(57)【要約】  本発明は光ファイバ通信に関する。マルチコア光ファイバは、屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋを有するドープした融解石英で作られた少なくとも２つの導光コアであって、少なくとも２つの導光コアのそれぞれの導光コアが、それぞれの導光コアの屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋよりも小さい屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋを有する融解石英またはドープした融解石英で作られたそれぞれの任意に成形された内部反射クラッドによって取り囲まれている、少なくとも２つの導光コアと、融解石英で作られた、任意の断面形状を有する連続的なまたは断続的なバリア領域であって、屈折率ｎ０を有する融解石英の内部反射クラッドと外部クラッドとの間のスペースに形成され、内部反射クラッドのそれぞれの屈折率よりも小さい屈折率ｎｂを有する、バリア領域と、外部保護被膜とを備える。別の実施形態では、バリア領域を、融解石英またはドープした融解石英内のスルーホールから形成することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋを有するドープした融解石英で作られた少なくとも２つの導光コアであって、少なくとも２つの導光コアのそれぞれの導光コアが、それぞれの導光コアの前記屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋよりも小さい屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋを有する融解石英またはドープした融解石英で作られたそれぞれの任意に成形された内部反射クラッドによって取り囲まれている、少なくとも２つの導光コアと、
ドープした融解石英で作られた、任意の断面形状を有する連続的なバリア領域であって、屈折率ｎ０を有する融解石英で作られた前記内部反射クラッドと外部クラッドとの間のスペースに形成され、前記内部反射クラッドのそれぞれの前記屈折率よりも小さい屈折率ｎｂを有するバリア領域と、
外部保護被膜と、
を備えることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【請求項２】
前記内部反射クラッドが、融解石英またはドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
融解石英で作られた前記内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋが、ｎ０と等しいことを特徴とする請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４】
ドープした融解石英で作られた前記内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドのそれぞれの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋが、前記融解石英の屈折率ｎ０よりも大きいか、等しいか、または小さいことを特徴とする請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５】
前記内部反射クラッドが、円、六角形、正方形、丸みを帯びたコーナを有する正方形、および丸みを帯びたコーナを有する六角形から選択される断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項６】
前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記内部反射クラッドのそれぞれの前記屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋが、Δｎｃｌ１．．．ｋ＝ｎｃｌ１．．．ｋ−ｎ０であることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項７】
前記内部反射クラッドが、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項８】
前記バリア領域が、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項９】
前記少なくとも２つの導光コアが、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、ナトリウム、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１０】
前記マルチコア光ファイバの前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対するそれぞれの導光コアの前記屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋが、Δｎｃ１．．．ｋ＝ｎｃ１．．．ｋ−ｎ０であることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１１】
前記導光コアが、六角形配列、四角形配列、または同様の配列で前記マルチコア光ファイバ内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１２】
前記導光コアが、４〜５０ミクロンの範囲にある径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋを有することを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１３】
前記外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの導光コアの前記屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋが、０．００２〜０．０１５の範囲にあることを特徴とする請求項１０に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１４】
それぞれの導光コアの中心から隣接する前記バリア領域までの距離が、８〜３５ミクロンであることを特徴とする請求項１に記載のファイバ。
【請求項１５】
前記導光コアの径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋが、同一かまたは異なることを特徴とする請求項１２に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１６】
前記導光コアの前記屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋが、同一かまたは異なることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１７】
前記導光コアの径の値および前記導光コアの屈折率の値が、所定の範囲にあり、それにより、生成された前記マルチコア光ファイバが、国際電気通信連合の規格ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ  ６５１〜６５７を満たすことを特徴とする請求項１５または１６に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１８】
前記外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの内部反射クラッドの前記屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋが、−０．００１〜０．００２であることを特徴とする請求項１または６に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項１９】
前記外部クラッドの屈折率に対する前記バリア領域の前記屈折率の差Δｎｂが、Δｎｂ＝ｎｂ−ｎ０であり、負の値を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２０】
前記外部クラッドの屈折率に対する前記バリア領域の前記屈折率の差Δｎｂが、前記バリア領域がドープした融解石英で作られている場合には、−０．００２以下であることを特徴とする請求項１９に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２１】
屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋを有するドープした融解石英で作られた少なくとも２つの導光コアであって、少なくとも２つの導光コアのそれぞれの導光コアが、それぞれの導光コアの前記屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋよりも小さい屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋを有する融解石英またはドープした融解石英のそれぞれの任意に成形された内部反射クラッドによって取り囲まれている、少なくとも２つの導光コアと、
屈折率ｎ０を有する融解石英の前記内部反射クラッドと外部クラッドとの間のスペースに形成された断続的なバリア領域であって、屈折率ｎｂ１、ｎｂ２、ｎｂｍを有するドープした融解石英で作られた任意に配置された個々の要素から構成され、前記屈折率のそれぞれがすぐ近くに位置する前記それぞれの内部反射クラッドの前記屈折率よりも小さいバリア領域と、
外部保護被膜と、
を備えることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【請求項２２】
前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記バリア領域のそれぞれの要素の前記屈折率の差Δｎｂ１．．．ｍが、Δｎｂ１．．．ｍ＝ｎｂ１．．．ｍ−ｎ０であり、負の値を有することを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２３】
融解石英またはドープした融解石英のすき間が、前記バリア領域の前記要素と前記内部反射クラッドと前記外部クラッドとの間に形成されることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２４】
前記バリア領域の前記要素が、任意の断面形状を有することを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２５】
前記バリア領域の要素の前記断面形状が、円、正方形、菱形、長方形、丸みを帯びたコーナを有する正方形、丸みを帯びたコーナを有する菱形、および丸みを帯びたコーナを有する長方形の形状のうちの１つであることを特徴とする請求項２４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２６】
前記内部反射クラッドが、融解石英またはドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２７】
融解石英で作られた前記内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋが、ｎ０と等しいことを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２８】
ドープした融解石英で作られた前記内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドのそれぞれの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋが、前記融解石英の屈折率ｎ０よりも大きいか、等しいか、または小さいことを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項２９】
前記内部反射クラッドが、円、六角形、正方形、丸みを帯びたコーナを有する正方形、および丸み帯びたコーナを有する六角形から選択される断面形状を有することを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３０】
前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記内部反射クラッドのそれぞれの前記屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋが、Δｎｃｌ１．．．ｋ＝ｎｃｌ１．．．ｋ−ｎ０であることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３１】
前記内部反射クラッドが、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られている、請求項２６に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３２】
前記バリア領域の前記要素が、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３３】
前記少なくとも２つの導光コアが、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、ナトリウム、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られている、請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３４】
前記マルチコア光ファイバの前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対するそれぞれの導光コアの前記屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋが、Δｎｃ１．．．ｋ＝ｎｃ１．．．ｋ−ｎ０であることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３５】
前記導光コアが、六角形配列、四角形配列、または同様の配列で前記マルチコア光ファイバ内に配置されることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３６】
前記導光コアが、約４ミクロン〜約５０ミクロンの範囲にある径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋを有することを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３７】
前記外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの導光コアの前記屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋが、０．００２〜０．０１５の範囲にあることを特徴とする請求項３４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３８】
それぞれの導光コアの中心から前記バリア領域の隣接する前記要素までの距離が、８ミクロン〜３５ミクロンであることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３９】
前記導光コアの径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋが、同一かまたは異なることを特徴とする請求項３６に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４０】
前記導光コアの屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋが、同一かまたは異なることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４１】
前記導光コアの径の値および前記導光コアの屈折率の値が、所定の範囲にあり、それにより、生成されたマルチコア光ファイバが、国際電気通信連合の規格ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ  ６５１〜６５７を満たすことを特徴とする請求項３９または４０に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４２】
前記外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの内部反射クラッドの前記屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋが、約−０．００１〜約０．００２であることを特徴とする請求項２１または３０に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４３】
前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記バリア領域のそれぞれの要素の前記屈折率の差Δｎｂ１．．．ｍが、前記バリア領域の要素がドープした融解石英で作られている場合は、−０．００２以下であることを特徴とする請求項２１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４４】
屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋを有するドープした融解石英で作られた少なくとも２つの導光コアであって、少なくとも２つの導光コアのそれぞれの導光コアが、それぞれの導光コアの前記屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋよりも小さい屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋを有する融解石英またはドープした融解石英で作られたそれぞれの任意に成形された内部反射クラッドによって取り囲まれている、少なくとも２つの導光コアと、
屈折率ｎ０を有する融解石英で作られた前記内部反射クラッドと外部クラッドとの間の融解石英またはドープした融解石英内のスペースに形成された断続的なバリア領域であって、すぐ近くに位置するそれぞれの前記内部反射クラッドの前記屈折率よりも小さい屈折率を有する、ガスで満たされたスルーホールに相当する任意に配置された個々の要素からなるバリア領域と、
外部保護被膜と、
を備えることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【請求項４５】
前記バリア領域の前記スルーホールの要素が、空気または同様の性質を有するガスで満たされていることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４６】
前記内部反射クラッドが、融解石英またはドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４７】
融解石英で作られた前記内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋが、ｎ０と等しいことを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４８】
ドープした融解石英で作られた前記内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドのそれぞれの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋが、前記融解石英の屈折率ｎ０よりも大きいか、等しいか、または小さいことを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４９】
前記内部反射クラッドが、円、六角形、正方形、丸みを帯びたコーナを有する正方形、および丸みを帯びたコーナを有する六角形から選択される断面形状を有することを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５０】
前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記内部反射クラッドのそれぞれの前記屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋが、Δｎｃｌ１．．．ｋ＝ｎｃｌ１．．．ｋ−ｎ０であることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５１】
前記内部反射クラッドが、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項４６に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５２】
スルーホールが形成される前記スペースが、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５３】
前記少なくとも２つの導光コアが、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、ナトリウム、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られていることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５４】
前記マルチコア光ファイバの前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対するそれぞれの導光コアの前記屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋが、Δｎｃ１．．．ｋ＝ｎｃ１．．．ｋ−ｎ０であることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５５】
前記導光コアが、前記マルチコア光ファイバ内で、六角形配列、四角形配列、または同様の配列で配置されることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５６】
前記導光コアが、約４ミクロン〜約５０ミクロンの範囲にある径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋを有することを特徴とする請求項４５に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５７】
前記外部クラッドの屈折率に対する前記マルチコア光ファイバのそれぞれの導光コアの前記屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋが、０．００２〜０．０１５の範囲にあることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５８】
それぞれの導光コアの中心からスルーホールを備える隣接する前記バリア領域までの距離が、８ミクロン〜３５ミクロンであることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５９】
前記導光コアの径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋが、同一かまたは異なることを特徴とする請求項５６に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項６０】
前記導光コアの前記屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋが、同一かまたは異なることを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項６１】
前記導光コアの径の値および前記導光コアの屈折率の値が、所定の範囲にあり、それにより、生成されたマルチコア光ファイバが、国際電気通信連合の規格ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ  ６５１〜６５７を満たすことを特徴とする請求項５９または６０に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項６２】
前記外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの内部反射クラッドの前記屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋが、−０．００１〜０．００２であることを特徴とする請求項４４または５０に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項６３】
前記外部クラッドの屈折率ｎ０に対するスルーホールを備える前記バリア領域の前記屈折率の差Δｎｂが、Δｎｂ＝ｎｂ−ｎ０であり、負の値を有することを特徴とする請求項４４に記載のマルチコア光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバに関し、より詳細には光ファイバ通信回線用の複数のコアを有する光ファイバに関する。
【０００２】
本発明は、敷設される光ファイバケーブルの数または全体的な区域が制限されている場合に、市内通信回線において信号を配信するために利用される伝送ファイバとして、光通信システムにおいて適用可能である。
【背景技術】
【０００３】
光通信回線における信号伝送のために、単一の導光コアを有する標準的な単一モード光ファイバが使用されている。現代の遠隔通信光ファイバは、莫大な量のデータを長距離伝送することができる。しかし、絶えず出現する新しい用途（例えばＨＤＴＶ）により、伝送されるべきデータの量に対する要件が著しく（ほとんど指数関数的に）増加する。エンドユーザにまでずっと高いデータ転送速度を維持し、電力消費を低減するために、エンドユーザまでの経路上で、光学信号を電気的信号に変換し、さらに逆変換することを最小限にする必要がある。これは、各エンドユーザが理想的には個別の光ファイバ上を伝搬する信号を供給されるべきであるということを意味する。しかし、光ファイバを収容する埋設管は、特に大都市では、限られた数のファイバだけしか収納することができず（ウェル間のパイプの直径）、このため埋設管内に敷設される光ファイバの数を増加させることができない。
【０００４】
地下にあるユーティリティすべてを改修／改造することなく個別チャネルが供給されるエンドユーザの数を増加させるために、単一の光ファイバ内で数本の導光コアを使用することが提案された。１つのそうしたファイバは、コアの数に相当する標準的な光ファイバの数に取って代わる。
【０００５】
マルチコアファイバを設計する際の主たる問題は、光学的なクロストーク、すなわちあるコア内で運ばれる信号と他のコア内で運ばれる信号との干渉である。
【０００６】
従来のファイバは、六角形配列で配置された７つの８μｍ径のコアを備える。クロストークを低減するために、隣接するコアのモード間の相互作用を減らすことが必要であり、このために、コアは、互いに十分遠くに（３８ミクロンを超える距離に）配置されている（非特許文献１）。この手法の欠点は、コア間の距離が大きいことであり、そのため１２５ミクロンの標準的な径を有する光ファイバの内側に７つを超えるコアを配置することができない。
【０００７】
別の従来のファイバ構造（非特許文献２）では、クロストークを低減するために、異なるファイバコアのモードが異なる伝搬定数を有する。この目的のために、各コアは異なる径で作られている。これにより、許容可能なクロストークのレベルを維持しながら、コアの中心間の距離を同一のコアを有する光ファイバと比較して低減させることができる。約９ミクロンのコア径では、コア間の距離は、３５ミクロンであり、約５ミクロンのコア径では、コア間の距離は、２０ミクロンである。この方法の欠点は、ファイバを別の光ファイバにつなぐ際に、単にコアを互いにつなぎ合わせるだけでなく、それぞれの特定のタイプのコアを見つけて、それらを正確に位置合わせすることも必要なため、各ファイバを他のファイバにつなぐことが難しいことである。
【０００８】
さらに、マルチコア光ファイバを曲げることによって、比較的大きな曲げ半径（４０〜１００ｍｍ）であっても、各コアが異なる伝搬パラメータを有している場合でさえ、クロストークが著しく増加することが見いだされた（非特許文献３）。したがって、明らかに、マルチコアファイバの上記の構造は、実際の通信回線では使用できない、または、敷設されたケーブル内で起こりうるファイバの曲げを制限するために必要な特殊な精巧さ、および光ファイバケーブルの構造体のコスト増加が必要となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｂ．Ｚｈｕらによる、Ｓｅｖｅｎ−ｃｏｒｅ  ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ  ｆｏｒ  ｐａｓｓｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅｔｗｏｒｋ、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、第１８巻、第１１号、１１１１７〜１１１１２２頁（２０１０年）
【非特許文献２】Ｍ．  Ｋｏｓｈｉｂａら、Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒｓ：  ｐｒｏｐｏｓａｌ  ａｎｄ  ｄｅｓｉｇｎ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ、ＩＥＩＣＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、第６巻、第２号、９８〜１０３頁、２００９年
【非特許文献３】Ｔ．  Ｈａｙａｓｈｉら、Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  ｆｉｂｒｅ  ｄｕｅ  ｔｏ  ｆｉｂｒｅ  ｂｅｎｄ、Ｐｒｏｃ．ＥＣＯＣ２０１０、１９〜２３頁、９月、２０１０年、Ｔｏｒｉｎｏ、Ｉｔａｌｙ、論文Ｗｅ．８．Ｆ．６
【非特許文献４】Ａ．  Ｓｎｙｄｅｒ，  Ｊ．  Ｌｏｖｅ、「Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ」、  Ｍｏｓｃｏｗ  「Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ」１９８７年
【非特許文献５】Ｔ．  Ｈａｙａｓｈｉ，  Ｔ．  Ｎａｇａｓｈｉｍａ，  Ａ．  Ｓｈｉｍａｋａｗａ，  Ｔ．  Ｓａｓａｋｉ，  Ｅ．  Ｓａｓａｏｋａによる文献「Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ  ｄｕｅ  ｔｏ  ｆｉｂｅｒ  ｂｅｎｄ」ＥＣＯＣ  ２０１０、Ｗｅ．８．Ｆ．６  １９〜２３頁、９月、Ｔｏｒｉｎｏ、Ｉｔａｌｙ、２０１０年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来技術の上記欠点をなくすことを目的とする。本発明の目的は、同一のまたは異なるパラメータ（直径または屈折率）を有する複数の導光コアおよびバリア層を備えるマルチコアファイバを提供することであり、このバリア層の屈折率が、それぞれの導光コアを取り囲む内部反射クラッドのそれぞれの屈折率よりも小さくなければならず、そのため、隣接する導光コアのモード間の相互作用を低減することができ、それによって、光学的なクロストークを著しく低減し、コア間の距離を低減することができる。コア間の距離を低減させることによって、ファイバの同一外径を有するマルチコアファイバ内のコアの数を増加させることが可能になり、したがって既存の地下ユーティリティを、より多量のデータを伝送するために利用することができる。
【００１１】
さらに、バリア層の存在によって、コアのそれぞれにおいて曲げ光損失が低減され、したがって、情報伝送の質が改善されることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様によると、屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋを有するドープした融解石英で作られた少なくとも２つの任意に成形された導光コアであって、少なくとも２つの導光コアのそれぞれの導光コアが、それぞれの導光コアの屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋよりも小さい屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋを有する融解石英またはドープした融解石英で作られたそれぞれの任意に成形された内部反射クラッドによって取り囲まれている、少なくとも２つの導光コアと、ドープした融解石英で作られた、任意の断面形状を有する連続的なバリア領域であって、屈折率ｎ０を有する融解石英で作られた内部反射クラッドと外部クラッドとの間のスペースに形成され、内部反射クラッドのそれぞれの屈折率よりも小さい屈折率ｎｂを有するバリア領域と、外部保護被膜とを備える、マルチコア光ファイバが提供される。
【００１３】
このファイバでは、前記内部反射クラッドは、融解石英またはドープした融解石英で作られており、融解石英で作られた内部反射クラッドの場合には、前記反射内部クラッドの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、ｎ０に等しく、ドープした融解石英で作られた内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドのそれぞれの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、融解石英の屈折率ｎ０よりも大きいか、等しいか、または小さい。
【００１４】
加えて、内部反射クラッドは、円、六角形、正方形、丸みを帯びたコーナを有する正方形、および丸みを帯びたコーナを有する六角形から選択される断面形状を有する。
【００１５】
本発明の第１の態様によると、外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記内部反射クラッドのそれぞれの屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋは、Δｎｃｌ１．．．ｋ＝ｎｃｌ１．．．ｋ−ｎ０であり、マルチコアファイバの外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記導光コアのそれぞれの屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋは、Δｎｃ１．．．ｋ＝ｎｃ１．．．ｋ−ｎ０である。
【００１６】
バリア領域は、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英からなりうる。
【００１７】
さらに、外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの導光コアの屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋは、０．００２〜約０．０１５の範囲にあり、外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの内部反射クラッドの屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋは、−０．００１〜０．００２である。
【００１８】
本発明によると、外部クラッドの屈折率に対するバリア領域の屈折率の差Δｎｂは、Δｎｂ＝ｎｂ−ｎ０であり、負の値を有し、外部クラッドの屈折率に対するバリア領域の屈折率の差Δｎｂは、バリア領域がドープした融解石英で作られている場合は、−０．００２よりも小さい。
【００１９】
本発明の第２の態様によると、ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋの屈折率を有するドープした融解石英で作られた少なくとも２つの導光コアであって、少なくとも２つの導光コアのそれぞれの導光コアが、導光コアのそれぞれの屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋよりも小さい屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋを有する融解石英またはドープした融解石英で作られたそれぞれの任意に成形された内部反射クラッドによって取り囲まれている、少なくとも２つの導光コアと、屈折率ｎ０を有する融解石英の内部反射クラッドと外部クラッドとの間のスペースに形成された断続的なバリア領域であって、屈折率ｎｂ１、ｎｂ２、ｎｂｍを有するドープした融解石英の任意に配置された個々の要素からなり、この屈折率のそれぞれがすぐ近くに位置する内部反射クラッドの屈折率よりも小さいバリア領域と、外部保護被膜とを備える、マルチコア光ファイバが提供される。
【００２０】
外部クラッドの屈折率ｎ０に対するバリア領域のそれぞれの要素の屈折率の差Δｎｂ１．．．ｍは、Δｎｂ１．．．ｍ＝ｎｂ１．．．ｍ−ｎ０であり、負の値を有する。
【００２１】
本発明の第２の態様によると、バリア領域の要素と内部反射クラッドと外部クラッドとの間に、融解石英またはドープした融解石英のすき間が形成される。
【００２２】
バリア領域の各要素は、任意の断面形状を有し、この断面形状は、円、正方形、菱形、長方形、丸みを帯びたコーナを有する正方形、丸みを帯びたコーナを有する菱形、および丸みを帯びたコーナを有する長方形のうちの１つを表してよい。
【００２３】
本発明の第２の態様によると、融解石英で作られた内部反射クラッドの場合には、内部反射クラッドの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、ｎ０に等しく、ドープした融解石英で作られた内部反射クラッドの場合には、前記クラッドのそれぞれの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、融解石英の屈折率ｎ０よりも大きいか、等しいか、または小さい。
【００２４】
さらに、内部反射クラッドは、円、六角形、正方形、丸みを帯びたコーナを有する正方形、および丸みを帯びたコーナを有する六角形から選択される断面形状を有する。
【００２５】
本発明の第２の態様によると、外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記内部反射クラッドのそれぞれの屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋは、Δｎｃｌ１．．．ｋ＝ｎｃｌ１．．．ｋ−ｎ０であり、マルチコアファイバの外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記導光コアのそれぞれの屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋは、Δｎｃ１．．．ｋ＝ｎｃ１．．．ｋ−ｎ０である。外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの導光コアの屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋは、０．００２〜約０．０１５の範囲にある。外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの内部反射クラッドの屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋは、−０．００１〜約０．００２であり、外部クラッドの屈折率ｎ０に対するバリア領域のそれぞれの要素の屈折率の差Δｎｂ１．．．ｍは、バリア領域の要素がドープした融解石英で作られている場合は、−０．００２よりも小さい。
【００２６】
本発明の第２の態様によると、バリア領域の要素は、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られている。
【００２７】
本発明によると、それぞれの導光コアの中心から隣接するバリア領域の要素までの距離は、８〜３５ミクロンである。
【００２８】
本発明の第３の態様によると、屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋを有するドープした融解石英で作られた少なくとも２つの導光コアであって、少なくとも２つの導光コアのそれぞれの導光コアが、それぞれの導光コアの屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋよりも小さい屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋを有する融解石英またはドープした融解石英で作られたそれぞれの任意に成形された反射内部クラッドによって取り囲まれている、少なくとも２つの導光コアと、屈折率ｎ０を有する融解石英で作られた内部反射クラッドと外部クラッドとの間の、融解石英またはドープした融解石英内のスペースに形成され、空気または同様の性質を有するガスであるガスで満たされたスルーホールに相当する任意に配置された個々の要素からなり、すぐ近くに位置するそれぞれの内部反射クラッドの屈折率よりも小さい屈折率を有する、断続的なバリア領域と、外部保護被膜とを備える、マルチコア光ファイバが提供される。
【００２９】
本発明によると、内部反射クラッドは、融解石英またはドープした融解石英からなり、融解石英で作られた内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、ｎ０に等しく、ドープした融解石英で作られた内部反射クラッドの場合には、前記内部反射クラッドのそれぞれの屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、融解石英の屈折率ｎ０よりも大きいか、等しいか、または小さい。
【００３０】
本発明によると、前記内部反射クラッドは、円、六角形、正方形、丸みを帯びたコーナを有する正方形、および丸みを帯びたコーナを有する六角形から選択される断面形状を有する。
【００３１】
外部クラッドの屈折率ｎ０に対する前記内部反射クラッドのそれぞれの屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋは、Δｎｃｌ１．．．ｋ＝ｎｃｌ１．．．ｋ−ｎ０であり、マルチコアファイバの外部クラッドの屈折率ｎ０に対するそれぞれの導光コアの屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋは、Δｎｃ１．．．ｋ＝ｎｃ１．．．ｋ−ｎ０であり、外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの導光コアの屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋは、０．００２〜０．０１５の範囲にある。加えて、外部クラッドの屈折率に対するそれぞれの内部反射クラッドの屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋは、約−０．００１〜約０．００２である。
【００３２】
さらに、本発明の第３の態様によると、外部クラッドの屈折率に対するスルーホールを備えるバリア領域の屈折率の差Δｎｂは、Δｎｂ＝ｎｂ−ｎ０であり、負の値を有する。
【００３３】
本発明の第３の態様によると、スルーホールが形成されるスペースは、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英からなり、それぞれの導光コアの中心から隣接するスルーホールを備えるバリア領域までの距離は、８〜３５ミクロンである。
【００３４】
本発明のすべての態様によると、マルチコアファイバにおいて、内部反射クラッドは、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られ、導光コアは、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、ナトリウム、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られている。
【００３５】
導光コアは、ファイバ内で、六角形配列、四角形配列、または同様の配列で配置されうる。
【００３６】
さらに、本発明によると、導光コアは、約４〜約５０ミクロンの範囲にある径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋを有し、前記導光コアの径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋは、同一かまたは異なる。導光コアの屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋは、同一かまたは異なる。
【００３７】
導光コアの径の値および導光コアの屈折率の値は、生成されたファイバが、国際電気通信連合の規格ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ６５１〜６５７を満たすように所定の範囲内になければならない。
【００３８】
本発明は、添付の図面を参照して好ましい実施形態の説明によってさらに示される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１ａ】本発明の実施形態によるマルチコアファイバの断面図である。
【図１ｂ】図ｌａによるマルチコアファイバのＡ−Ｂ軸に沿った屈折率分布である。
【図２ａ】連続的なバリア領域を有するマルチコアファイバの断面図である。
【図２ｂ】個々の要素からなるバリア領域を有するマルチコアファイバの断面図である。
【図２ｃ】スルーホールなどの個々の要素からなるバリア領域を有するマルチコアファイバの断面図である。
【図３】石英ガラス管内部の気相堆積によって作製された、本発明によるマルチコアファイバ用の内部反射クラッドおよびバリア領域を有する１つのコアのプレフォームの概略図である。  図４ａ〜ｅは、組み立ておよび溶融によって作製される本発明によるマルチコアファイバのための内部反射クラッドおよびバリア領域を有する１つのコアのプレフォームの、様々な作製段階における概略図である。
【図４ａ】１つのコアおよび内部反射クラッドのプレフォームの概略図である。
【図４ｂ】バリア領域（３）すなわち（３１・・・３ｍ）を形成するためのプレフォームである、事前組み立てされたプレフォーム（７）の要素の概略図である。
【図４ｃ】事前組み立てされたプレフォーム、すなわちバリア領域のプレフォームによって取り囲まれた、１つのコアおよび内部反射クラッドのプレフォームの概略図である。
【図４ｄ】石英ガラス管内に配置された、事前組み立てされたプレフォームの概略図である。
【図４ｅ】石英ガラス管内で事前組み立てされたプレフォームを溶融した後に得られる１つのコア、内部反射クラッドおよびバリア領域の融解プレフォームの概略図である。  図５ａ〜ｃは、様々な作製段階におけるマルチコアファイバのプレフォームの概略図である。
【図５ａ】石英ガラス管に配置された、１つのコア、内部反射クラッドおよびバリア領域の融解プレフォームの組み立てられたプレフォームの概略図である。
【図５ｂ】組み立てられたプレフォームを固定するために追加のロッドを用いて石英ガラス管内に配置された、１つのコア、内部反射クラッドおよびバリア領域の融解プレフォームの組み立てられたプレフォームの概略図である。
【図５ｃ】マルチコアファイバの生成されたプレフォーム、すなわち管内で組み立てられたプレフォームを溶融した後に得られるプレフォームの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１ａ〜ｂおよび図２を参照して、マルチコアファイバについて説明する。
【００４１】
図１は、コアのそれぞれがそれぞれの内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）によって取り囲まれている少なくとも２つの導光コア（１１・・・１ｋ）、内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）と外部クラッド（４）との間のスペースによって画成されるバリア領域（３）、ならびにマルチコアファイバの外部保護被膜（５）を備えるマルチコア光ファイバを示す。外部保護被膜（５）は、動作に際してファイバへの機械的損傷を防ぐために用いられる。
【００４２】
図１ｂは、本発明によるマルチコアファイバの例示的な屈折率分布を示し、ここで
Δｎｃ１．．．ｋは、外部クラッド（４）の屈折率ｎ０に対する導光コア（１１・・・１ｋ）のそれぞれの屈折率の差であり、
Δｎｃｌ１．．．ｋは、外部クラッド（４）の屈折率ｎ０に対する前記内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）のそれぞれの屈折率の差であり、
Δｎｂは、外部クラッド（４）の屈折率ｎ０に対するバリア領域の屈折率の差であり、Δｎ軸上の「０」値は、外部クラッドの屈折率に相当する。
【００４３】
さらに、本発明によるマルチコアファイバの構造的特徴をより詳細に考察する。導光コア（１１・・・１ｋ）（光ファイバ内に２つ以上のコアがありうる）は、径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋを有し、屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋを有するドープした融解石英から作られ、これら屈折率は、融解石英の屈折率ｎ０よりも高い。
【００４４】
導光コア（１１・・・１ｋ）の径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋ、および導光コア（１１・・・１ｋ）の屈折率ｎｃ１、ｎｃ２、ｎｃｋは、いずれも等しいか、またはわずかに異なることに留意されたい。それによって、導光コア（１１・・・１ｋ）の径の値、ならびに、各コアの屈折率の値は、生成されるファイバが国際電気通信連合の規格ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ  ６５１〜６５７に準拠した範囲になければならず、例えば、導光コア（１）の径は、８．１ミクロンおよび９．４ミクロンに等しくなりえて、導光コアおよび内部反射クラッドの屈折率の差Δｎは、０．００５５でありうる。マルチコア光ファイバにおいて使用されるコア径の同様の値が、非特許文献５に開示されている。
【００４５】
マルチコアファイバの外部クラッド（４）の屈折率ｎ０に対する導光コア（１１・・・１ｋ）のそれぞれの屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋは、Δｎｃ１．．．ｋ＝  ｎｃ１．．．ｋ  −ｎ０である。コアは、光ファイバ内に六角形配列、四角形配列、または他の配列で配置されうる。
【００４６】
既に言及したように、導光コア（１１・・・１ｋ）のそれぞれは、融解石英またはドープした融解石英で作られたそれぞれの内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）によって取り囲まれている。融解石英で作られた内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の場合には、内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、ｎ０に等しく、ドープした融解石英で作られた内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の場合には、それぞれの内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、融解石英の屈折率ｎ０よりも大きいか、等しいか、または小さいが、いずれの場合も、それぞれの内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の屈折率ｎｃｌ１、ｎｃｌ２、ｎｃｌｋは、それぞれの導光コア（１１・・・１ｋ）の屈折率よりも小さくなければならない。
【００４７】
内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）は、径Ｄｃｌ１、Ｄｃｌ２、Ｄｃｌｋを有する円（図１ａを参照）、通常の六角形（図２ａ）もしくは丸みを帯びたコーナを有する六角形、通常の正方形もしくは径Ｄｃｌ１、Ｄｃｌ２、Ｄｃｌｋの円を描く丸みを帯びたコーナを有する正方形の断面形状を有することができ、マルチコアファイバの外部クラッド（４）の屈折率ｎ０に対する内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）のそれぞれの屈折率の差Δｎｃｌ１．．．ｋは、Δｎｃｌ１．．．ｋ＝ｎｃｌ１．．．ｋ−ｎ０である。
【００４８】
クラッド（２１・・・２ｋ）の断面形状のいくつかの特徴（丸みを帯びたコーナなど）は、製造工程において形成される。
【００４９】
上で言及したように、バリア領域（３）は、ファイバの内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）と外部クラッド（４）との間に形成されるスペースによって画成される。バリア領域（３）は、内部反射クラッドのそれぞれの屈折率よりも小さい屈折率ｎｂを有する。加えて、バリア領域の屈折率ｎｂは、融解石英で作られた外部クラッド（４）の屈折率ｎ０よりも小さくなければならない。
【００５０】
本発明の実施形態によると、バリア領域（３）は、連続的でありえて（図２ａ）、屈折率ｎｂを有するドープした融解石英からなることができ、この屈折率は内部反射クラッドのそれぞれの屈折率よりも小さく、外部クラッド（４）の屈折率よも小さい。この場合、外部クラッドの屈折率に対するバリア領域の屈折率の差Δｎｂは、Δｎｂ＝ｎｂ−ｎ０である。バリア領域（３）は、任意の断面形状（隔室（ハチの巣）、相互連結したリング）を有することができる。
【００５１】
本発明の別の実施形態によると、バリア領域３は、不連続で、任意に配置された（図２ｂ）屈折率ｎｂ１、ｎｂ２、ｎｂｍを有するドープした融解石英から作られた個々のバリア要素（３１・・・３ｍ）からなりえて、これらの屈折率は、それぞれの内部反射クラッドの屈折率よりも小さく、外部クラッド（４）の屈折率よりも小さい。外部クラッド（４）の屈折率ｎ０に対するバリア領域のそれぞれのバリア要素（３１・・・３ｍ）の屈折率の差は、Δｎｂ１．．．ｍ＝ｎｂ１．．．ｍ−ｎ０である。
【００５２】
バリア領域の要素（３１・・・３ｍ）と内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）と外部クラッド（４）との間に形成されるすき間は、融解石英またはドープした融解石英で作られている。バリア領域の要素は、例えば円、正方形、菱形などの任意の断面形状を有することができる。
【００５３】
本発明の別の実施形態によると、バリア領域３は、断続的で、融解石英またはドープした融解石英内に所定の方法（図２ｂ）で配置されたスルーホールの形態の個々の要素（３１・・・３ｍ）からなることができる。したがって、バリア領域の要素（３１・・・３ｍ）、すなわちスルーホールと内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）と外部クラッド（４）との間に形成されるすき間は、融解石英またはドープした融解石英で作られている。
【００５４】
外部クラッド（４）は、内径Ｄｉｎ１２０〜１２５ミクロン、外径Ｄｏｕｔ１２５ミクロン、および融解石英の屈折率ｎ０と等しい屈折率を有する。したがって、外部クラッドは厚さゼロさえ有することができ、すなわちＤｉｎは、Ｄｏｕｔと等しくなりうる。外部クラッド（４）は、ファイバの径を規格（ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ−６５１〜６５７）によって指定された値となるようにし、かつ要求される機械的性質を提供することが必要である。
【００５５】
ファイバの導光コア（１１・・・１ｋ）は、酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、ナトリウム、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有する融解石英で作られている。
【００５６】
内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）は、純粋な融解石英、または酸化ゲルマニウム、酸化アルミニウム、酸化リン、塩素、酸化ホウ素、フッ素、もしくはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られている。本発明の実施形態による連続的なバリア領域（３）、または本発明の別の実施形態によるバリア要素（３１・・・３ｍ）からなる断続的なバリア領域は、酸化ホウ素、フッ素、またはそれらの組合せからなるグループから選択される少なくとも１つのドーパントを含有するドープした融解石英で作られている。これらのドーパントを用いたドーピングにより、融解石英の屈折率よりも小さい屈折率が実現される。本発明の別の実施形態によると、バリア領域は、融解石英またはドープした融解石英内に形成された、空気または別のガスで満たされたスルーホール（バリア要素（３１・・・３ｍ））の形態で作られる。外部クラッド（４）は、酸化シリコンで作られている。外部保護被膜（５）は、ポリマー、炭素、ラッカー、金属のグループから選択される材料からなり、または、上記の構成要素の様々な層を含む多層被膜である。
【００５７】
導光コア（１１・・・１ｋ）は、本発明によるマルチコア光ファイバ上で放射を行うように設計される。光ファイバ通信回線では、導光コアは、データ信号を伝送する。
【００５８】
本発明によると、マルチコアファイバの導光コア（１１・・・１ｋ）の屈折率は、周囲の内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の屈折率よりも大きく、それにより、放射を全内部反射によってファイバコア内に局在化させることができる。ファイバの断面全体にわたるモード場の分布は、放射の一部がコアを越えてコアの半径の数倍に達する距離に伝搬するような分布である。マルチコアファイバでは、隣接するコアのモード場は、部分的に重なり、光学的なクロストークを引き起こし、その結果データ信号のひずみにつながり、伝送中にエラー回数を増加させる可能性がある。クロストークは、１つの導光コアのモード場が別の導光コアのモード場と相互作用し、結果として１つのモードから別のモードへのポンピングパワーになることから発生する。ポンピングされるパワー部分は、２つのモード場が重なり合う程度、すなわち、ファイバ断面積にわたる２つのモードの電界強度の積の積分に依存する（非特許文献４）。
【００５９】
相互作用する導光コア（１１・・・１ｋ）間に位置する、内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の屈折率よりも小さい屈折率を有する連続的な、または断続的なバリア領域（３）すなわち（３１・・・３ｍ）を備えたマルチコアファイバの本構造は、モード場重なり積分を著しく低減し、したがって、光学的なクロストークを低減することが明白である。また、本発明の実施形態によるバリア領域（３すなわち３１・・・３ｍ）が存在することにより、光ファイバの導光コア（１１・・・１ｋ）からファイバの外部保護被膜（５）への放射流出を防ぎ、それによって、曲げ光損失を低減する。クロストークを低減し曲げ損失を低減することにより、エラーが低減され情報伝送品質が改善されることになる。
【００６０】
加えて、導光コア（１１・・・１ｋ）のまわりの内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の存在により、コアとバリア領域（３）すなわち（３１・・・３ｍ）との間に、バリア層が、モード場径、群速度分散、遮断波長などのコアモードの光学的性質に確実に影響を与えないようにするために必要なギャップが提供される。これは、規格（ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ−６５１〜６５７）を満たし、光ファイバ通信回線で利用される他の光ファイバとの両立性を保証するために必要である。
【００６１】
光学特性が確実に電気通信ファイバのための規格ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ６５１〜６５７を満たすように、ファイバの導光コアのパラメータは、以下の範囲にあるべきである。
導光コア（ｌ１・・・１ｋ）の径Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｃｋは、４〜５０ミクロン、
外部クラッド（４）の屈折率に対するファイバのそれぞれの導光コア（１１・・・１ｋ）の屈折率の差Δｎｃ１．．．ｋは、Δｎｃ１．．．ｋ＝ｎｃ１．．．ｋ−ｎ０であり、０．００２〜０．０１５、
導光コア（１１・・・１ｋ）の中心から隣接するバリア領域までの距離は、８〜３５ミクロンである。この距離は、バリア領域が導光コア（１１・・・１ｋ）のモード特性に影響して、その結果ファイバがそれぞれの規格（ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ−６５１〜６５７）を満たさなくなるということがないという条件付きで最小であるべきである。
【００６２】
様々な態様の解析に基づいて、著者らは、本発明の最適な動作に対して、
１）それぞれの内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）の屈折率と外部クラッド（４）の屈折率との差Δｎｃｌ１．．．ｋは、Δｎｃｌ１．．．ｋ＝ｎｃｌ１．．．ｋ−ｎ０であり、−０．００１〜０．００２の範囲にあり、
２）バリア領域（３）の屈折率と外部クラッド（４）の屈折率との差Δｎｂは、Δｎｂ＝ｎｂ−ｎ０であり、バリア領域の要素がドープした融解石英で作られている場合は、−０．００２以下である、ということが必要であると結論づけた。
【００６３】
バリア領域の屈折率と外部クラッドの屈折率との差Δｎｂの上記の範囲は、一方ではモード間の相互作用を確実に実質的に減少させるように、他方ではこの構造の製作実現可能性を提供するように選ばれる。
【００６４】
クロストークの低減および曲げ損失の低減を示す、本発明によるマルチコア光ファイバを製造する方法について、以下のやり方で実施されるように図３〜５を参照してさらに説明し示す。
【００６５】
ファイバの導光コア（１１・・・１ｋ）、内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）およびバリア領域（３）のプレフォームが準備される。
【００６６】
本発明の実施形態（図３）において、バリア領域（３）、内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）および導光コア（１１・・・１ｋ）のプレフォームは、ドープした融解石英の気相堆積によって、すなわち、石英ガラス管（６）内で指定された順序でＭＣＶＤ（化学的気相堆積）またはＰＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）によって形成される。処理が完了した後、堆積が行われた管（６）は、フッ化水素酸または機械的処理を用いて取り除かれうる。
【００６７】
ファイバの導光コア（１１・・・１ｋ）、内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）、および（図４ｂにおいて３１・・・３ｍとして示される）バリア領域の要素からなるバリア領域（３）のプレフォームを形成するための別の実施形態（図４ａ〜ｅ）において、以降事前組み立てされたプレフォーム（７）と称されるプレフォームが、最初に上記の構成要素から組み立てられる（図４ｃ）。はじめに、事前組み立てされたプレフォーム（７）の要素は、別々に製造される。事前組み立てされたプレフォーム（７）の中心の要素は、内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）および導光コア（１１・・・１ｋ）のみのプレフォームであり（図４ａ）、これらは、ＭＣＶＤ、ＰＣＶＤ、ＶＡＤ（気相軸付け堆積）またはＯＶＤ（外付け気相堆積）処理において気相堆積によって生成される。
【００６８】
バリア領域（３）すなわち（３１・・・３ｍ）を構成するためのプレフォームである、事前組み立てされたプレフォーム（７）の要素（３１・・・３ｍ）（図４ｂ）は、気相堆積または別の方法によって製造される。
【００６９】
要素（３１・・・３ｍ）は、酸化ホウ素、フッ素、酸化ゲルマニウム、およびそれらの組合せからなるグループから選択されるドーパントを含有する融解石英のロッドである。このロッドは、任意の断面形状を有することができる。組み立てられたプレフォーム（７）に対する要素（３１・・・３ｍ）は、石英ガラス管でありうる。次に、事前組み立てされたプレフォーム（７）が作製され配置される。要素（３１・・・３ｍ）は、導光コア（１１・・・１ｋ）および内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）に対するプレフォームのまわりに配置される（図４ｃ）。要素（３１・・・３ｍ）は、組成、形状および光学的性質において、同一であっても異なっていてもよい。次に、上記の構成要素からなる事前組み立てされたプレフォーム（７）が、石英ガラス管（６）内部に配置される（図４ｄ）。管（６）は、事前組み立てされたプレフォーム（７）上にしっかりと取付けられ、その構成要素をお互いに縛り付ける。管（６）の一方の端部は、例えばガスバーナによって封止される。他方の端部は、管内に減圧を生成する真空ポンプに接続される。その後、管（６）内の事前組み立てされたプレフォーム（７）は、炉に供給され、石英ガラス軟化温度、１８００〜２３００°Ｃにまで加熱される。管（６）の内部と外部の圧力差のために、事前組み立てされたプレフォーム（７）の構成要素間のスペース、および事前組み立てされたプレフォーム（７）の要素と管（６）との間のスペースは、加熱されると崩れ、プレフォームは、固体のロッドへと変わり、そのため、管（６）内の事前組み立てされたプレフォーム（７）が溶融した後、融解プレフォーム（８）が形成される（図４ｅ）。
【００７０】
例外は、ファイバのバリア領域の要素（３１・・・３ｍ）が、例えば、空気または同様の性質を有するガスで満たされたスルーホールである場合である。この場合は、事前組み立てされたプレフォームに対する要素（３１・・・３ｍ）は、両側を封止された石英ガラスの中空毛細管であり、空気が毛細管内部に残り、圧力を生成する。事前組み立てされたプレフォームが溶融され、崩れるとき、バリア領域の中空要素（３１・・・３ｍ）内部の圧力は、これら中空要素が崩れるのを防ぎ、そのため、空気孔が融解プレフォーム（８）の断面内に残る。
【００７１】
さらに、融解された事前組み立てされたプレフォーム（８）（図４ｄ）は、引っ張られて、さらなる細工のためにより小さな径にされうる。この処理の完了後、管（６）は、フッ化水素酸を用いて、または機械的に取り除くことができる。
【００７２】
次に、本発明によるマルチコアファイバのプレフォームを製造する方法について、図５ａ〜５ｃを参照して説明する。導光コア（１１・・・１ｋ）、内部反射クラッド（２１・・・２ｋ）およびバリア領域（３）すなわち（３１・・・３ｍ）のプレフォームからなる融解プレフォーム（８）を石英ガラス管（９）の内部に配置する（図５ａ）。プレフォームおよび管（９）の径は、すべての要素の位置が固定されるように選ばれる。例えば、所定の径を備えた円形断面を有する、導光コア、内部クラッドおよびバリア領域に対する７つの融解プレフォーム（８）を、コア、内部クラッドおよびバリア領域のプレフォームの外径の３倍の内径を有する管（９）内に挿入することができる。
【００７３】
加えて、プレフォームを、正方形または別の断面形状を有する管内に挿入することができる。融解プレフォーム（８）がスルーホールを含む場合、融解プレフォーム（８）は、例えば、プレフォームの端部を封止することによって、気密封止されなければならない。管の内部に各要素をさらに固定するために、任意の断面形状を有する融解石英のロッド（１０）を使用することができる（図５ｂ）。さらに、プレフォーム（８）を有する管（９）の一方の端部は、例えば、ガスバーナを使用して封止される。他方の端部は、管内に減圧を生成する真空ポンプに接続される。その後、支持管内の組み立てられたプレフォームは、炉内に供給され、融解石英軟化温度、１８００〜２３００°Ｃにまで加熱される。支持管（９）の内部と外部の圧力差のために、内部孔部は、加熱されたときに崩れ、プレフォームは、固体のロッドへと変わる。結果としてプレフォーム（１１）が得られる（図５ｃ）。
【００７４】
ファイバは、得られたプレフォーム（１１）から、または組み立てられたプレフォームの崩壊処理と同時に取り出すことができる。
【００７５】
本明細書で提示されたマルチコアファイバを製造する方法は、開示した実施形態に限定されず、任意の既知の方法、および当業者に知られているそれらの変更形態によって変更されうる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
バリア領域を有するマルチコアファイバの本実施形態は、敷設される光ファイバケーブルの数または全体的な区域が制限されている場合に、市内通信回線において信号を配信するための伝送光ファイバとして、光通信システムにおいて利用されうる。
【符号の説明】
【００７７】
１１，１ｋ  導光コア
２１，２ｋ  内部反射クラッド
３  バリア領域
３１，３ｍ  バリア領域
４  外部クラッド
５  外部保護被膜
６  管
７  プレフォーム
８  融解プレフォーム
９  管
１０  ロッド
１１  プレフォーム
Ｄｃ１，Ｄｃ２，Ｄｃｋ  導光コアの径
ｎｃ１，ｎｃ２，ｎｃｋ  導光コアの屈折率
ｎｃｌ１，ｎｃｌ２、ｎｃｌｋ  内部反射クラッドの屈折率
ｎｂ１，ｎｂ２，ｎｂｍ  バリア領域の屈折率
ｎ０  融解石英の屈折率
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【国際調査報告】
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