(57)【要約】      （修正有）【課題】、零波長分散を長波長化すると同時にＯバンドで単一モード動作とＳＭＦ以上のＭＦＤを実現可能な光ファイバ及び光伝送システムを提供する。【解決手段】光ファイバは、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上であり、カットオフ波長が１．２６μｍ以下であり、零分散波長が１．３１μｍから１．４１μｍの範囲内であり、かつ零分散波長λ０とモードフィールド径２Ｗが2018021999.tif 000007なる関係を満たす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心軸から半径方向に距離ａまでの第１コア領域、距離ａから距離ａ１（ａ１＞ａ）までの第２コア領域、距離ａ１から距離ａ２（ａ２＞ａ１）までのトレンチ領域、及び距離ａ２より外側にクラッド領域を有し、
前記クラッド領域に対する前記第１コア領域、前記第２コア領域及び前記トレンチ領域の比屈折率差をΔ、Δ１及びΔ２としたときΔ＞Δ１＞０＞Δ２であって、
波長１．３１μmにおけるモードフィールド径が８．６μm以上であり、カットオフ波長が１．２６μm以下であり、零分散波長が１．３１μｍから１．４１μmの範囲内であり、かつ零分散波長λ０とモードフィールド径２Ｗが
【数１】
2018021999.tif 000006
なる関係を満たすことを特徴とする、単一モード光ファイバ。
【請求項２】
前記第１コア領域は、横軸をａ、縦軸をΔとしたとき、
Ａ０１（１．００，０．９５）
Ａ０２（１．００，０．３８）
Ａ０３（３．００，０．３０）
Ａ０４（３．８４，０．３０）
Ａ０５（３．００，０．３６）
Ａ０６（２．５０，０．４１）
Ａ０７（１．７５，０．５１）
Ａ０８（１．５０，０．６０）
Ａ０９（１．２６，０．７５）
の範囲にあり、
前記第２コア領域は、横軸をａ、縦軸をａ１／ａとしたとき、
Ｂ０１（１．００，８．００）
Ｂ０２（１．００，４．００）
Ｂ０３（１．２３，３．２１）
Ｂ０４（１．４９，２．６６）
Ｂ０５（１．７４，２．２５）
Ｂ０６（２．００，２．０１）
Ｂ０７（２．４７，１．７４）
Ｂ０８（３．００，１．５５）
Ｂ０９（３．００，３．３１）
Ｂ１０（２．５２，３．９５）
Ｂ１１（１．７６，５．４６）
Ｂ１２（１．５１，６．００）
Ｂ１３（１．１３，６．７７）
横軸をモードフィールド径を２ａ１で除した値、縦軸をΔ１としたとき、
Ｃ０１（０．４００，０．０８７）
Ｃ０２（０．４，−０．０４６）
Ｃ０３（０．５５１，−０．０４１）
Ｃ０４（０．８８３，０．０４１）
Ｃ０５（１．０７８，０．１６８）
Ｃ０６（１．２００，０．２０５）
Ｃ０７（１．２００，０．３１０）
Ｃ０８（１．０７８，０．３１０）
Ｃ０９（０．８６２，０．２６２）
Ｃ１０（０．６２１，０．２１０）
Ｃ１１（０．４７８，０．１６７）
の範囲にあり、
前記トレンチ領域は、横軸をΔ、縦軸をΔ２／Δとしたとき、
Ｄ０１（０．３００，−０．７８）
Ｄ０２（０．３００，−３．６４）
Ｄ０３（０．４２６，−２．６９）
Ｄ０４（０．５４８，−２．０８）
Ｄ０５（０．８４８，−１．２３）
Ｄ０６（０．９２２，−０．６５）
Ｄ０７（０．９４３，−０．２０）
Ｄ０８（０．５５２，−０．４１）
Ｄ０９（０．４３６，−０．５７）
の範囲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３】
前記第２コア領域が距離ａから距離ａｘ（ａ１＞ａｘ＞ａ）までの領域と距離ａｘから距離ａ２までの領域に分かれており、
前記第２コア領域の比屈折率差Δ１が距離ａから距離ａｘまでの領域の比屈折率差であり、距離ａｘから距離ａ１までの領域の屈折率が前記クラッド領域の屈折率と同じであり、
前記第１コア領域は、横軸をａ、縦軸をΔとしたとき、
Ａ３１（１．００，０．８９３）
Ａ３２（１．００，０．３００）
Ａ３３（４．００，０．３００）
Ａ３４（４．００，０．３３６）
Ａ３５（３．５０，０．３７２）
Ａ３６（３．０２，０．４０８）
Ａ３７（２．７２，０．４２２）
Ａ３８（２．００，０．４７２）
Ａ３９（１．７２，０．５２３）
Ａ４０（１．５０，０．５６６）
Ａ４１（１．２６，０．７１４）
の範囲にあり、
前記第２コア領域は、横軸をａ、縦軸をａｘ／ａとしたとき、
Ｂ３１（１．００，６．００）
Ｂ３２（１．００，０．３８）
Ｂ３３（１．２４，２．９４）
Ｂ３４（１．８５，１．８６）
Ｂ３５（３．２５，１．０７）
Ｂ３６（３．５０，１．００）
Ｂ３７（４．００，１．００）
Ｂ３８（３．８６，１．３６）
Ｂ３９（１．７６，３．４４）
Ｂ４０（１．４５，４．１４）
Ｂ４１（１．２５，４．７２）
横軸をΔ、縦軸をΔ１／Δとしたとき、
Ｅ３１（０．３００，１．０００）
Ｅ３２（０．３０４，０．３０８）
Ｅ３３（０．３３０，０．２００）
Ｅ３４（０．８８５，０．２００）
Ｅ３５（０．７００，０．３１５）
Ｅ３６（０．６００，０．４１３）
Ｅ３７（０．４００，０．７８７）
の範囲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４】
前記クラッド領域に複数の前記同心軸が存在することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ。
【請求項５】
波長１．２６〜１．３６μｍの波長範囲の複数の波長の光信号を出力する光送信機と、
前記波長範囲の光信号を受信する光受信機と、
前記光送信機と前記光受信機とを接続する、前記波長範囲で波長分散が−１２〜＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる請求項１から４のいずれかに記載の光ファイバと、
を備える光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光通信設備およびデータセンタ等での端末間の通信に供する光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信サービスの多様化に伴いデータセンタにおける光通信端末が急速に普及している。データセンタでは端末が安価となるマルチモードファイバが多く使用されているが、マルチモードファイバの伝送速度および伝送距離はそれぞれ１００Ｇｂｉｔ／ｓ以下および１００ｍ以下に制限される。最近では１００Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速伝送の需要やデータセンタ間での通信設備の敷設等による伝送距離の長延化の需要が高まっており、単一モードファイバ（ＳＭＦ）に対応した１００Ｇｂｉｔ／ｓ以上の端末が開発、導入されている。ＳＭＦに対応した端末は波長分散の影響が小さい１．３１μｍ帯で４波の光波を波長分割多重（ＷＤＭ）するものが一般的に使用される。更に高速伝送への需要に対応するため、最近では１．３１μｍ帯で８波多重するとともに、多値変調を用いて４００Ｇｂｉｔ／ｓ伝送を行うものについても、議論が進められている。
【０００３】
１波あたりのボーレートは小型化や消費電力の観点で２５Ｇｂｉｔ／ｓ程度となっており、より高速な伝送速度を実現するためには、Ｏバンド（波長１２６０〜１３６０ｎｍ）でＷＤＭの波長数を増やすことが検討されている。一方で低コストで受信機を構成するため、波長分散に対する分散補償は行わず、ＳＭＦの波長分散によるペナルティを考慮し、波長分散が小さい波長帯に限定して波長多重を行う。ここで変調方式によるチャープを考慮すると、光ファイバの波長分散が負の領域では信号パルスの圧縮効果を生じ、波長分散に対する耐力を大幅に大きくできることが知られている。しかしながらＳＭＦの零分散波長は１．３〜１．３２４μｍの範囲内に規定されており、Ｏバンドで負の波長分散を得ることができない。そのため１００Ｇｂｉｔ／ｓ、４００Ｇｂｉｔ／ｓいずれの伝送方式においても、使用できる波長はＳＭＦの波長分散を考慮し１．２７５〜１．３１μｍ帯に限定される。
【０００４】
波長分散を制御した単一モード光ファイバは、１．５５μｍ帯での波長分散を制御した分散シフトファイバ（非特許文献１）や中分散ファイバ（特許文献１、非特許文献２）が知られており、これらの光ファイバは零分散波長が１．４μｍよりも長波長側であることから、Ｏバンドで負の波長分散を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５２７９９８０号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】川上ら、“光ファイバとファイバ形デバイス”、培風館、１９９６年７月
【非特許文献２】松尾ら、“分散スロープ低減型Ａｅｆｆ拡大中分散ファイバ”、信学技報、ＯＣＳ２００２−３２、ｐｐ。７−１１、２００２年６月
【非特許文献３】Ｔ．  Ｔａｎａｋａ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｏｆ  ４００ＧｂＥ  ＤＭＴ”，  ＩＥＥＥ  ８０２．３ｂｓ  ４００ＧｂＥ  Ｔａｓｋ  ｆｏｒｃｅ，  Ｆｅｂ．  ２０１５．
【非特許文献４】Ｔ．  Ｍａｔｓｕｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ａｎｄ  ｌｏｗ−ｂｅｎｄｉｎｇ−ｌｏｓｓ  ｈｏｌｅ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ＭＰＩ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  ｖｏｌ．  ２９，  Ｎｏ．  １７，  ｐｐ．  ２４９９−２５０５，  Ｓｅｐ．  ２０１１．
【非特許文献５】五藤ら、“空孔構造を用いたクロストーク抑制の検討”、信学総大、Ｂ−１３−２４、２０１５年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した分散シフトファイバは１．５５μｍ帯での波長分散を低減することを目的としており、ＳＭＦに比べて損失が高く、モードフィールド径（ＭＦＤ）も小さくなるためＳＭＦとの接続損失も大きくなるという課題があった。また特許文献１に記載の光ファイバについても、分散シフトファイバとの整合性を前提としており、ＳＭＦとの接続で損失が生じるといった課題があった。非特許文献２では零分散波長を１．４〜１．５μｍにしつつ１．５５μｍ帯での実効断面積を拡大していることからＳＭＦとの接続損失は低減されることが期待できるが、カットオフ波長が１．４μｍ以上でありＯバンドでの伝送に適さないという課題があった。したがって先行文献の技術では、零分散波長をＳＭＦより長波長にしつつ、Ｏバンドで単一モード動作を維持しながら良好な接続特性を実現できないため、Ｏバンドでの波長多重数の拡大と接続特性の改善を両立できないという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、零波長分散を長波長化すると同時にＯバンドで単一モード動作とＳＭＦ以上のＭＦＤを実現可能な光ファイバ及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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の光ファイバは、
同心軸から半径方向に距離ａまでの第１コア領域、距離ａから距離ａ１（ａ１＞ａ）までの第２コア領域、距離ａ１から距離ａ２（ａ２＞ａ１）までのトレンチ領域、及び距離ａ２より外側にクラッド領域を有し、
前記クラッド領域に対する前記第１コア領域、前記第２コア領域及び前記トレンチ領域の比屈折率差をΔ、Δ１及びΔ２としたときΔ＞Δ１＞０＞Δ２であって、
波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上であり、カットオフ波長が１．２６μｍ以下であり、零分散波長が１．３１μｍから１．４μｍの範囲内であり、かつ零分散波長λ０とモードフィールド径２Ｗが
【数１】
2018021999.tif 000002
なる関係を満たす構造とした。
【００１０】
具体的には、本発明に係る第１の光ファイバは、
前記第１コア領域は、横軸をａ、縦軸をΔとしたとき、
Ａ０１（１．００，０．９５）
Ａ０２（１．００，０．３８）
Ａ０３（３．００，０．３０）
Ａ０４（３．８４，０．３０）
Ａ０５（３．００，０．３６）
Ａ０６（２．５０，０．４１）
Ａ０７（１．７５，０．５１）
Ａ０８（１．５０，０．６０）
Ａ０９（１．２６，０．７５）
の範囲にあり、
前記第２コア領域は、横軸をａ、縦軸をａ１／ａとしたとき、
Ｂ０１（１．００，８．００）
Ｂ０２（１．００，４．００）
Ｂ０３（１．２３，３．２１）
Ｂ０４（１．４９，２．６６）
Ｂ０５（１．７４，２．２５）
Ｂ０６（２．００，２．０１）
Ｂ０７（２．４７，１．７４）
Ｂ０８（３．００，１．５５）
Ｂ０９（３．００，３．３１）
Ｂ１０（２．５２，３．９５）
Ｂ１１（１．７６，５．４６）
Ｂ１２（１．５１，６．００）
Ｂ１３（１．１３，６．７７）
横軸をモードフィールド径を２ａ１で除した値、縦軸をΔ１としたとき、
Ｃ０１（０．４００，０．０８７）
Ｃ０２（０．４，−０．０４６）
Ｃ０３（０．５５１，−０．０４１）
Ｃ０４（０．８８３，０．０４１）
Ｃ０５（１．０７８，０．１６８）
Ｃ０６（１．２００，０．２０５）
Ｃ０７（１．２００，０．３１０）
Ｃ０８（１．０７８，０．３１０）
Ｃ０９（０．８６２，０．２６２）
Ｃ１０（０．６２１，０．２１０）
Ｃ１１（０．４７８，０．１６７）
の範囲にあり、
前記トレンチ領域は、横軸をΔ、縦軸をΔ２／Δとしたとき、
Ｄ０１（０．３００，−０．７８）
Ｄ０２（０．３００，−３．６４）
Ｄ０３（０．４２６，−２．６９）
Ｄ０４（０．５４８，−２．０８）
Ｄ０５（０．８４８，−１．２３）
Ｄ０６（０．９２２，−０．６５）
Ｄ０７（０．９４３，−０．２０）
Ｄ０８（０．５５２，−０．４１）
Ｄ０９（０．４３６，−０．５７）
の範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る第２の光ファイバは、
前記第２コア領域が距離ａから距離ａｘ（ａ１＞ａｘ＞ａ）までの領域と距離ａｘから距離ａ２までの領域に分かれており、
前記第２コア領域の比屈折率差Δ１が距離ａから距離ａｘまでの領域の比屈折率差であり、距離ａｘから距離ａ１までの領域の屈折率が前記クラッド領域の屈折率と同じであり、
前記第１コア領域は、横軸をａ、縦軸をΔとしたとき、
Ａ３１（１．００，０．８９３）
Ａ３２（１．００，０．３００）
Ａ３３（４．００，０．３００）
Ａ３４（４．００，０．３３６）
Ａ３５（３．５０，０．３７２）
Ａ３６（３．０２，０．４０８）
Ａ３７（２．７２，０．４２２）
Ａ３８（２．００，０．４７２）
Ａ３９（１．７２，０．５２３）
Ａ４０（１．５０，０．５６６）
Ａ４１（１．２６，０．７１４）
の範囲にあり、
前記第２コア領域は、横軸をａ、縦軸をａｘ／ａとしたとき、
Ｂ３１（１．００，６．００）
Ｂ３２（１．００，０．３８）
Ｂ３３（１．２４，２．９４）
Ｂ３４（１．８５，１．８６）
Ｂ３５（３．２５，１．０７）
Ｂ３６（３．５０，１．００）
Ｂ３７（４．００，１．００）
Ｂ３８（３．８６，１．３６）
Ｂ３９（１．７６，３．４４）
Ｂ４０（１．４５，４．１４）
Ｂ４１（１．２５，４．７２）
横軸をΔ、縦軸をΔ１／Δとしたとき、
Ｅ３１（０．３００，１．０００）
Ｅ３２（０．３０４，０．３０８）
Ｅ３３（０．３３０，０．２００）
Ｅ３４（０．８８５，０．２００）
Ｅ３５（０．７００，０．３１５）
Ｅ３６（０．６００，０．４１３）
Ｅ３７（０．４００，０．７８７）
の範囲であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る第３の光ファイバは、前記クラッド領域に複数の前記同心軸が存在することを特徴とする。第３の光ファイバは、マルチコアファイバであって、各コアが第１の光ファイバのコア構造又は第２の光ファイバのコア構造としたものである。
【００１３】
第１の光ファイバ〜第３の光ファイバは、コアの構造のパラメータを上記範囲に限定することで、波長１．３１μｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ以上であり、カットオフ波長が１．２６μｍ以下であり、零分散波長が１．３１μｍから１．４μｍの範囲内であり、かつ零分散波長λ０とモードフィールド径２Ｗが数１なる関係を満たすことができる。従って、本発明に係る光ファイバは、零波長分散を長波長化すると同時にＯバンドで単一モード動作とＳＭＦ以上のＭＦＤを実現可能な光ファイバを提供することができる。
【００１４】
本発明に係る光伝送システムは、
波長１．２６〜１．３６μｍの波長範囲の複数の波長の光信号を出力する光送信機と、
前記波長範囲の光信号を受信する光受信機と、
前記光送信機と前記光受信機とを接続する、前記波長範囲で波長分散が−１２〜＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる前記光ファイバと、
を備える。
このため、本発明は、零波長分散を長波長化すると同時にＯバンドで単一モード動作とＳＭＦ以上のＭＦＤを実現可能な光伝送システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、零波長分散を長波長化すると同時にＯバンドで単一モード動作とＳＭＦ以上のＭＦＤを実現可能な光ファイバ及び光伝送システムを提供することができ、Ｏバンドでの波長多重数の拡大と接続特性の改善を両立を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る光伝送システムを説明する図である。
【図２】単一モード光ファイバに係る波長分散と分散ペナルティの関係を表す特性図である。
【図３】単一モード光ファイバに係る波長分散と分散ペナルティの関係を表す特性図である。
【図４】単一モード光ファイバに係る波長分散と零分散波長の関係を表す特性図である。
【図５】従来の単一モード光ファイバにおけるＭＦＤと零分散波長の関係を表す特性図である。
【図６】本発明に係る単一モード光ファイバの構造例を表す構成図である。
【図７】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤと零分散波長の関係を表す特性図である。
【図８】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上の構造条件を表す特性図である。
【図９】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上の構造条件を表す特性図である。
【図１０】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上の構造条件を表す特性図である。
【図１１】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上の構造条件を表す特性図である。
【図１２】本発明に係る単一モード光ファイバの設計の一例を表す図である。
【図１３】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤと波長分散の波長依存性の一例を表す特性図である。
【図１４】本発明に係る単一モード光ファイバの構造例を表す構成図である。
【図１５】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤと零分散波長の関係を表す特性図である。
【図１６】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤと零分散波長の関係を表す特性図である。
【図１７】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上の構造条件を表す特性図である。
【図１８】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上の構造条件を表す特性図である。
【図１９】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上の構造条件を表す特性図である。
【図２０】本発明に係る単一モード光ファイバの設計の一例を表す図である。
【図２１】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤと波長分散の波長依存性の一例を表す特性図である。
【図２２】本発明に係る単一モード光ファイバの構造例を表す図である。
【図２３】本発明に係る単一モード光ファイバのＭＦＤと零分散波長の関係を表す特性図である。
【図２４】本発明に係るマルチコア型単一モード光ファイバの構造例を表す構成図である。
【図２５】本発明に係るマルチコア型単一モード光ファイバの構造例を表す構成図である。
【図２６】本発明に係るマルチコア型単一モード光ファイバのコア構造の設計例を表す図である。
【図２７】本発明に係るマルチコア型単一モード光ファイバのコア間クロストークを表す特性図である。
【図２８】本発明に係るマルチコア型単一モード光ファイバのコア間漏洩損失を表す特性図である。
【図２９】本発明に係るマルチコア型単一モード光ファイバのＭＦＤとクラッド径の関係を表す特性図である。
【図３０】本発明に係る光伝送システムを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。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。
【００１８】
図１は、本実施形態の単一モード光ファイバを用いた光伝送システムの一例である。Ｏバンド（波長１．２６〜１．３６μｍ）で複数の波長に対応する光源および変調器と受光器を用い、波長分割多重により伝送容量を拡大して伝送する。ここで変調には光源に直接電気信号を印加する直接変調（ＤＭＬ）と光源とは別に変調器を挿入する外部変調（ＥＭＬ）があり、ＥＭＬでは小型かつ低消費電力であるＥＡ変調器が一般的に用いられ、いずれも正のチャープを有する。ＤＭＬは安価かつ小型に装置を構成できるが、チャープパラメータが大きく分散ペナルティが顕著となる。ＥＭＬはチャープパラメータが小さく高速・長距離伝送に適するが、装置品数が増えコスト増加の要因となる。ここではＤＭＬとＥＭＬの両方を想定し、光源・変調器の正のチャープを活用し、光ファイバで負の波長分散となる波長帯で信号伝送を行う事により分散ペナルティを大幅に改善し、高速・長距離伝送を実現する。
【００１９】
図２〜図４に、波長分散と分散ペナルティの関係を示す。図２および図３はそれぞれ伝送距離が１０ｋｍおよび４０ｋｍであり、実線および破線はそれぞれＤＭＬ、ＥＭＬに対応する。ここでＤＭＬとＥＭＬのチャープパラメータＣｐは、非特許文献３よりそれぞれ３．５、１．０とした。１０ｋｍ長での伝送を考えた場合、分散ペナルティを０．４ｄＢ以下とするためには、ＤＭＬでは光ファイバの波長分散は−１２．３〜＋０．６ｐｓ／ｎｍ・ｋｍの範囲内である必要があり、ＥＭＬでは＋２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である必要があることがわかる。また４０ｋｍ長での伝送では、ＤＭＬでは−３〜０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ、ＥＭＬでは−６〜＋０．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍである必要がある。
【００２０】
したがって正の波長分散領域では、ＤＭＬ、ＥＭＬいずれを用いても１０ｋｍ以上の伝送距離になじまず、零分散波長以下の波長帯を用いる必要があることがわかる。そのため実用化されている１００ＧｂＥおよび議論が進められている４００ＧｂＥでは、一般的なＳＭＦの零分散波長を考慮し、ＷＤＭ伝送における波長帯の上限は１．３１μｍ以下とし、伝送距離も１０ｋｍ以下としている。なお波長帯の下限は１００ＧｂＥでは１．２９５μｍ、４００ＧｂＥでは１．２７５μｍとしている。
【００２１】
図４に波長１．２７５μｍの波長分散に対応する零分散波長を示す。ここで一般的なＳＭＦでは零分散スロープが０。０９２ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍ以下であることを考慮し、零分散スロープを０。０９２ｐｓ／ｎｍ２・ｋｍとして計算した。波長１．２７５μｍ以上でＷＤＭ伝送を行うためには、ＤＭＬで１０ｋｍ以上の伝送を行う場合（波長分散が−１２．３〜＋０．６ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ）、零分散波長は１．４１μｍ以下である必要があり、同様にＥＭＬで４０ｋｍ以上の伝送を行う場合（波長分散が−６〜＋０．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ）、零分散波長は１．３４μｍ以下である必要がある。零分散波長を１．４１μｍあるいは１．３４μｍまで長波長化できれば、ＷＤＭ伝送に使用できる波長帯はそれぞれ１３５ｎｍ（波長多重数２７）、６５ｎｍ（波長多重数１３）となり、現状の４波／８波のＷＤＭから波長多重数を飛躍的に拡張することができる。
【００２２】
図５に、一般的な単一モード光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）と零分散波長との関係を示す。非特許文献１でも示されるようにカットオフ波長が低いほど零分散波長を長波長化できる。しかしカットオフ波長の短波長化は曲げ損失の低減とトレードオフである。ここでケーブル化および敷設を考慮し、国際標準ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６５２で規定される曲げ損失条件（０．１ｄＢ／１００ｔｕｒｎｓ以下、波長１．６２５μｍ、曲げ半径３０ｍｍ）とすると、モードフィールド径と零分散波長の関係は
【数１Ａ】
2018021999.tif 000003
であった。更に接続損失を考慮しＭＦＤは波長１．３１μｍで８．６μｍ以上とされており、単一モード動作の確保からカットオフ波長は１．２６μｍ以下とされている。これらの条件を加味すると、一般的な単一モード光ファイバでは、零分散波長はＭＦＤ８．６μｍで１．３３μｍ以下に、９．２μｍでは１．３１μｍ以下に制限され、数１Ａに示される零分散波長以上に零分散波長の長波長化とＭＦＤの拡大は両立することはできない。
【００２３】
一方、本実施形態の単一モード光ファイバは、（数１Ａ）を超えるモードフィールド径および零分散波長を実現しつつ、単一モード動作とケーブル化・敷設に適した曲げ損失特性も両立できる光ファイバとすることで、Ｏバンド帯における波長多重数の拡張による伝送容量の拡大と既存ＳＭＦと同等以上の接続特性を実現することができた。
【００２４】
本実施形態の単一モード光ファイバの具体的な実施例を以下に詳述する。
【００２５】
（実施例１）第１の光ファイバ
図６は、本実施例の単一モード光ファイバに係る屈折率分布の構造である。本実施例の光ファイバは光ファイバの中心から半径ｒ方向に沿って、第１コア領域（ｒ≦ａ）、第２コア領域（ａ＜ｒ≦ａ１）、トレンチ領域（ａ１＜ｒ≦ａ２）、クラッド領域（ｒ＞ａ２）となっており、屈折率について第１コア領域はクラッド領域よりも大きく、第２コア領域は、クラッド領域よりも高く第１コア領域よりも低く、トレンチ領域はクラッドよりも低い。ＭＦＤおよび波長分散特性は主としてファイバの中心付近の屈折率分布の影響が大きいため、第１コア領域と第２コア領域の構造を適切に選ぶことで、任意に設計することができる。またカットオフ波長と曲げ損失は光波の閉じ込め効果に大きく依存するため、トレンチ領域の位置や屈折率の低さを適切に選ぶことで、任意に設計することができる。
【００２６】
なお実際の光ファイバ製造では、図６（ａ）のように矩形状の屈折率分布を得ることは難しく、特に屈折率の高い領域は図６（ｂ）のようになだらかに変化することが知られている。この場合でも屈折率の最大値とコア半径が矩形状の場合と等価に扱える構造を選ぶことで、同等の特性を得ることができる。
【００２７】
なお図６に示した構造は一例であり、上述した光ファイバ構造を有する光ファイバであれば同じ効果を得ることができる。
【００２８】
ここで波長１．２６μｍ以下のカットオフ波長と、通信バンド全域（波長１．２６〜１．６２５μｍ）での十分な曲げ損失を得るため、基本モードと第１高次モードの実効屈折率ｎ０１（λ）、ｎ１１（λ）を用いて、各モードの閉込めの強さを示す次のパラメータを導入する。
【数２】
2018021999.tif 000004
【数３】
2018021999.tif 000005
ここでｎｃｌ（λ）はクラッド領域の屈折率である。波長λで単一モード動作を得るためには第１高次モードが非伝搬となるため、ｎ１１＜ｎｃｌとなる。したがってカットオフ波長を１．２６μｍ以下とするためにはγ１１（１．２６）＜０である。また曲げ損失については、図５に示したＳＭＦでのγ０１と曲げ損失の関係を確認したところ、γ０１（１．６２５）≧０．００１であった。
【００２９】
図７は、本実施例の単一モード光ファイバに係る図６に示した構造におけるＭＦＤと零分散波長の関係を説明した図である。図中の網掛けの領域は、γ０１（１．６２５）≧０．００１およびγ１１（１．２６）＜０を満足する領域を示す。図より、ＭＦＤを８．６μｍ以上とするとき零分散波長を最大で１．４３μｍとでき、ＳＭＦと比較してＭＦＤと零分散波長のトレードオフを大幅に改善できることが確認できる。更に零分散波長を１．３３μｍ、１．３１μｍとすると、ＭＦＤはそれぞれ９．７２μｍ、９．８８μｍまで拡大できる。このとき、ＭＦＤの拡大により接続損失を低減できる上、非線形効果による伝送容量制限を緩和でき、好ましい。
【００３０】
図８は本発明の単一モード光ファイバに係る、所定のＭＦＤ、零分散波長、カットオフ波長、曲げ損失を実現する構造の第１コアのａとΔ（クラッド領域に対する比屈折率差）の関係を示す。ここで図８で示した構造は、図７に対応する構造の中でＭＦＤが８．６μｍ以上かつ零分散波長が１．３１μｍ以上となる構造を表している。図８より、第１コア領域が次の領域Ａにあるとき、ＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上となり、更に単一モード動作性と曲げ損失の低減を実現できることがわかる。
領域Ａは、（ａ、Δ）としたとき、
Ａ０１（１．００，０．９５）
Ａ０２（１．００，０．３８）
Ａ０３（３．００，０．３０）
Ａ０４（３．８４，０．３０）
Ａ０５（３．００，０．３６）
Ａ０６（２．５０，０．４１）
Ａ０７（１．７５，０．５１）
Ａ０８（１．５０，０．６０）
Ａ０９（１．２６，０．７５）
で囲まれる範囲である。
【００３１】
図９は、本実施例の単一モード光ファイバに係る、所定のＭＦＤ、零分散波長、カットオフ波長、曲げ損失を実現する構造の、ａと第２コア領域のａ１との関係を説明する図である。光学特性の条件は図８と同じである。図９より第１コア領域と第２コア領域の関係が次の領域Ｂにあるとき、ＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上となり、更に単一モード動作性と曲げ損失の低減を実現できることがわかる。
領域Ｂは、（ａ、ａ１／ａ）としたとき、
Ｂ０１（１．００，８．００）
Ｂ０２（１．００，４．００）
Ｂ０３（１．２３，３．２１）
Ｂ０４（１．４９，２．６６）
Ｂ０５（１．７４，２．２５）
Ｂ０６（２．００，２．０１）
Ｂ０７（２．４７，１．７４）
Ｂ０８（３．００，１．５５）
Ｂ０９（３．００，３．３１）
Ｂ１０（２．５２，３．９５）
Ｂ１１（１．７６，５．４６）
Ｂ１２（１．５１，６．００）
Ｂ１３（１．１３，６．７７）
で囲まれる範囲である。
【００３２】
図１０は、本実施例の単一モード光ファイバに係る、所定のＭＦＤ、零分散波長、カットオフ波長、曲げ損失を実現する構造の、Δとトレンチ領域のΔ２との関係を説明する図である。構造条件は図８と同じである。図１０より、第１コア領域の比屈折率差とトレンチ領域の比屈折率差との関係が次の領域Ｄにあるとき、ＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上となり、更に単一モード動作性と曲げ損失の低減を実現できることがわかる。
領域Ｄは、（Δ、Δ２／Δ）としたとき、
Ｄ０１（０．３００，−０．７８）
Ｄ０２（０．３００，−３．６４）
Ｄ０３（０．４２６，−２．６９）
Ｄ０４（０．５４８，−２．０８）
Ｄ０５（０．８４８，−１．２３）
Ｄ０６（０．９２２，−０．６５）
Ｄ０７（０．９４３，−０．２０）
Ｄ０８（０．５５２，−０．４１）
Ｄ０９（０．４３６，−０．５７）
で囲まれる範囲である。
【００３３】
図１１は、本実施例の単一モード光ファイバに係る、所定のＭＦＤ、零分散波長、カットオフ波長、曲げ損失を実現する構造の、ａ１とΔ１との関係を説明する図である。ここで横軸はＭＦＤを用いて規格化した。光学特性の条件は図８と同じである。図１１より、第２コア領域が次の領域Ｃにあるとき、ＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上となり、更に単一モード動作性と曲げ損失の低減を実現できることがわかる。
領域Ｃは、（ＭＦＤ／２ａ１、Δ１）としたとき、
Ｃ０１（０．４００，０．０８７）
Ｃ０２（０．４，−０．０４６）
Ｃ０３（０．５５１，−０．０４１）
Ｃ０４（０．８８３，０．０４１）
Ｃ０５（１．０７８，０．１６８）
Ｃ０６（１．２００，０．２０５）
Ｃ０７（１．２００，０．３１０）
Ｃ０８（１．０７８，０．３１０）
Ｃ０９（０．８６２，０．２６２）
Ｃ１０（０．６２１，０．２１０）
Ｃ１１（０．４７８，０．１６７）
で囲まれる範囲である。
【００３４】
図８〜図１１の関係を用いて設計した単一モード光ファイバの構造例および光学特性を図１２に示す。カットオフ波長λｃは１．２６μｍ以下であり、Ｏバンドで単一モード動作が得られる。曲げ損失αｂは波長１．６２５μｍにおいて、曲げ半径１５ｍｍの時０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、曲げ半径１０ｍｍのとき１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、低曲げ損失単一モードファイバであるＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５７．Ａ１に相当する。ＭＦＤは１．３１μｍで９．５μｍ、零分散波長λ０は１．３４μｍであった。一般的にＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５７．Ａ１に対応する単一モード光ファイバはＭＦＤ８．６μｍ、零分散波長１．３１μｍであり、本実施例の単一モード光ファイバがＭＦＤを１．１倍以上拡大すると同時に零分散波長を３０ｎｍ以上長波長化できていることが確認できる。
【００３５】
図１３は、図１２に示した本実施例の単一モード光ファイバのＭＦＤと波長分散の波長依存性を説明する図である。ＭＦＤは図１２でも示したように１．３１μｍ、１．５５μｍで９．５μｍ、１０．８μｍであり、どの波長帯でも一般的な単一モード光ファイバよりも大きい。波長分散は波長１．２７５μｍおよび１．２９５μｍでそれぞれ−８．２ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ及び−５．５ｐｓ／ｎｍ・ｋｍであった。
【００３６】
この波長分散値を図２と図３に当てはめると、本実施例の単一モード光ファイバを用いることで、１．２７５μｍ以上を用いるＷＤＭ伝送ではＤＭＬで１０ｋｍ以上、１．２９５μｍ以上を用いるＷＤＭ伝送ではＥＭＬを用いて４０ｋｍ以上の伝送距離を分散ペナルティ無しで伝送でき、かつＷＤＭ可能な波長帯域を１．３４μｍまで拡張できることがわかる。
【００３７】
実施例１の光ファイバの構造をまとめると次のようになる。
実施例１の光ファイバは、同心軸から半径方向に距離ａまでの第１コア領域、距離ａから距離ａ１（ａ１＞ａ）までの第２コア領域、距離ａ１から距離ａ２（ａ２＞ａ１）までのトレンチ領域、及び距離ａ２より外側にクラッド領域を有し、
前記クラッド領域に対する前記第１コア領域、前記第２コア領域及び前記トレンチ領域の比屈折率差をΔ、Δ１及びΔ２としたときΔ＞Δ１＞０＞Δ２であって、
それぞれのパラメータが図８の領域Ａ、図９の領域Ｂ、図１１の領域Ｃ、図１０の領域Ｄにあり、
波長１．３１μmにおけるモードフィールド径が８．６μm以上であり、カットオフ波長が１．２６μm以下であり、零分散波長が１．３１μｍから１．４１μmの範囲内であり、かつ零分散波長λ０とモードフィールド径２Ｗが数式１の関係を満たすことを特徴とする。
【００３８】
（実施例２）第２の光ファイバ
図１４は、本実施例の単一モード光ファイバに係る屈折率分布の構造を説明する図である。図１４に示した構造は第２コア領域を階段状としており、第２コア領域の中心側の屈折率は第１コア領域とクラッド領域の間の値Δ１となっており、第２コア領域の外側の屈折率はクラッド領域と同等としている。本構造により構造パラメータの自由度が上がり、ＭＦＤと零分散波長のトレードオフを更に改善でき、好ましい。
【００３９】
なお実際の光ファイバ製造では、図１４（ａ）のように矩形状の屈折率分布を得ることは難しく、特に屈折率の高い領域は図１４（ｂ）のようになだらかに変化することが知られている。この場合でも屈折率の最大値とコア半径が矩形状の場合と等価に扱える構造を選ぶことで、同等の特性を得ることができる。
【００４０】
なお図１４に示した構造は一例であり、上述した光ファイバ構造を有する光ファイバであれば同じ効果を得ることができる。
【００４１】
図１５と図１６は、図１４に示した構造の単一モード光ファイバにおけるＭＦＤと零分散波長の関係を説明する図である。図中の網掛けの領域は、数２のγ０１（１．６２５）≧０．００１および数３のγ１１（１．２６）＜０を満足する領域である。図１５と図１６は第２コア領域の半径ａ１がそれぞれ８μｍと１０μｍの結果である。図１５より、ＭＦＤを８．６μｍ以上とするとき零分散波長を最大で１．４μｍ、零分散波長を１．３３μｍ及び１．３１μｍとするとＭＦＤはそれぞれ９．６５μｍ及び１０．０μｍまで拡大でき、実施例１の構造（図６）と同等のトレードオフ改善が得られる。また、図１６より、ＭＦＤを８．６μｍ以上とするとき零分散波長を最大で１．３９μｍ、零分散波長を１．３３μｍ及び１．３１μｍとするとＭＦＤはそれぞれ９．８μｍ及び１０．２μｍまで拡大でき、更にトレードオフを改善できる。
【００４２】
図１７は、本発明の単一モード光ファイバに係る、所定のＭＦＤ、零分散波長、カットオフ波長、曲げ損失を実現する構造の第１コアのａとΔ（クラッド領域に対する比屈折率差）の関係を説明する図である。ここで図１７で示した構造は、図１５に対応する構造の中でＭＦＤが８．６μｍ以上かつ零分散波長が１．３１μｍ以上となる構造を表している。図１７より、第１コア領域が次の領域Ａにあるとき、ＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上となり、更に単一モード動作性と曲げ損失の低減を実現できることがわかる。
領域Ａは、（ａ、Δ）としたとき、
Ａ３１（１．００，０．８９３）
Ａ３２（１．００，０．３００）
Ａ３３（４．００，０．３００）
Ａ３４（４．００，０．３３６）
Ａ３５（３．５０，０．３７２）
Ａ３６（３．０２，０．４０８）
Ａ３７（２．７２，０．４２２）
Ａ３８（２．００，０．４７２）
Ａ３９（１．７２，０．５２３）
Ａ４０（１．５０，０．５６６）
Ａ４１（１．２６，０．７１４）
で囲まれる範囲である。
【００４３】
図１８は、本実施例の単一モード光ファイバに係る、所定のＭＦＤ、零分散波長、カットオフ波長、曲げ損失を実現する構造の、ａと第２コアの中心側の領域半径ａｘとの関係を説明する図である。光学特性の条件は図１７と同じである。図１８より第１コア領域と第２コア領域の中心側の領域との関係が次の領域Ｂにあるとき、ＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上となり、更に単一モード動作性と曲げ損失の低減を実現できることがわかる。
領域Ｂは、（ａ、ａｘ／ａ）としたとき、
Ｂ３１（１．００，６．００）
Ｂ３２（１．００，０．３８）
Ｂ３３（１．２４，２．９４）
Ｂ３４（１．８５，１．８６）
Ｂ３５（３．２５，１．０７）
Ｂ３６（３．５０，１．００）
Ｂ３７（４．００，１．００）
Ｂ３８（３．８６，１．３６）
Ｂ３９（１．７６，３．４４）
Ｂ４０（１．４５，４．１４）
Ｂ４１（１．２５，４．７２）
で囲まれる範囲である。
【００４４】
図１９は、本実施例の単一モード光ファイバに係る、所定のＭＦＤ、零分散波長、カットオフ波長、曲げ損失を実現する構造の、Δと第２コア領域の中心側領域の比屈折率差Δ１との関係を示す。構造条件は図１７と同じである。図１９より第１コア領域の比屈折率差と第２コア領域の中心側領域の比屈折率差との関係が次の領域Ｅにあるとき、ＭＦＤ８．６μｍ以上かつ零分散波長１．３１μｍ以上となり、更に単一モード動作性と曲げ損失の低減を実現できることがわかる。
領域Ｅは、（Δ、Δ１／Δ）としたとき、
Ｅ３１（０．３００，１．０００）
Ｅ３２（０．３０４，０．３０８）
Ｅ３３（０．３３０，０．２００）
Ｅ３４（０．８８５，０．２００）
Ｅ３５（０．７００，０．３１５）
Ｅ３６（０．６００，０．４１３）
Ｅ３７（０．４００，０．７８７）
で囲まれる範囲である。
【００４５】
図１７〜図１９の関係を用いて設計した単一モード光ファイバの構造例および光学特性を図２０に示す。カットオフ波長λｃは１．２６μｍ以下であり、Ｏバンドで単一モード動作が得られる。曲げ損失αｂは波長１．６２５μｍにおいて、曲げ半径１５ｍｍの時０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、曲げ半径１０ｍｍのとき１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であり、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５７．Ａ１に相当する。ＭＦＤは１．３１μｍで９．６μｍ、零分散波長λ０は１．３３μｍであった。図１２と同様に本実施例の単一モード光ファイバがＭＦＤを１．１倍以上拡大すると当時に零分散波長を２０ｎｍ以上長波長化できていることが確認できる。
【００４６】
図２１は、図２０に示した本実施例の単一モード光ファイバのＭＦＤと波長分散の波長依存性を説明する図である。ＭＦＤは図２０でも示したように１．３１μｍ、１．５５μｍで９．６μｍ、１１．２μｍであり、どの波長帯でも一般的な単一モード光ファイバよりも大きい。波長分散は１．２７５μｍおよび１．２９５μｍでそれぞれ−５．８ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ、−３．６ｐｓ／ｎｍ・ｋｍであった。
【００４７】
この波長分散値を図２と図３に当てはめると、本実施例の単一モード光ファイバを用いることで、１．２７５μｍ以上を用いるＷＤＭ伝送でＥＭＬを用いて４０ｋｍ以上の伝送距離を分散ペナルティ無しで伝送でき、かつＷＤＭ可能な波長帯域を１．３３μｍまで拡張できることがわかる。
【００４８】
実施例２の光ファイバの構造をまとめると次のようになる。
実施例２の光ファイバは、同心軸から半径方向に距離ａまでの第１コア領域、距離ａから距離ａ１（ａ１＞ａ）までの第２コア領域、距離ａ１から距離ａ２（ａ２＞ａ１）までのトレンチ領域、及び距離ａ２より外側にクラッド領域を有し、前記第２コア領域が距離ａから距離ａｘ（ａ１＞ａｘ＞ａ）までの領域と距離ａｘから距離ａ２までの領域に分かれており、
前記クラッド領域に対する前記第１コア領域、前記第２コア領域の距離ａから距離ａｘの領域及び前記トレンチ領域の比屈折率差をΔ、Δ１及びΔ２としたときΔ＞Δ１＞０＞Δ２であり、且つ前記第２コア領域の距離ａｘから距離ａ２までの領域が前記クラッド領域の屈折率と同じであって、
それぞれのパラメータが図１７の領域Ａ、図１８の領域Ｂ、図１９の領域Ｅにあり、
波長１．３１μmにおけるモードフィールド径が８．６μm以上であり、カットオフ波長が１．２６μm以下であり、零分散波長が１．３１μｍから１．４１μmの範囲内であり、かつ零分散波長λ０とモードフィールド径２Ｗが数式１の関係を満たすことを特徴とする。
【００４９】
（実施例３）
図２２は、本実施例の単一モード光ファイバに係る構造を説明する図である。本実施例の光ファイバは、ステップインデックス状のコア領域の周囲に複数の空孔を有する。非特許文献４に示されるように、空孔を付加することでカットオフ波長と曲げ損失のトレードオフを改善できる。図５のように、零分散波長の長波長化は曲げ損失ともトレードオフ関係になっているため、空孔によってもトレードオフを改善できる。
【００５０】
本実施例の構造は、一般的な単一モード光ファイバに用いられるステップインデックス型の母材に穿孔を行う事で作製できるため、製造が簡便となり好ましい。なお図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、コアの周囲に空孔をそれぞれ４、６、１０個円環状に配置しているが、これらは配置の一例であり、他の空孔数、配置であっても同様の効果が得られる。
【００５１】
図２３は、本実施例の単一モード光ファイバに係る図２２に示した構造におけるＭＦＤと零分散波長の関係を説明する図である。図中の網掛けの領域は、γ０１（１．６２５）≧０．００１およびγ１１（１．２６）＜０を満足する領域を示す。図２３より、ＭＦＤを８．６μｍ以上とするとき零分散波長を最大で１．３５μｍとでき、零分散波長を１．３３μｍ、１．３１μｍとすると、ＭＦＤはそれぞれ９．０μｍ、９．２μｍまで拡大できる。本実施例の光ファイバも、従来の単一モード光ファイバと比較してトレードオフ改善が得られることが確認できる。
【００５２】
（実施例４）第３の光ファイバ
本実施例では、１心の光ファイバ内に複数のコア領域を有するマルチコアファイバ（ＭＣＦ）において、コア構造が実施例１及び２で説明した光ファイバのコア構造と同等であるものについて説明する。本実施例の光ファイバは、前記クラッド領域に複数の前記同心軸が存在することを特徴とする。
【００５３】
図２４は、本実施例の光ファイバの構造を説明する図である。図２４（ａ）〜（ｃ）は共通のクラッド領域中に４、８、１２のコア領域およびトレンチ領域を有する。ＭＣＦを用いることで、１心の光ファイバ内で複数のＳＭＦを束ねるのと同じ効果を有し、高い空間利用効率で光配線を行う事ができる。
【００５４】
さらに、本実施例の光ファイバは、各コア領域が実施例１や２で説明した構造を有することで、既存ＳＭＦに対応した機器との接続が容易になり、かつＯバンドでの伝送特性を飛躍的に改善することができる。
【００５５】
一方、図２５（ｄ）、（ｅ）には図２２に対応する、コアの周囲に空孔を有するＭＣＦ構造を示している。このとき、非特許文献５に示されるように、空孔を配置することによりコア間のクロストークを更に低減することができ、より高密度にコアを配置することができる。
【００５６】
なお図２５に示したコア配置は一例であり、コア間のクロストークを十分低くでき、かつ機械的信頼性を担保出来るクラッド径を有していればどのようなコア配置であっても適用できる。
【００５７】
ここでは図２６に示す、零分散波長が１．３３μｍでありＭＦＤの異なる３種類の構造を用いたＭＣＦについて検討した。
【００５８】
図２６の構造Ａ、Ｂ、Ｃを用いた時のコア間−クロストーク特性を図２７、クラッド厚−漏洩損失特性を図２８に示す。実線、破線、点線はそれぞれ構造Ａ、Ｂ、Ｃである。図２７よりＭＦＤが大きくなるとクロストークが増大する。例えば伝送距離を最大１００ｋｍにおいてコア間クロストークが−３０ｄＢ以下とする場合、構造Ａ、Ｂ、Ｃに対しコア間ピッチはそれぞれ３９．５μｍ以上、４１μｍ以上、４９．５μｍ以上必要である。
【００５９】
図２８よりクロストークと同様にＭＦＤが大きくなるほど漏洩損失は増加する傾向にある。ＭＣＦにおける最外層コアの漏洩損失を十分低減するため、波長１．６２５μｍ以下で０．０１ｄＢ／ｋｍ以下とすると、構造Ａ、Ｂ、Ｃに対して必要なクラッド厚はそれぞれ３４．５μｍ、３６．８μｍ、３７．２μｍとなる。
【００６０】
図２９は、図２４で示した４コア、８コア、１２コア構造でコアを配置したときのＭＦＤと必要なクラッド径の関係を表す。図中のシンボルは図２６に示したコア構造のＭＦＤに対応する。図より、ＭＦＤが大きくなるほど必要なクラッド径が大きくなる。ＭＦＤが８．６μｍであれば、４コア構造に対し必要な外径は１２５μｍ程度となる。このとき、クラッド径が標準的なＳＭＦと同等であるため、既存のケーブル化装置や接続治具をそのまま使用でき、好ましい。また８コアでクラッド径を１７５μｍ以下とすると、ＭＦＤを９．２μｍまで拡大できる。
【００６１】
（実施例５）
図３０は、本実施例の単一モード光ファイバを備える光伝送システムの構成を説明する図である。本光伝送システムは、
波長１．２６〜１．３６μｍの波長範囲の複数の波長の光信号を出力する光送信機１０と、
前記波長範囲の光信号を受信する光受信機１１と、
光送信機１０と光受信機１１とを接続する、前記波長範囲で波長分散が−１２〜＋０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなる実施例１〜４に記載の光ファイバ１５と、
を備える。
【００６２】
本光伝送システムは、光ファイバ１５として実施例４で説明したＭＣＦを用いる。そして、本光伝送システムは、光送信機１０としてＷＤＭ送信機、光受信機１１としてＷＤＭ受信機を複数備える。本光伝送システムは、ＷＤＭ送信機毎に光信号をそれぞれのコアに入力し、それぞれのコアの光信号をそれぞれのＷＤＭ受信機に結合している。このため、光ファイバ１５は、伝送容量を波長多重数×コア数倍に拡大できる。例えばＷＤＭの波長間隔を５ｎｍとし、１波あたりの伝送速度を５０Ｇｂｉｔ／ｓ、ＥＭＬを用いて４０ｋｍ以上の伝送を行うとする。図２０で説明した構造の光ファイバでは１コアの場合使用できる波長帯が１．２７０〜１．３３μｍとなり１２波のＷＤＭで６００Ｇｂｉｔ／ｓが限界となる。しかし、光ファイバ１５が図２４（ａ）のＭＣＦ構造（４コア）とすると、２．４Ｔｂｉｔ／ｓに拡大できる。
【００６３】
また、複数心の単一モード光ファイバを用いた並列伝送の場合、単一モード光ファイバ間の構造偏差により生じるスキューが問題となる上、テープ型心線となることで曲がる方向が１方向となり取扱い性が悪くなる。ＭＣＦを採用することにより、コア間の偏差により生じるスキューはテープ形心線よりも小さくなるうえ、光ファイバは１心となるため任意の方向に曲げられ、取扱い性も向上し、好ましい。
【符号の説明】
【００６４】
１０：光送信機
１１：光受信機
１５：光ファイバ
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、光通信システムおよびデータセンタにおける端末間通信に用いることができる。
【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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