に対応するために、伝送容量がより大きい光ファイバおよび光伝送システムが求められている。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝送容量の大きい光ファイバおよび光伝送システム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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバは、帯域幅１００ｎｍ以上の使用波長帯域において、前記使用波長帯域の光を複数の伝搬モードで伝搬するとともに、前記使用波長帯域での前記各伝搬モードの閉じ込め損失が１ｄＢ／ｋｍ以下であり、当該光ファイバを直径２０ｍｍで曲げた場合の前記使用波長帯域での前記各伝搬モードの曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であることを特徴とする。【０００９】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、コア部と、前記コア部の外周に位置し、前記コア部の周囲に三角格子を形成するように層状に配置された複数の空孔を有するクラッド部と、を備え、前記空孔の直径をｄ［μｍ］、前記三角格子の格子定数をΛ［μｍ］とすると、ｄ／Λは０．５より大きいことを特徴とする。【００１０】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、複数の前記コア部を備えることを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記複数のコア部間の離間距離は、当該光ファイバの長さ１００００ｋｍあたりの前記コア部間での光のクロストークが、波長１５５０ｎｍにおいて−３０ｄＢ以下となるように設定されていることを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記複数のコア部間の離間距離が前記Λの整数倍であることを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記複数のコア部の数が７であることを特徴とする。【００１４】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記複数のコア部の数が１９であることを特徴とする。【００１５】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記Λは８．０μｍ〜１３．５μｍであり、前記空孔の層数は５層以上であることを特徴とする。【００１６】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記空孔の層数は６層以下であることを特徴とする。【００１７】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成され前記中心コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有する外周コア部とからなるコア部と、前記コア部の外周に形成され前記中心コア部の最大屈折率よりも低く前記外周コア部の屈折率よりも高い屈折率を有するクラッド部と、を備え、前記クラッド部に対する前記中心コア部の比屈折率差Δ１が０．３３％〜０．４６％であり、前記クラッド部に対する前記外周コア部の比屈折率差Δ２が−０．１％以上で０％より小さく、前記中心コア部の直径が１１．８μｍ〜１７．２μｍであり、前記中心コア部の直径に対する前記外周コア部の外径の比が２．０以上３．０以下であることを特徴とする。【００１８】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記複数の伝搬モードは第１高次モードとしてＬＰ１１モードを含むことを特徴とする。【００１９】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記複数の伝搬モードは第２高次モードとしてＬＰ２１モードを含むことを特徴とする。【００２０】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記複数の伝搬モードは第３高次モードとしてＬＰ０２モードを含むことを特徴とする。【００２１】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記使用波長帯域の帯域幅が２００ｎｍ以上であることを特徴とする。【００２２】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記使用波長帯域の帯域幅が３００ｎｍ以上であることを特徴とする。【００２３】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記使用波長帯域の帯域幅が５００ｎｍ以上であることを特徴とする。【００２４】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記使用波長帯域の帯域幅が１０００ｎｍ以上であることを特徴とする。【００２５】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記クラッド部の外径が１２５μｍ以上であることを特徴とする。【００２６】
また、本発明に係る光ファイバは、上記発明において、前記クラッド部の外径が１８０μｍ以上であることを特徴とする。【００２７】
また、本発明に係る光伝送システムは、上記発明の光ファイバと、前記光ファイバにおいて複数の伝搬モードで伝搬させるための信号光を出力する光送信装置と、前記光ファイバを複数の伝搬モードで伝搬した前記信号光を受信する光受信装置と、を備えることを特徴とする。【００２８】
また、本発明に係る光伝送システムは、前記光ファイバを前記複数の伝搬モードで伝搬する前記信号光を前記各伝搬モードごとに増幅する光増幅器を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、広い使用波長帯域においてマルチモード伝送を行うことができるので、伝送容量の大きい光ファイバを実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、実施の形態１に係るＨＦの模式的な断面図である。
【図２】図２は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５０の場合の２つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図３】図３は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図４】図４は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図５】図５は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図６】図６は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図７】図７は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５０の場合のＬＰ０１伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図８】図８は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図９】図９は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図１０】図１０は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図１１】図１１は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の３つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図１２】図１２は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図１３】図１３は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図１４】図１４は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図１５】図１５は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図１６】図１６は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図１７】図１７は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図１８】図１８は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図１９】図１９は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図２０】図２０は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図２１】図２１は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図２２】図２２は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図２３】図２３は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図２４】図２４は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図２５】図２５は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図２６】図２６は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図２７】図２７は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図２８】図２８は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図２９】図２９は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図３０】図３０は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図３１】図３１は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図３２】図３２は、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の３つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図３３】図３３は、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図３４】図３４は、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の３つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図３５】図３５は、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図３６】図３６は、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図３７】図３７は、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図３８】図３８は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の３つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図３９】図３９は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５８の場合の３つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図４０】図４０は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５６の場合の３つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。
【図４１】図４１は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の３つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図４２】図４２は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図４３】図４３は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５８の場合の３つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図４４】図４４は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５８の場合の２つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図４５】図４５は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５６の場合の３つの伝搬モードの閉じ込め損失の波長依存性を示す図である。
【図４６】図４６は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５６の場合の２つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図４７】図４７は、製造したＨＦの断面の写真を示す図である。
【図４８】図４８は、図４７のコア部付近を拡大して示した図である。
【図４９】図４９は、実施の形態２に係る光ファイバの模式的な断面図である。
【図５０】図５０は、図４９に示す光ファイバの屈折率分布を示す図である。
【図５１】図５１は、有効コア断面積が１７０μｍ２の場合の３つの伝搬モードのＬｅａｋａｇｅ損失の波長依存性を示す図である。
【図５２】図５２は、有効コア断面積が１７０μｍ２の場合の３つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図５３】図５３は、有効コア断面積が１３０μｍ２の場合の３つの伝搬モードのＬｅａｋａｇｅ損失の波長依存性を示す図である。
【図５４】図５４は、有効コア断面積が１３０μｍ２の場合の３つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図５５】図５５は、有効コア断面積が９０μｍ２の場合の３つの伝搬モードのＬｅａｋａｇｅ損失の波長依存性を示す図である。
【図５６】図５６は、有効コア断面積が９０μｍ２の場合の３つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【図５７】図５７は、実施の形態３に係る光伝送システムの模式的な構成図である。
【図５８】図５８は、実施の形態４に係るＨＦの模式的な断面図である。
【図５９】図５９は、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２モードを伝搬する場合のコア間距離と、伝搬モード間の光のクロストークが−３０ｄＢになる伝送距離との関係を示す図である。
【図６０】図６０は、曲げ半径が２０ｍｍの場合の、コア間距離と伝送距離との関係を示す図である。
【図６１】図６１は、曲げ半径が６０ｍｍの場合の、コア間距離と伝送距離との関係を示す図である。
【図６２】図６２は、曲げ半径が１００ｍｍの場合の、コア間距離と伝送距離との関係を示す図である。
【図６３】図６３は、曲げ半径が１４０ｍｍの場合の、コア間距離と伝送距離との関係を示す図である。
【図６４】図６４は、曲げ半径が１８０ｍｍの場合の、コア間距離と伝送距離との関係を示す図である。
【図６５】図６５は、ＨＦの曲げ半径と、伝送距離１００００ｋｍでのＬＰ１１モード同士のクロストークが−３０ｄＢとなるコア間距離との関係を示す図である。
【図６６】図６６は、曲げ半径が１４０ｍｍの場合の、コア間距離と伝送距離との関係を示す図である。
【図６７】図６７は、実施の形態５に係る光伝送システムの模式的な構成図である。
【図６８】図６８は、実施の形態６に係る光伝送システムの模式的な構成図である。
【図６９】図６９は、実施の形態７に係る光伝送システムの模式的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本明細書では、曲げ損失とは、直径（曲げ径）２０ｍｍで曲げたときのマクロの曲げ損失を意味する。また、本明細書において特に定義しない用語については、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。また、以下ではホーリーファイバを適宜ＨＦと記載する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るＨＦの模式的な断面図である。図１に示すように、このＨＦ１０は、ほぼ中心に位置するコア部１１と、コア部１１の外周に位置するクラッド部１２とを備える。なお、コア部１１とクラッド部１２とは、いずれも屈折率調整用のドーパントが添加されていない純石英ガラスからなる。
【００３３】
クラッド部１２には、コア部１１の周囲に層状に配置された複数の空孔１３が形成されている。なお、コア部１１を中心とする正六角形の各頂点および各辺上に配置した空孔１３の組み合わせを１層とすると、このＨＦ１０においては、空孔１３の層数は５である。また、この空孔１３は、層状に配置されるとともに、三角格子Ｌ１を形成するように配置されている。空孔１３の直径はいずれもｄであり、三角格子Ｌ１の格子定数、すなわち空孔１３の中心間距離はΛである。
【００３４】
ここで、ＨＦ１０において、Λおよびｄ／Λを所定の値に設定することによって、可視光帯域から通信波長帯域まで（約０．４５μｍ〜１．６５μｍ）の所定の帯域幅１００ｎｍ以上の帯域（使用波長帯域）において、その使用波長帯域の光を複数の伝搬モードで伝搬することができるとともに、その使用波長帯域での各伝搬モードの閉じ込め損失を１ｄＢ／ｋｍ以下とすることができる。その結果、１００ｎｍ以上の広帯域において、低損失でのマルチモード伝送を実現でき、従来よりもさらに大きい伝送容量の光伝送を実現することができる。なお、使用波長帯域は、帯域幅が２００ｎｍ以上であれば好ましく、３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、または１０００ｎｍ以上であればさらに好ましい。
【００３５】
以下、ＨＦ１０における好ましいΛおよびｄ／Λの値について、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）によるシミュレーション計算結果を用いて説明する。なお、以下の計算においては、クラッド部１２の外径が１８０μｍの場合を想定した計算領域を設定した。また、Perfect-Matched-Layer（ＰＭＬ）を用いて計算を行った。なお、クラッド部１２の外径（クラッド径）が通常の光ファイバのクラッド径である１２５μｍよりも大きいほうが、マイクロベンドによる伝送損失の増加をより抑制することができる。ここで、マイクロベンドとは、光ファイバに側圧が加えられたときに、光ファイバに加えられる微小な曲げのことである。
【００３６】
図２は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５０の場合の２つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図３は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。なお、光学特性は可視光帯域から通信波長帯域までの波長０．４５μｍ〜１．６５μｍについて示している。また、２つの伝搬モードは、ここでは基底モードであるＬＰ０１モード、および第１高次モードであるＬＰ１１モードである。
【００３７】
図２、３において、「ｎｅｆｆ」は実効屈折率を意味し、「Ａｅｆｆ」は有効コア断面積を意味し、「ＭＦＤ」はモードフィールド径を意味する。また、閉じ込め損失等の値において、「Ｅ」は１０のべき乗を表す記号であり、たとえば「７．８３Ｅ−０８」は「７．８３×１０−８」を意味する。なお、後述するように、閉じ込め損失または曲げ損失における数値が記載されていない空欄の箇所は、その条件では閉じ込め損失または曲げ損失の値が非常に大きく、光の閉じ込めが十分でないことを意味している。
【００３８】
図２、３に示すように、ＨＦ１０において、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５０および０．６０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍの帯域幅にわたって、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとの２モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下（１．０Ｅ−３ｄＢ／ｍ以下）となり、２モード伝送が可能となる。
【００３９】
ただし、ｄ／Λが０．５０の場合は、ＬＰ１１モードの曲げ損失が非常に大きい。たとえば、波長１．６５μｍでも２４３ｄＢ／ｍと１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。
【００４０】
これに対して、ｄ／Λが０．６０の場合は、ＬＰ１１モードの曲げ損失についても、少なくとも波長が０．６５μｍ〜１．６５μｍの１０００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、１００ｄＢ／ｍ以下、より具体的には２ｄＢ／ｍ以下となっており、実用上好ましい。なお、ＬＰ０１モードの曲げ損失については、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、１００ｄＢ／ｍ以下、より具体的には２ｄＢ／ｍ以下となっており、実用上好ましい。すなわち、ｄ／Λが０．６０の場合は、少なくとも波長が０．６５μｍ〜１．６５μｍの１０００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、実用上好ましい２モード伝送が可能となる。
【００４１】
図４は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。４つの伝搬モードは、ここでは基底モードであるＬＰ０１モード、第１高次モードであるＬＰ１１モード、第２高次モードであるＬＰ２１モード、第３高次モードであるＬＰ０２モードである。図４に示すように、ＨＦ１０において、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、およびＬＰ２１モードの３モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、３モード伝送が可能となる。さらに、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．４５μｍの１０００ｎｍ以上の帯域幅にわたっては、さらにＬＰ０２モードの閉じ込め損失も１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、４モード伝送が可能となる。
【００４２】
ただし、ＬＰ２１モードについては、少なくとも波長０．４５μｍでは曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。また、ＬＰ０２モードについては、少なくとも１．３５μｍ以下の波長では曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。したがって、たとえば波長０．４５μｍでは２モード伝送を行い、少なくとも０．５５μｍ〜１．３５μｍの帯域幅８００ｎｍ以上の波長帯域、および少なくとも１．５５μｍ〜１．６５μｍの帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域では３モード伝送を行うことが実用上好ましい。また、少なくとも波長が１．４５μｍでは、実用上好ましい４モード伝送が可能となる。
【００４３】
図５は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図５に示すように、ＨＦ１０において、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、４モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となるので、実用上好ましい４モード伝送が可能となる。
【００４４】
以上のように、実用上好ましい複数のモード伝送を行う場合には、ｄ／Λを０．５より大きく設定することが好ましい。
【００４５】
つぎに、図６、７は、それぞれ、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失またはＬＰ０１モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。図８、９は、それぞれ、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図１０、１１は、それぞれ、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失または３つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。図１２、１３は、それぞれ、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図６〜図１３は、それぞれ、図２〜図５に記載したデータをグラフにして示したものである。
【００４６】
図６〜図１３に示すように、閉じ込め損失については、波長が長くなるほど大きくなる傾向がある。また、曲げ損失については、波長が長くなるほど小さくなる傾向がある。さらに、閉じ込め損失の波長に対する傾きについては、ＬＰ２１モードおよびＬＰ０２モードの傾き方が、ＬＰ０１モードおよびＬＰ１１モードの傾きの方が大きい傾向にある。たとえばＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、およびＬＰ２１モードを用いた３モード伝送を行いたい場合には、ＬＰ０２モードの閉じ込め損失が１ｄＢ／ｋｍより大きくなるようにｄ／Λの値を設定し、また必要に応じて使用波長帯域を適宜選択することによって、より確実な３モード伝送を実現することができる。
【００４７】
なお、図４、５、１０〜１３では、４つの伝搬モードについて光学特性を示したが、さらに高次の伝搬モードについても、所定の波長帯域において、閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であれば光伝送に使用でき、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であれば、実用上好ましく使用できる。
【００４８】
つぎに、Λを８．０μｍに設定した場合について説明する。図１４は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図１４に示すように、ＨＦ１０において、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、ＬＰ０１モードおよびＬＰ１１モードの２モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となるので、実用上好ましい２モード伝送が可能となる。
【００４９】
図１５は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図１５に示すように、ＨＦ１０において、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、およびＬＰ２１モードの３モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、３モード伝送が可能となる。さらに、少なくとも波長が０．５５μｍ〜１．１５μｍの６００ｎｍ以上の帯域幅にわたっては、さらにＬＰ０２モードの閉じ込め損失も１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、４モード伝送が可能となる。
【００５０】
ただし、ＬＰ２１モードについては、少なくとも波長０．６５μｍ以下では曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。また、ＬＰ０２モードについては、少なくとも０．６５μｍ以下および１．２５μｍ以上の波長では曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。したがって、たとえば少なくとも波長０．４５μｍ〜０．６５μｍの帯域幅２００ｎｍ以上の波長帯域では２モード伝送を行い、少なくとも１．２５μｍ〜１．６５μｍの帯域幅４００ｎｍ以上の波長帯域では３モード伝送を行い、少なくとも０．７５μｍ〜１．１５μｍの帯域幅４００ｎｍ以上の波長帯域では４モード伝送を行うことが実用上好ましい。
【００５１】
図１６は、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図１６に示すように、ＨＦ１０において、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、４モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となるので、実用上好ましい４モード伝送が可能となる。
【００５２】
つぎに、図１７、１８は、それぞれ、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図１９、２０は、それぞれ、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図２１、２２は、それぞれ、Λが８．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図１７〜図２２は、それぞれ、図１４〜図１６に記載したデータをグラフにして示したものである。
【００５３】
図６〜図１３の場合と同様に、図１７〜図２２に示す場合についても、ＬＰ０２モードの閉じ込め損失を考慮して、使用波長帯域を適宜選択し、またｄ／Λの値を小さく設定することによって、より確実な３モード伝送を実現することができる。
【００５４】
また、さらに高次の伝搬モードについても、所定の波長帯域において、閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であれば光伝送に使用でき、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であれば、実用上好ましく使用できる。
【００５５】
つぎに、Λを１２．０μｍに設定した場合について説明する。図２３は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図２３に示すように、ＨＦ１０において、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、ＬＰ０１モードおよびＬＰ１１モードの２モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、２モード伝送が可能となる。
【００５６】
ただし、ＬＰ１１モードについては、少なくとも波長０．９５μｍ以下では曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。したがって、たとえば少なくとも波長１．０５μｍ〜１．６５μｍの帯域幅６００ｎｍ以上の波長帯域で２モード伝送を行うことが実用上好ましい。
【００５７】
なお、有効コア断面積が小さい方が、一般的に光の閉じ込めが強いので、曲げ損失を小さくするためには、有効コア断面積は小さい方が好ましい。曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下とするためには、たとえば有効コア断面積を１５０μｍ２以下とすることが好ましく、１３０μｍ２以下とすることが更に好ましい。
【００５８】
図２４は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図２４に示すように、ＨＦ１０において、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モードの４モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、４モード伝送が可能となる。
【００５９】
ただし、ＬＰ０２モードについては、少なくとも０．４５μｍ以下および１．５５μｍ以上の波長では曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。したがって、たとえば少なくとも波長０．４５μｍ、および少なくとも１．５５μｍ〜１．６５μｍの帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域では３モード伝送を行い、少なくとも波長０．５５μｍ〜１．４５μｍの帯域幅９００ｎｍ以上の波長帯域では４モード伝送を行うことが実用上好ましい。
【００６０】
図２５は、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図２５に示すように、ＨＦ１０において、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、４モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となるので、実用上好ましい４モード伝送が可能となる。なお、図２５においても、すべての有効コア断面積が１５０μｍ２より小さく、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となっており、好ましい。
【００６１】
つぎに、図２６、２７は、それぞれ、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図２８、２９は、それぞれ、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図３０、３１は、それぞれ、Λが１２．０μｍ、ｄ／Λが０．８０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図２６〜図３１は、それぞれ、図２３〜図２５に記載したデータをグラフにして示したものである。
【００６２】
図６〜図１３の場合と同様に、図２６〜図３１に示す場合についても、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、およびＬＰ２１モードを用いた３モード伝送を行いたい場合には、ＬＰ０２モードの閉じ込め損失が１ｄＢ／ｋｍより大きくなるようにｄ／Λの値を設定し、また必要に応じて使用波長帯域を適宜選択することによって、より確実な３モード伝送を実現することができる。
【００６３】
また、さらに高次の伝搬モードについても、所定の波長帯域において、閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であれば光伝送に使用でき、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であれば、実用上好ましく使用できる。
【００６４】
つぎに、Λを１３．５μｍに設定した場合について説明する。図３２は、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の３つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図３２に示すように、ＨＦ１０において、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、ＬＰ０１モードおよびＬＰ１１モードの２モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、２モード伝送が可能となる。
【００６５】
ただし、ＬＰ０１モードについては、少なくとも波長０．８５μｍ以下では曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。また、ＬＰ１１モードについては、少なくとも波長１．３５μｍ以下では曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。したがって、たとえば少なくとも波長１．４５μｍ〜１．６５μｍの帯域幅２００ｎｍ以上の波長帯域で２モード伝送を行うことが実用上好ましい。
【００６６】
図３３は、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。なお、図３３では、ＬＰ１１モードについてはＴＥモード、ＬＰ２１モードについてはＥＨモードの計算結果を示している。図３３に示すように、ＨＦ１０において、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モード、ＬＰ０２モードの４モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となるので、実用上好ましい４モード伝送が可能となる。
【００６７】
つぎに、図３４，３５は、それぞれ、Λが１３．５μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の３つの伝搬モードの閉じ込め損失または２つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。図３６、３７は、それぞれ、Λが１３．０μｍ、ｄ／Λが０．７０の場合の４つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。
【００６８】
図６〜図１３の場合と同様に、図３４〜３７に示す場合についても、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、およびＬＰ２１モードを用いた３モード伝送を行いたい場合には、ＬＰ０２モードの閉じ込め損失が１ｄＢ／ｋｍより大きくなるようにｄ／Λの値を設定し、また必要に応じて使用波長帯域を適宜選択することによって、より確実な３モード伝送を実現することができる。
【００６９】
また、さらに高次の伝搬モードについても、所定の波長帯域において、閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であれば光伝送に使用でき、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であれば、実用上好ましく使用できる。
【００７０】
ただし、Λが１３．５μｍより大きくなると、たとえばｄ／Λを０．６にした場合でも、ＬＰ１１モードの曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる波長帯域が拡大する。その結果、２モード伝送を実用上好ましく行うことができる帯域幅が狭くなる。したがって、Λの範囲としては、８．０μｍ〜１３．５μｍが好ましい。
【００７１】
上記の計算においては、クラッド部１２のクラッド径が１８０μｍの場合を想定した計算領域を設定した。以下では、クラッド径が１２５μｍの場合を想定した計算領域を設定して計算を行う。なお、クラッド径が１２５μｍの場合は、１８０μｍの場合よりも光ファイバの信頼性が高いものとなる。
【００７２】
図３８は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の３つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図３８に示すように、ＨＦ１０において、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、ＬＰ０１モードおよびＬＰ１１モードの２モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、かつ曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となるので、実用上好ましい２モード伝送が可能となる。
【００７３】
図３９は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５８の場合の３つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図３９に示すように、ＨＦ１０において、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５８の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、２モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、２モード伝送が可能となる。
【００７４】
ただし、いずれの伝搬モードにおいても、少なくとも波長０．４５μｍでは曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる。したがって、たとえば少なくとも波長０．５５μｍ〜１．６５μｍの帯域幅１１００ｎｍ以上の波長帯域で２モード伝送を行うことが実用上好ましい。
【００７５】
図４０は、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５６の場合の３つの伝搬モードの光学特性の計算結果を示す図である。図４０に示すように、ＨＦ１０において、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５６の場合に、少なくとも波長が０．４５μｍ〜１．６５μｍの１２００ｎｍ以上の帯域幅にわたって、２モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、実用上好ましい２モード伝送が可能となる。
【００７６】
ただし、ＬＰ１１モードについては、少なくとも波長０．６５μｍ以下では曲げ損失が１００ｄＢ／ｍよりも大きくなる場合がある。したがって、たとえば少なくとも波長０．７５μｍ〜１．６５μｍの帯域幅９００ｎｍ以上の波長帯域で２モード伝送を行うことが実用上好ましい。
【００７７】
つぎに、図４１、４２は、それぞれ、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．６０の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図４３、４４は、それぞれ、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５８の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図４５、４６は、それぞれ、Λが１０．０μｍ、ｄ／Λが０．５６の場合の２つの伝搬モードの閉じ込め損失または曲げ損失の波長依存性を示す図である。図４１〜図４６は、それぞれ、図３８〜図４０に記載したデータをグラフにして示したものである。
【００７８】
なお、図３８〜４６では、２モード伝送の場合の好ましい条件を説明したが、Λを８．０μｍ〜１３．５μｍとし、ｄ／Λを０．５より大きくすることによって、所望の広い波長帯域において、複数の伝搬モードの閉じ込め損失を１．０ｄＢ／ｋｍ以下にでき、さらには曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下にできる。
【００７９】
つぎに、本発明の実施例として、Λを１０．０μｍ、ｄを５．８μｍ（すなわちｄ／Λは０．５８）に設定して、図１に示す構造のＨＦを公知のスタック＆ドロー法によって製造した。図４７は、製造したＨＦの断面の写真を示す図である。また、図４８は、図４７のコア部付近を拡大して示した図である。図４８に示すように、断面の写真で測定したΛの値は約１０．０μｍ、ｄは約５．８μｍであり、設計通りのＨＦを製造することができた。
【００８０】
なお、上記実施の形態１では、ＨＦ１０の空孔１３の層数は５であるが、５層以上であれば、閉じ込め損失を低減できるので好適である。また、層数を５とすることで、高次モードの閉じ込め損失を充分小さくすることができているため、形成すべき空孔の層数は５層以上で６層以下でもよい。さらに、層数の増加は製造性を非常に悪化させるという点からは、形成すべき空孔の層数は６層以下であることが好ましい。
【００８１】
本発明に係る光ファイバは、上述したＨＦに限らず、空孔構造の無い、ソリッド型と呼ばれる通常の光ファイバの構造によっても実現できる。以下、ソリッド型の光ファイバを採用した本発明の実施の形態２について説明する。
【００８２】
（実施の形態２）
図４９は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバの模式的な断面図である。図４９に示すように、この光ファイバ２０は、中心に位置するコア部２１と、コア部２１の外周に形成されたクラッド部２２とを備える。
【００８３】
コア部２１は、中心コア部２１１と、中心コア部２１１の外周に形成された外周コア部２１２とからなる。中心コア部２１１は、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率を高めるドーパントを含む石英ガラスからなる。外周コア部２１２は、フッ素（Ｆ）等の屈折率を低めるドーパントを含む石英ガラスからなる。クラッド部２２は、屈折率を調整するドーパントを含まない純石英ガラスからなる。その結果、中心コア部２１１はコア部２１における最大屈折率を有し、かつクラッド部２２よりも屈折率が高くなっている。また、外周コア部２１２はクラッド部２２よりも屈折率が低くなっている。
【００８４】
図５０は、図４９に示す光ファイバ２０の屈折率分布を示す図である。図５０において、領域Ｐ１は中心コア部２１１の屈折率分布を示している。領域Ｐ２は外周コア部２１２の屈折率分布を示している。領域Ｐ３はクラッド部２２の屈折率分布を示している。このように、この光ファイバ２０は、外周コア部２１２の屈折率がクラッド部２２の屈折率よりも低い、いわゆるＷ型の屈折率分布を有している。
【００８５】
ここで、図５０に示すように、クラッド部２２に対する中心コア部２１１の比屈折率差をΔ１とし、クラッド部２２に対する外周コア部２１２の比屈折率差をΔ２とする。比屈折率差Δ１、Δ２は、以下の式（１）、（２）によって定義する。
【００８６】
Δ１＝｛（ｎ１−ｎｃ）／ｎｃ｝×１００  ［％］  ・・・  （１）
Δ２＝｛（ｎ２−ｎｃ）／ｎｃ｝×１００  ［％］  ・・・  （２）
ただし、ｎ１は中心コア部２１１の最大屈折率を示し、ｎ２は外周コア部２１２の屈折率を示し、ｎｃはクラッド部２２の屈折率を示す。なお、本実施の形態２では、クラッド部２２は純石英ガラスからなるので、ｎｃは石英ガラスの屈折率ｎｓ（波長１５５０ｎｍで１．４４４３９）に等しい。
【００８７】
また、図５０に示すように、中心コア部２１１の直径を２ａ、外周コア部２１２の外径を２ｂとする。また、外周コア部外径２ｂと中心コア部直径２ａとの比であるｂ／ａをＲａとする。なお、中心コア部直径２ａは、中心コア部２１１と外周コア部２１２との境界において比屈折率差Δ１が０％となる位置での径とする。また、外周コア部外径２ｂは、外周コア部２１２とクラッド部２２との境界において、比屈折率差が比屈折率差Δ２の１／２の値となる位置での径とする。
【００８８】
ここで、図５０に示すように、光ファイバ２０の伝搬モードの基底モードであるＬＰ０１モードの実効屈折率をｎｅｆｆ（ＬＰ０１）とし、第１高次モードであるＬＰ１１モードの実効屈折率をｎｅｆｆ（ＬＰ１１）とする。このとき、ｎｅｆｆ（ＬＰ１１）とクラッド部２２の屈折率ｎｃとの差をΔｎとすると、Δｎを所定値にすることによって、所望の帯域幅１００ｎｍ以上の使用波長帯域において、ＬＰ１１モードの閉じ込め損失を１．０ｄＢ／ｋｍ以下にでき、さらに好ましくは曲げ損失を１００ｄＢ／ｍ以下にできる。この場合は、基底モードであるＬＰ０１モードについても、閉じ込め損失１．０ｄＢ／ｋｍ以下、さらには好ましい曲げ損失１００ｄＢ／ｍ以下という特性が実現される。したがって、１００ｎｍ以上の広帯域において、低損失での２モード伝送を実現することができる。
【００８９】
なお、３モード伝送、４モード伝送等のさらに高次伝搬モードを含む複数モード伝送を実現するためには、所望の帯域幅１００ｎｍ以上の使用波長帯域において、最も高次の伝搬モードの閉じ込め損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下となり、さらに好ましくは曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となるように、最も高次の伝搬モードの実効屈折率ｎｅｆｆとクラッド部２２の屈折率ｎｃとの差を設定すればよい。
【００９０】
以下、Ｗ型の屈折率分布を有する光ファイバ２０の光学特性の例について、ＦＥＭによるシミュレーション計算結果を用いて説明する。なお、以下の計算においては、クラッド部２２のクラッド径が１８０μｍの場合を想定した計算領域を設定した。また、ＰＭＬを用いて計算を行った。
【００９１】
図５１は、有効コア断面積が１７０μｍ２の場合の３つの伝搬モードのＬｅａｋａｇｅ損失の波長依存性を示す図である。ここで、Ｌｅａｋａｇｅ損失とは、ホーリーファイバの閉じ込め損失に相当するもので、コアに閉じ込めきれずに漏れてしまう漏れ光の大きさを表す指標である。図５２は、有効コア断面積が１７０μｍ２の場合の３つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。なお、図５１、５２では、比屈折率差Δ１を０．３３％、比屈折率差Δ２を−０．１％、中心コア部直径２ａを１７．２μｍ、外周コア部外径２ｂを３４．４μｍ（すなわちＲａは２．０）に設定し、有効コア断面積が１７０μｍ２となるようにした。
【００９２】
図５１、５２に示すように、有効コア断面積が１７０μｍ２の場合に、波長１．５μｍ近傍の帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域において、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２モードについて、Ｌｅａｋａｇｅ損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下（１．０Ｅ−３ｄＢ／ｍ以下）、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となり、実用上好ましい２モード伝送が可能となる。また、波長１．５μｍより短波長側においては、帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域において、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モードの３モードについて、Ｌｅａｋａｇｅ損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となり、実用上好ましい３モード伝送が可能となる。
【００９３】
図５３は、有効コア断面積が１３０μｍ２の場合の３つの伝搬モードのＬｅａｋａｇｅ損失の波長依存性を示す図である。図５４は、有効コア断面積が１３０μｍ２の場合の３つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。なお、図５３、５４では、比屈折率差Δ１を０．３７％、比屈折率差Δ２を−０．１％、中心コア部直径２ａを１５．２μｍ、外周コア部外径２ｂを４５．６μｍ（すなわちＲａは３．０）に設定し、有効コア断面積が１３０μｍ２となるようにした。
【００９４】
図５３、５４に示すように、有効コア断面積が１３０μｍ２の場合も、波長１．５μｍ近傍の帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域において、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２モードについて、Ｌｅａｋａｇｅ損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となり、実用上好ましい２モード伝送が可能となる。また、たとえば波長１．４μｍより短波長側においては、帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域において、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モードの３モードについて、Ｌｅａｋａｇｅ損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となり、実用上好ましい３モード伝送が可能となる。
【００９５】
図５５は、有効コア断面積が９０μｍ２の場合の３つの伝搬モードのＬｅａｋａｇｅ損失の波長依存性を示す図である。図５６は、有効コア断面積が９０μｍ２の場合の３つの伝搬モードの曲げ損失の波長依存性を示す図である。なお、図５５、５６では、比屈折率差Δ１を０．４６％、比屈折率差Δ２を−０．１％、中心コア部直径２ａを１１．８μｍ、外周コア部外径２ｂを３５．４μｍ（すなわちＲａは３．０）に設定し、有効コア断面積が９０μｍ２となるようにした。
【００９６】
図５５、５６に示すように、有効コア断面積が９０μｍ２の場合も、波長１．５μｍ近傍の帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域において、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２モードについて、Ｌｅａｋａｇｅ損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となり、実用上好ましい２モード伝送が可能となる。また、たとえば波長１．２μｍより短波長側においては、帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域において、ＬＰ０１モード、ＬＰ１１モード、ＬＰ２１モードの３モードについて、Ｌｅａｋａｇｅ損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下、曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下となり、実用上好ましい３モード伝送が可能となる。
【００９７】
さらに、比屈折率差Δ１が０．３３％〜０．４６％であり、比屈折率差Δ２が−０．１％以上で０％より小さく、中心コア部直径２ａが１１．８μｍ〜１７．２μｍであり、Ｒａが２．０以上３．０以下である場合に、複数モード伝送が可能となる帯域幅１００ｎｍ以上の波長帯域を実現することができる。
【００９８】
（実施の形態３）
図５７は、本発明の実施の形態３に係る光伝送システムの模式的な構成図である。図５７に示すように、この光伝送システム１００は、光ファイバ１０１と、光送信装置１０２と、光増幅器１０３と、光受信装置１０４とを備えている。
【００９９】
光ファイバ１０１は、光送信装置１０２と光受信装置１０４とを接続する光伝送路である。光ファイバ１０１は、たとえば上記実施の形態１または実施の形態２に係る光ファイバであり、所定の使用波長帯域の光を複数の伝搬モードで伝搬するものである。
【０１００】
光送信装置１０２は、たとえば半導体レーザ素子である信号光源を備え、光ファイバ１０１の複数の伝搬モード(たとえばＬＰ０１モードとＬＰ１１モード)を用いて信号伝送を行うための信号光を出力する。
【０１０１】
光増幅器１０３は、光ファイバ１０１と光ファイバ１０１の間に介挿されている。光増幅器１０３は、光ファイバ１０１の複数の伝搬モードを伝搬する信号光を各伝搬モードごとに増幅することができるように構成されている。なお、各伝搬モードの光のフィールドパターンは、それぞれ異なる。したがって、光増幅器１０３は、信号光の各伝搬モードを個別に、あるいは同時に増幅することができる。なお、光増幅器１０３は、伝送距離（使用される光ファイバ１０１の総距離）によっては設けなくてもよい。
【０１０２】
光受信装置１０４は、光ファイバ１０１を各伝搬モードで伝搬してきた信号光を受信し、信号光を各伝搬モードごとに電気信号に変換する複数の受光素子と、受光素子が変換した電気信号を処理する信号処理装置とを備えている。
【０１０３】
この光伝送システム１００では、複数モードを伝搬することが可能な光ファイバ１０１を用いて、信号光をモード多重伝送する。したがって、光送信装置１０２の送信部および光受信装置１０４の受信部には、各伝搬モードに信号光を結合させるため、あるいは信号光を各伝搬モードに分離して各伝搬モードごとに信号光を受けるためのモード合分波器が備えられている。この光伝送システム１００によれば、伝送容量の大きい光伝送システムを実現することができる。
【０１０４】
（実施の形態４）
図５８は、本発明の実施の形態４に係るＨＦの模式的な断面図である。図５８に示すように、このＨＦ３０は、いわゆるマルチコアＨＦであって、互いに離隔して配置された７個のコア部３１１〜３１７と、コア部３１１〜３１７の外周に位置するクラッド部３２とを備える。コア部３１１は、クラッド部３２のほぼ中心部に配置されており、コア部３１２〜３１７は、コア部３１１を中心として正六角形の頂点にそれぞれ配置されている。また、クラッド部３２は、コア部３１１〜３１７の周囲に周期的に配置された複数の空孔３３を有する。また、空孔３３は、三角格子Ｌ２を形成するように配置されており、各コア部３１１〜３１７を囲むように正六角形状の層を形成している。空孔３３の直径はいずれもｄであり、三角格子Ｌ２の格子定数、すなわち空孔３３の中心間距離はΛである。また、このＨＦ３０においては、各コア部３１１〜３１７は少なくとも５層の空孔に囲まれており、各コア３１１〜３１７の間には空孔３３がそれぞれ４個ずつ存在している。なお、コア部３１１〜３１７とクラッド部３２とは、いずれも屈折率調整用のドーパントが添加されていない純石英ガラスからなる。
【０１０５】
ここで、ＨＦ３０において、Λおよびｄ／Λを所定の値に設定することによって、可視光帯域から通信波長帯域まで（約０．４５μｍ〜１．６５μｍ）の所定の帯域幅１００ｎｍ以上の帯域（使用波長帯域）において、その使用波長帯域の光を複数の伝搬モードで伝搬することができるとともに、その使用波長帯域での各伝搬モードの閉じ込め損失を１ｄＢ／ｋｍ以下とすることができる。その結果、１００ｎｍ以上の広帯域において、低損失でのマルチモード伝送を実現でき、従来よりもさらに大きい伝送容量の光伝送を実現することができる。なお、使用波長帯域は、帯域幅が２００ｎｍ以上であれば好ましく、３００ｎｍ以上、５００ｎｍ以上、または１０００ｎｍ以上であればさらに好ましい。また、ＨＦ３０の曲げ損失が１００ｄＢ／ｍ以下であれば、実用上好ましく使用できる。
【０１０６】
なお、ＨＦ３０における好ましいΛおよびｄ／Λの値は、図２〜図４６を用いて説明した、実施の形態１に係るＨＦ１０における好ましいΛおよびｄ／Λの値と同様に設定できる。
【０１０７】
つぎに、ＨＦ３０の光のクロストークについて説明する。ＨＦ３０のようなマルチコアＨＦの場合は、各コア部３１１〜３１７で伝送される光信号同士の干渉を抑制するために、コア部間の光のクロストークが小さいことが好ましい。また、光のクロストークは、各コア部の有効コア断面積が大きい場合に、より大きくなる。そこで、以下では、ＨＦ３０において、図３２にしめすような、Λ＝１３．５μｍ、ｄ／Λ＝０．６という、比較的有効コア断面積が大きい条件において、光のクロストークを抑制できるコア部間距離の設定について説明する。なお、図３２に示すように、Λ＝１３．５μｍ、ｄ／Λ＝０．６の場合は、たとえばＬＰ０１モードの有効コア断面積は、波長１．５５μｍにおいて１６８．７２μｍ２となる。
【０１０８】
なお、このＨＦ３０では、コア部３１１に関しては、隣接するコア部はコア部３１２〜３１７であり、その数は６である。一方、各コア部３１２〜３１７に関しては、隣接するコア部の数は３であり、残りの３つのコア部は、隣接する３つのコア部よりも大きく離隔している。ここで、コア部間のクロストークは、離間距離が大きくなるにつれて急激に減少するので、隣接するコア部とのクロストークのみを考慮すればよい。
また、ここでは、隣接する２つのコア部間のクロストークを計算するが、コア部３１１は隣接するコア部が６つ、コア部３１２〜３１７は隣接するコア部が３つあるので、それぞれ２つのコア部間のストロークの６倍および３倍の干渉を受けることになる。
【０１０９】
また、このＨＦ３０では、２以上の伝搬モードで光を伝搬するので、各伝搬モード間での光のクロストークを考慮する必要があるが、異種モード間でのクロストークは、同種モード間でのクロストークに比べて小さいので、以下では同種モード間でのクロストークについてのみ説明する。
【０１１０】
また、光のクロストークは、ＨＦ３０の曲げ半径にも依存すると考えられる。そこで、以下では、ＨＦ３０をさまざまの曲げ半径で曲げたときの光のクロストークの計算結果について説明する。
【０１１１】
図５９は、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２モードを伝搬する場合のコア部間における、コア部間の離間距離（コア間距離）と、伝搬モード間の光のクロストークが−３０ｄＢになるＨＦ３０の長さ（伝送距離）との関係を示す図である。図６０〜図６４は、曲げ半径がそれぞれ２０ｍｍ、６０ｍｍ、１００ｍｍ、１４０ｍｍ、１８０ｍｍの場合の、コア間距離と伝送距離との関係を示す図である。なお、図５９〜図６４において、たとえば「ＬＰ０１−ＬＰ０１」とは、隣接するコア部のＬＰ０１モード同士の光のクロストークを意味する。
【０１１２】
ここで、コア間距離は、光の結合が最も大きく、クロストークが最も大きい伝搬モード間に対して、所望のクロストークを実現するように決定しなければならない。そのようにすると、他の伝搬モード間でのクロストークは所望の値を満たすこととなる。図５９〜図６４に示す場合は、ＬＰ１１モード同士の光の結合が大きい。そのため、たとえば曲げ半径が２０ｍｍの場合に、伝送距離１００００ｋｍ（１．０Ｅ＋０４ｋｍ）でのＬＰ１１モード同士のクロストークを−３０ｄＢにするために、コア間距離を６９μｍにすればよく、コア間距離を６９μｍ以上にすると、伝送距離１００００ｋｍでのクロストークが−３０ｄＢ以下となる。なお、伝送距離が太平洋横断の距離である１００００ｋｍであれば、十分に遠距離まで光信号を伝送できる距離であり、好ましい。
【０１１３】
図６５は、ＨＦ３０の曲げ半径と、伝送距離１００００ｋｍでのＬＰ１１モード同士のクロストークが−３０ｄＢとなるコア間距離との関係を示す図である。図６５に示すように、ＨＦ３０において、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードの２モードを伝搬する場合に、伝送距離１００００ｋｍでの光のクロストークを−３０ｄＢ以下にしたい場合は、図６５に示した値以上のコア間距離に設定すればよい。
【０１１４】
ただし、ＨＦ３０の各コア部３１１〜３１７は、互いに共通の空孔３３に囲まれているので、隣接するコア部との離隔距離は、空孔３３の中心間距離であるΛの整数倍となる。したがって、図６５に示した値以上であり、かつΛの整数倍であるコア間距離とすることが好ましい。
【０１１５】
また、図６５に示すように、このＨＦ３０は、曲げ半径が２０ｍｍ〜１８０ｍｍの範囲であれば、クロストークが−３０ｄＢとなるコア間距離が、曲げ半径にあまり依存しないので好ましい。なお、曲げ半径が１８０ｍｍより大きい場合は、クロストークが−３０ｄＢとなるコア間距離の曲げ半径依存性はより少なくなることは明らかである。
【０１１６】
つぎに、隣接するコア部が６つあり、２つのコア部間のストロークの６倍の干渉を受ける場合の、光ファイバ３０の中心に位置するコア部３１１について、コア間距離が７０μｍ、曲げ半径が１４０ｍｍの場合を仮定して、コア間距離と伝送距離の関係を調査した。その結果を図６６に示す。図６６に示すように、クロストークが−３０ｄＢとなる伝送距離は５０００ｋｍ以上となり、大西洋横断レベルの伝送距離を低クロストークで伝送できる。
また、中心に位置するコア部３１１において、太平洋横断の距離である１００００ｋｍ以上をクロストーク−３０ｄＢ以下で伝送するためには、コア間距離を７５μｍ程度にすればよい。
【０１１７】
なお、本実施の形態４に係るＨＦ３０は、コア部の数が７個であるが、コア部の数は特に限定されない。たとえば、ＨＦの断面にコア部を六方細密状に配置する場合、ＨＦ３０においてコア部３１２〜３１７の外側にさらに１２個のコア部を配置して、１９個のコア部を備えるＨＦを構成してもよい。
【０１１８】
（実施の形態５）
図６７は、本発明の実施の形態５に係る光伝送システムの模式的な構成図である。図６７に示すように、この光伝送システム２００は、光送信装置２２０と、光送信装置２２０に接続した光増幅部２３０と、光増幅部２３０に接続した、実施の形態４に係るＨＦ３０と、ＨＦ３０に接続した光増幅部２３０と、光増幅部２３０に接続した光受信装置２４０とを備えている。
【０１１９】
この光伝送システム２００の構成及び作用を説明する。
光送信装置２２０は、半導体レーザなどの光源を有する複数の光送信器（ＴＸ）２２１、２２２を備えている。光送信器２２１はＬＰ０１モード伝送用の波長分割多重（Wavelength  Division  Multiplexing：ＷＤＭ）信号光を出力するものである。光送信器２２２はＬＰ１１モード伝送用のＷＤＭ信号光を出力するものである。ＷＤＭ信号光はたとえばＩＴＵ−Ｔで規定される波長グリッドに割り当てられた複数の信号光によって構成される。ＷＤＭ信号光を構成する信号光は、たとえば１００ｎｍ以上の広波長帯域にわたって配置されている。
【０１２０】
光増幅部２３０は、複数の光増幅器２３１、２３２を備えている。光増幅器２３１は、光送信器２２１から出力されたＬＰ０１モード伝送用のＷＤＭ信号光を増幅するように構成されている。光増幅器２３２は、光送信器２２２から出力されたＬＰ１１モード伝送用のＷＤＭ信号光を増幅するように構成されている。光増幅器２３１、２３２は光ファイバ増幅器や半導体光増幅器で構成される。
【０１２１】
ＨＦ３０には、光増幅器２３１から出力されたＬＰ０１モード伝送用のＷＤＭ信号光、および、光増幅器２３２から出力されたＬＰ１１モード伝送用のＷＤＭ信号光が、各コア部３１１〜３１７に入力される。ＬＰ０１モード伝送用のＷＤＭ信号光は各コア部３１１〜３１７のＬＰ０１モードに結合するように入力され、ＬＰ１１モード伝送用のＷＤＭ信号光はＬＰ１１モードに結合するように入力される。ＨＦ３０に対するＷＤＭ信号光の入力は、たとえば光ファイバを束ねて構成した光ファイババンドルによって実現することができる。ＨＦ３０は、入力された各ＷＤＭ信号光をそれぞれＬＰ０１モード、ＬＰ１１モードで伝送する。
【０１２２】
ＨＦ３０の出力側に接続された光増幅部２３０も、複数の光増幅器２３１、２３２を備えている。光増幅器２３１は、ＨＦ３０を伝送してきたＬＰ０１モードのＷＤＭ信号光を増幅するように構成されている。光増幅器２３２は、ＨＦ３０を伝送してきたＬＰ１１モード伝送用のＷＤＭ信号光を増幅するように構成されている。なお、ＨＦ３０から出力されたＷＤＭ信号光の各光増幅器２３１、２３２への入力も、たとえば光ファイババンドルによって実現することができる。
【０１２３】
光受信装置２４０は、受光した光を電気信号に変換するフォトダイオードなどの受光素子を有する複数の光受信器（ＲＸ）２４１、２４２を備えている。光受信器２４１はＨＦ３０をＬＰ０１モードで伝送してきたＷＤＭ信号光を受信するためのものである。光受信器２４２はＨＦ３０をＬＰ１１モードで伝送してきたＷＤＭ信号光を受信するためのものである。光受信器２４１、２４２によって受光されたＷＤＭ信号光は、電気信号に変換される。電気信号は光受信器２４１、２４２に接続された所定の信号処理装置によって処理される。
【０１２４】
この光伝送システム２００では、２モードを伝搬することが可能なマルチコア型のＨＦ３０を用いて、広帯域のＷＤＭ信号光を、空間多重およびモード多重伝送する。光伝送システム２００によれば、広帯域での波長多重、空間多重およびモード多重伝送を実現できるので、きわめて伝送容量の大きい光伝送システムを実現することができる。
【０１２５】
（実施の形態６）
図６８は、実施の形態６に係る光伝送システムの模式的な構成図である。図６８に示すように、この光伝送システム３００は、図６７に示す光送信装置２２０と光受信装置２４０との間に、複数のＨＦ３０と、複数のマルチコア光増幅器３３０とが交互に接続された構成を有している。
【０１２６】
マルチコア光増幅器３３０は、ＨＦ３０によって伝送された信号光を光増幅してその伝送損失を補償するものである。マルチコア光増幅器３３０は、たとえばエルビウム添加光ファイバ増幅器やラマン増幅器などの光ファイバ増幅器の増幅用光ファイバをマルチコア光ファイバで構成したものを用いることができる。この増幅用マルチコア光ファイバの各コア部は、モード多重されたＷＤＭ信号光を増幅できるように構成されている。または、マルチコア光増幅器３３０は、ＨＦ３０の各コア部を伝送してきたＷＤＭ信号光を光ファイババンドル等で１本の光ファイバに合波し、それを１つのコア部を有する増幅用光ファイバを用いた光ファイバ増幅器で増幅する構成としてもよい。また、マルチコア光増幅器３３０は半導体光増幅器で構成してもよい。
【０１２７】
この光伝送システム３００は、光中継器としてのマルチコア光増幅器３３０によってＨＦ３０を多段接続しているので、より長距離の光伝送を実現するのに好適である。
【０１２８】
（実施の形態７）
図６９は、実施の形態７に係る光伝送システムの模式的な構成図である。図６９に示すように、この光伝送システム４００は、図６７に示す光送信装置２２０と光受信装置２４０との間に、複数のＨＦ３０と、複数のマルチコア光増幅器４３０とが交互に接続された構成を有している。
【０１２９】
マルチコア光増幅器４３０は、光コネクタ４３１と、光増幅部４３２と、光コネクタ４３３とを備えている。光増幅部４３２は、たとえば希土類添加光ファイバ増幅器やラマン増幅器などの光ファイバ増幅器の増幅用光ファイバをマルチコア光ファイバで構成した３つの光ファイバ増幅器を備えている。各光ファイバ増幅器の増幅用マルチコア光ファイバは、それぞれＳバンド（１．４６μｍ〜１．５３μｍ）、Ｃバンド（１．５３μｍ〜１．５６５μｍ）、Ｌバンド（１．５６５μｍ〜１．６２５μｍ）の、モード多重されたＷＤＭ信号光をそれぞれ増幅することができるように構成されている。光コネクタ４３１は、ＨＦ３０を伝送してきた信号光をＳバンド、Ｃバンド、Ｌバンドごとに、光増幅部４３２の各バンド用の光ファイバ増幅器に入力させるように構成されている。光コネクタ４３３は、光増幅部４３２の各光ファイバ増幅器で増幅された各バンドのＷＤＭ信号光を、ＷＤＭ信号光ごとに対応するＨＦ３０のコア部に入力させるように構成されている。
【０１３０】
この光伝送システム４００では、２モードを伝搬することが可能なマルチコア型のＨＦ３０を用いて、広帯域のＷＤＭ信号光を、空間多重およびモード多重伝送する。光伝送システム４００によれば、広帯域での波長多重、空間多重およびモード多重伝送を実現できるので、きわめて伝送容量の大きい光伝送システムを実現することができる。また、この光伝送システム４００では、ＷＤＭ信号光を３つのバンドに分割して、分割したＷＤＭ信号光を各バンドの増幅に適した光増幅器で増幅するようにしているので、より伝送品質のよい光伝送システムを実現することができる。
【０１３１】
なお、上記実施の形態では、ＨＦは三角格子型の空孔構造を有し、ソリッド型の光ファイバはＷ型の屈折率分布を有するが、本発明はこれらに限られず、他の種類の空孔構造のＨＦや、単峰型、階段型、セグメントコア型、Ｗ+サイドコア型、トレンチ型、リング型またはリングとディプレスト層、階段型、またはサイドコアとの組み合わせなどの他の屈折率分布のソリッド型の光ファイバにも適用できる。すなわち、帯域幅１００ｎｍ以上の使用波長帯域の光を複数の伝搬モードで伝搬するとともに、使用波長帯域での各伝搬モードの閉じ込め損失が１ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバであれば、本発明の効果を奏することとなる。
【０１３２】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
以上のように、本発明に係る光ファイバおよび光伝送システムは、光通信の用途に利用して好適なものである。
【符号の説明】
【０１３４】
１０、３０  ＨＦ
１１、２１、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６、３１７  コア部
１２、２２、３２  クラッド部
１３、３３  空孔
２０、１０１  光ファイバ
１００、２００、３００、４００  光伝送システム
１０２、２２０  光送信装置
１０３  光増幅器
１０４  光受信装置
２１１  中心コア部
２１２  外周コア部
２２１、２２２  光送信器
２３０  光増幅部
２３１、２３２  光増幅器
２４０  光受信装置
２４１、２４２  光受信器
３３０、４３０  マルチコア光増幅器
４３１、４３３  光コネクタ
４３２  光増幅部
Ｌ１、Ｌ２  三角格子
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３  領域
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【国際調査報告】
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