(57)【要約】  本実施形態は、単位断面積当りの伝送容量や周波数利用効率が優れ製造が容易なマルチコア光ファイバ等に関する。当該マルチコア光ファイバは、複数のコア、クラッド、および被覆を備え、隣接コア間ピッチ、ケーブルカットオフ波長、各コア内への光閉じ込め指標、クラッド外径、隣接コア間パワー結合係数が適切に設定され、式Λ／(ｒclad−ＯＣＴｍｉｎ)の最小値、該式の最大値、およびコア数との間の関係が所定の関係下で存在する。
2015001990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが中心軸に沿って延在するとともに石英系ガラスからなる複数のコアと、前記複数のコアそれぞれを覆うとともに石英ガラスからなる共通クラッドと、前記共通クラッドの外周面上に設けられるとともに石英ガラスとは異なる材料からなる被覆と、を備えたマルチコア光ファイバであって、
前記中心軸に垂直な当該マルチコア光ファイバの断面において、前記複数のコアが正三角格子状に配置され、かつ、隣接コアの中心間距離である隣接コア間ピッチΛ［μｍ］が一定であり、
前記複数のコアそれぞれのケーブルカットオフ波長λｃｃ［μｍ］が１．５３μｍ以下であり、
理論カットオフ波長をλｃｔｈ［μｍ］、モードフィールド径をＭＦＤ［μｍ］とするとき、前記複数のコアそれぞれへの光の閉じ込め指標であるＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７が波長１．５５μｍにおいて８．２以下であるか、または、前記複数のコアそれぞれへの光の閉じ込め指標であるＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０が波長１．５５μｍにおいて６．９以下であり、
前記共通クラッドの外径２ｒclad［μｍ］が１１５μｍ〜２５０μｍであり、
当該マルチコア光ファイバが、その全長に亘って０.３ｍ〜３ｍの範囲内の曲率半径Ｒで曲げられているとき、隣接コア間パワー結合係数および隣接同種コア間パワー結合係数の双方が波長１６２５ｎｍにおいて２.３×１０−６／ｋｍ以下であり、かつ、前記隣接コア間パワー結合係数および前記隣接同種コア間パワー結合係数の少なくとも何れか一方が波長１５３０ｎｍにおいて３.６×１０−９／ｋｍ以上であり、
前記複数のコアのうち最外周に位置するコアの中心から前記共通クラッドの外周面までの最短距離をＯＣＴとするとき、前記被覆における伝送損失増加が理論上0.01dB/kmとなるＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍ［μｍ］および前記被覆における伝送損失増加が理論上0.001dB/kmとなるＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍ［μｍ］が、波長１．６２５μｍにおけるＭＦＤ［μｍ］を用いて以下の式（１）または式（２）により求められる値であり、
【数１】
2015001990.tif 000024
【数２】
2015001990.tif 000025
許容可能な最薄のＯＣＴをＯＣＴｍｉｎとするとき、前記ＯＣＴｍｉｎはＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍ〜ＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍの値であり、かつ、実際のＯＣＴはＯＣＴｍｉｎ以上であり、
前記隣接コア間ピッチΛを前記共通クラッドのコア配置可能半径で割った比Λ／(ｒclad−ＯＣＴｍｉｎ)なる式で表されるパラメータを定義したとき、[コア数：前記パラメータの最小値：前記パラメータの最大値]の関係が、[19：0.450：0.500]、[27：0.378：0.397]、[31：0.351：0.378]、[37：0.315：0.333]、[42：0.297：0.311] 、[48：0.278：0.285]、[55：0.255：0.277]、[63：0.240：0.248]、[69：0.229：0.240]、[73：0.222：0.229]、[85：0.203：0.218]、[102：0.189：0.195]、[109：0.182：0.189]、[121：0.173：0.180]、[151：0.154：0.160]の何れかである
マルチコア光ファイバ。
【請求項２】
当該マルチコア光ファイバが、その全長に亘って０.３ｍ〜３ｍの範囲内の曲率半径Ｒで曲げられているとき、隣接異種コア間パワー結合係数および前記隣接同種コア間パワー結合係数の双方が波長１６２５ｎｍにおいて１.１×１０−６／ｋｍ以下であり、かつ、前記隣接異種コア間パワー結合係数および前記隣接同種コア間パワー結合係数の少なくとも何れか一方が波長１５３０ｎｍにおいて５.３×１０−８／ｋｍ以上である請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
前記複数のコアのうち隣接コアの組には、同種コアの組が含まれ、
当該マルチコア光ファイバの曲率半径Ｒ［ｍ］の、その長手方向に沿った平均値が０．３ｍ以上である使用状態において、波長をλ［μｍ］、実効屈折率をｎｅｆｆ、隣接同種コアのコア間ピッチをΛidentical［μｍ］、実効屈折率ｎｅｆｆの最小値ηｍｉｎを３.６×１０−９／ｋｍ、実効屈折率ｎｅｆｆの最大値ηｍａｘを２.３×１０−６／ｋｍ、実効曲率半径Ｒｅｆｆ，λを以下の式（３）と定義するとき、λ＝１．５３μｍにおいて以下の式（４）を満たすとともにλ＝１．６２５μｍにおいて以下の式（５）を満たす第１条件、または、λ＝１．５３μｍにおいて以下の式（６）を満たすとともにλ＝１．６２５μｍにおいて以下の式（７）を満たす第２条件を、前記Λidentical［μｍ］が満たしている請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【数３】
2015001990.tif 000026
【数４】
2015001990.tif 000027
【数５】
2015001990.tif 000028
【数６】
2015001990.tif 000029
【数７】
2015001990.tif 000030
【請求項４】
前記複数のコアすべてが同種コアである請求項３に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５】
波長１．５５μｍにおいて、コア数が２７〜５５の間で変わった場合の、コア数とＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７の上限値とＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０の上限値の望ましい関係を、[コア数、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７の上限値、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０の上限値]と記載するとき、[コア数、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７の上限値、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０の上限値]は、[27、6.4、5.6]、[31、6.1、5.4]、[37、5.4、4.8]、[42、5.1、4.6]、[48、4.7、4.2]、[55、4.6、4.1]、の何れかとなる請求項４に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項６】
前記共通クラッドは、それぞれが、前記複数のコアのうち対応するコアに接触している領域であって、前記対応するコアにおける光伝搬に寄与する複数の光学クラッドを含み、
前記複数のコアのうち隣接コアの組には、コア径、コアと光学クラッドの比屈折率差、および光学クラッドの屈折率のうち少なくとも何れかが異なる異種コアで構成された一またはそれ以上の隣接異種コアの組が含まれ、前記隣接異種コアにおけるコア間ピッチが前記隣接同種コアにおけるコア間ピッチΛidenticalより小さい請求項３に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項７】
前記隣接異種コアのすべての組について、隣接異種コア間のクロストークが最大となる、当該マルチコア光ファイバに対する曲げの曲率半径Ｒが、０.３ｍ未満である請求項６に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか一項に記載のマルチコア光ファイバを含むマルチコア光ファイバケーブルであって、前記マルチコア光ファイバを、その長手方向に沿った曲率半径Ｒの平均値が０．３ｍ以上に維持された状態で内蔵しているマルチコア光ファイバケーブル。
【請求項９】
請求項１、２および４〜７の何れか一項に記載のマルチコア光ファイバを含むマルチコア光ファイバケーブルであって、前記マルチコア光ファイバを、その長手方向に沿った曲率半径Ｒの平均値が３ｍ以下に維持された状態で内蔵している請求項８に記載のマルチコア光ファイバケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、マルチコア光ファイバおよびマルチコア光ファイバケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マルチコア光ファイバは、共通のクラッド中にファイバ軸に沿って延在する複数のコアを有する。マルチコア光ファイバにおいて単位断面積当りの伝送容量の向上が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７０３３６号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】T. Hayashi, T. Nagashima, O. Shimakawa, T. Sasaki, and E. Sasaoka, “Crosstalk variation of multi-core fibre due to fibre bend,” in Eur. Conf. Opt. Commun. (ECOC), 2010, p. We.8.F.6.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明者は、従来のマルチコア光ファイバについて詳細に検討した結果、以下のような課題を発見した。【０００６】
すなわち、上記特許文献１および非特許文献１では、マルチコア光ファイバにおいて単位断面積当りの伝送容量の向上を図る為、望ましい光学特性とクロストークとの関係や、ファイバ断面におけるコア配置について、検討されている。しかしながら、マルチコア光ファイバの製造容易性をも考慮した上で単位断面積当りの伝送容量や周波数利用効率の観点では最適化が図られていない。【０００７】
本実施形態は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、単位断面積当りの伝送容量や周波数利用効率が優れ製造が容易なマルチコア光ファイバおよびマルチコア光ファイバケーブルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態に係るマルチコア光ファイバは、それぞれが中心軸に沿って延在するとともに石英系ガラスからなる複数のコアと、複数のコアそれぞれを覆うとともに石英ガラスからなる共通のクラッドと、クラッドの外周面上に設けられるとともに石英ガラスとは異なる材料からなる被覆と、を備える。【０００９】
特に、本実施形態の第１の態様では、中心軸に垂直な当該マルチコア光ファイバの断面において、複数のコアが正三角格子状に配置され、かつ、隣接コアの中心間距離である隣接コア間ピッチΛ［μｍ］は一定である。また、複数のコアそれぞれのケーブルカットオフ波長λｃｃ［μｍ］は１．５３μｍ以下である。理論カットオフ波長をλｃｔｈ［μｍ］、モードフィールド径をＭＦＤ［μｍ］とするとき、複数のコアそれぞれへの光の閉じ込め指標であるＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７が波長１．５５μｍにおいて８．２以下であるか、または、複数のコアそれぞれへの光の閉じ込め指標であるＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０が波長１．５５μｍにおいて６．９以下である。共通クラッドの外径２ｒclad［μｍ］が１１５μｍ〜２５０μｍである。当該マルチコア光ファイバが、その全長に亘って０.３ｍ〜３ｍの範囲内の曲率半径Ｒで曲げられているとき、隣接コア間パワー結合係数および隣接同種コア間パワー結合係数の双方は波長１６２５ｎｍにおいて２.３×１０−６／ｋｍ以下であり、かつ、隣接コア間パワー結合係数および隣接同種コア間パワー結合係数の少なくとも何れか一方は波長１５３０ｎｍにおいて３.６×１０−９／ｋｍ以上である。複数のコアのうち最外周に位置するコアの中心から共通クラッドの外周面までの最短距離をＯＣＴとするとき、被覆における伝送損失増加が理論上0.01dB/kmとなるＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍ［μｍ］および被覆における伝送損失増加が理論上0.001dB/kmとなるＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍ［μｍ］のぞれぞれは、波長１．６２５μｍにおけるＭＦＤ［μｍ］を用いて以下の式（１）または式（２）により求められる値となる。許容可能な最薄のＯＣＴをＯＣＴｍｉｎとするとき、ＯＣＴｍｉｎはＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍ〜ＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍの値であり、かつ、実際のＯＣＴはＯＣＴｍｉｎ以上である。更に、隣接コア間ピッチΛを共通クラッドのコア配置可能半径で割った比Λ／(ｒclad−ＯＣＴｍｉｎ)なる式で表されるパラメータを定義したとき、[コア数：前記パラメータの最小値：前記パラメータの最大値]の関係が、[19：0.450：0.500]、[27：0.378：0.397]、[31：0.351：0.378]、[37：0.315：0.333]、[42：0.297：0.311] 、[48：0.278：0.285]、[55：0.255：0.277]、[63：0.240：0.248]、[69：0.229：0.240]、[73：0.222：0.229]、[85：0.203：0.218]、[102：0.189：0.195]、[109：0.182：0.189]、[121：0.173：0.180]、[151：0.154：0.160]の何れかである。
【数１】
2015001990.tif 000003
【数２】
2015001990.tif 000004
【００１０】
上記第１の態様に適用可能な第２の態様として、当該マルチコア光ファイバが、その全長に亘って０.３ｍ〜３ｍの範囲内の曲率半径Ｒで曲げられているとき、隣接異種コア間パワー結合係数および隣接同種コア間パワー結合係数の双方は波長１６２５ｎｍにおいて１.１×１０−６／ｋｍ以下であり、かつ、隣接異種コア間パワー結合係数および隣接同種コア間パワー結合係数の少なくとも何れか一方は波長１５３０ｎｍにおいて５.３×１０−８／ｋｍ以上であるのが好ましい。【００１１】
上記第１および第２の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第３の態様として、複数のコアのうち隣接コアの組には、同種コアの組が含まれるのが好ましい。また、当該マルチコア光ファイバの曲率半径Ｒ［ｍ］の、その長手方向に沿った平均値が０．３ｍ以上である使用状態において、波長をλ［μｍ］、実効屈折率をｎｅｆｆ、隣接同種コアのコア間ピッチをΛidentical［μｍ］、実効屈折率ｎｅｆｆの最小値ηｍｉｎを３.６×１０−９／ｋｍ、実効屈折率ｎｅｆｆの最大値ηｍａｘを２.３×１０−６／ｋｍ、実効曲率半径Ｒｅｆｆ，λを以下の式（３）と定義するとき、Λidentical［μｍ］は、第１条件または第２条件を満たすのが好ましい。なお、第１条件は、Λidentical［μｍ］が、λ＝１．５３μｍにおいて以下の式（４）を満たしかつλ＝１．６２５μｍにおいて以下の式（５）を満たす条件である。また、第２条件は、Λidentical［μｍ］が、λ＝１．５３μｍにおいて以下の式（６）を満たし、かつ、λ＝１．６２５μｍにおいて以下の式（７）を満たす条件である。
【数３】
2015001990.tif 000005
【数４】
2015001990.tif 000006
【数５】
2015001990.tif 000007
【数６】
2015001990.tif 000008
【数７】
2015001990.tif 000009
【００１２】
上記第１〜第３の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第４の態様として、複数のコアすべては、同種コアであるのが好ましい。【００１３】
また、上記第１〜第４の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第５の態様として、波長１．５５μｍにおいて、コア数が２７〜５５の間で変わった場合の、コア数とＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７の上限値とＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０の上限値の望ましい関係を、[コア数、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７の上限値、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０の上限値]と記載するとき、[コア数、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７の上限値、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０の上限値]は、[27、6.4、5.6]、[31、6.1、5.4]、[37、5.4、4.8]、[42、5.1、4.6]、[48、4.7、4.2]、[55、4.6、4.1]、の何れかとなるのが好ましい。【００１４】
上記第１〜第５の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第６の態様として、共通クラッドは、それぞれが、複数のコアのうち対応するコアに接触している領域であって、対応するコアにおける光伝搬に寄与する複数の光学クラッドを含む。そして、複数のコアのうち隣接コアの組には、コア径、コアと光学クラッドの比屈折率差、および光学クラッドの屈折率のうち少なくとも何れかが異なる異種コアで構成された一またはそれ以上の隣接異種コアの組が含まれる。このとき、隣接異種コアにおけるコア間ピッチは、隣接同種コアにおけるコア間ピッチΛidenticalより小さいのが好ましい。【００１５】
上記第１〜第６の態様のうち少なくとも何れかの態様に適用可能な第７の態様として、隣接異種コアのすべての組について、隣接異種コア間のクロストークが最大となる、当該マルチコア光ファイバに対する曲げの曲率半径Ｒが、０.３ｍ未満であるのが好ましい。【００１６】
また、本実施形態に係るマルチコア光ファイバケーブルは、上記第１〜第６の態様のうち何れかの態様に係るマルチコア光ファイバを含む。特に、当該マルチコア光ファイバにおいて、マルチコア光ファイバは、その長手方向に沿った曲率半径Ｒの平均値が０．３ｍ以上に維持された状態で内蔵される。【００１７】
一方、本実施形態に係るマルチコア光ファイバケーブルは、上記第１、第２および第４〜第７の態様のうち何れかの態様に係るマルチコア光ファイバを含んでもよい。この場合、当該マルチコア光ファイバにおいて、マルチコア光ファイバは、その長手方向に沿った曲率半径Ｒの平均値が３ｍ以下に維持された状態で内蔵される。
【発明の効果】
【００１８】
本実施形態に係るマルチコア光ファイバは、製造が容易であって、単位断面積当りの伝送容量や周波数利用効率が優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】は、マルチコア光ファイバ１の断面構造およびマルチコア光ファイバケーブル１００の内部構造をそれぞれ示す図である。
【図２】は、ステップインデックスコアの実効断面積Ａeffおよびコア間ピッチΛに対する比（ＳＳＥlim,core/ＳＳＥlim,SMF）の依存性を示すグラフである。
【図３】は、最外周コアの中心とファイバ中心との間の距離ｒomを最短隣接コア間ピッチｄminで規格化された値（ｒom／ｄmin）と、配置可能な最大コア数との関係を示す図である。
【図４】は、ステップインデックスコアの実効断面積Ａeffおよびコア間ピッチΛに対する比（ＳＳＥlim,MCF/ＳＳＥlim,SMF）の依存性を示すグラフである。
【図５】は、六方格子充填の場合のコア数を最密充填の場合のコア数で割ったコア数比と、比（ｄmin／ｒom）との関係を示すグラフである。
【図６】は、コア数比が1となるｄmin／ｒomの範囲、および、その際の六方格子充填でのコア数を纏めた表である。
【図７】は、コア数比が0.95以上となるｄmin／ｒomの範囲、および、その際の六方格子充填でのコア数を纏めた表である。
【図８】は、コア数比が0.9以上となるｄmin／ｒomの範囲、および、その際の六方格子充填でのコア数を纏めた表である。
【図９】は、ステップインデックス型の屈折率分布を示す図である。
【図１０】は、最外周コアの伝送損失増が０．０１ｄＢ／ｋｍとなる場合のＭＦＤ／（λｃｃ）０．８６９および最外周コアの伝送損失増が０．００１ｄＢ／ｋｍとなる場合のＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７０３と、規格化外クラッド厚ＯＣＴ／λとの関係を示すグラフである。
【図１１】は、他コアからの総クロストークの統計平均値（ＸＴtotal）と、Ａeffごとに正規化したＳＳＥlim,coreとの関係を示すグラフである。
【図１２】は、マルチコア光ファイバ１Ａの断面を示す図である。
【図１３】は、図１２中の線Ｌ１Ａに沿った、マルチコア光ファイバ１Ａの屈折率分布である。
【図１４】は、マルチコア光ファイバ１Ｂの断面を示す図である。
【図１５】は、図１４中の線Ｌ１Ｂに沿った、マルチコア光ファイバ１Ｂの屈折率分布である。
【図１６】は、マルチコア光ファイバ１の断面において、同種コアのみの場合と複数種類のコアの場合の隣接コアの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
図１（ａ）は、マルチコア光ファイバ１の断面構造を示す図である。図１（ａ）において、マルチコア光ファイバ１は、ファイバ軸ＡＸ（当該マルチコア光ファイバ１の中心軸）に沿ってそれぞれが延在する複数のコア１０と、複数のコア１０それぞれを覆う共通クラッド２０（以下、単にクラッドという）と、共通クラッド２０の外周に設けられた被覆３０を備える。図１（ａ）にはコア数が７の例が示されている。図１（ａ）のファイバ断面において、中心（ファイバ軸ＡＸと交差する位置）に位置する１個のコア１０の周りに６個のコア１０が配置されている。すなわち、図１（ａ）のファイバ断面において、７個のコア１０が正三角格子状に配置されている。複数のコア１０それぞれは、共通クラッド２０の屈折率より高い屈折率を有する。コア１０およびクラッド２０は石英ガラスからなり、コア１０またはクラッド２０は屈折率調整のための不純物が添加されている。また、被覆３０は、例えば樹脂など、石英ガラス以外の材料からなる。
【００２２】
図１（ｂ）は、マルチコア光ファイバケーブル１００の内部構造を示す図である。図１（ｂ）の例では、ケーブル外皮（図中、破線で示されている）内に、上記マルチコア光ファイバ１に所定の曲率半径Ｒの曲げを付与した状態で保持するスロッテッドロッド６０が収納されている。スロッテッドロッド６０は、石英ガラス以外の材料、例えば樹脂からなり、その中心には抗張力線５０（tension member）が配置されている。また、スロッテッドロッド６０の表面には、抗張力線５０の名が手方向に沿ってスロット６１が螺旋状に形成されており、上記マルチコア光ファイバ１がスロット６１に収納されることにより、マルチコア光ファイバ１に所定の曲率半径Ｒの曲げが付与される。なお、マルチコア光ファイバ１に所定の曲率半径Ｒの曲げを付与する構造はスロッテッドロッド６０には限定されない。また、曲率半径Ｒの曲げ付与は、螺旋配置以外の配置によっても実現可能である。
【００２３】
マルチコア光ファイバ１で伝送可能な容量を最大化するためには、各空間チャネル（各コア）の周波数利用効率（ＳＥ: spectral efficiency）の和をファイバ断面積Ａcsで割った値である空間・周波数利用効率（ＳＳＥ: spatial spectral efficiency）を大きくすることが望ましい。ＳＳＥは以下の式（８）で定義される。
【数８】
2015001990.tif 000010
【００２４】
各空間チャネルのＳＥは無限に改善できるわけではない。光増幅器の雑音および非線形光学現象による雑音を最小化したとき、各空間チャネルのＳＥは最大になる。各空間チャネルの周波数利用効率ＳＥの上限をＳＥlimと記す。空間・周波数利用効率ＳＳＥの上限ＳＳＥlimは以下の式（９）で表される。
【数９】
2015001990.tif 000011
【００２５】
本発明者は、上記の定義に基づいて以下のような検討を行った。光ファイバの太さや形状のことを考慮せず、無限に続く平面上でコアを正三角格子状に配置した場合のＳＳＥlimをＳＳＥlim,coreとする。ＳＳＥlim,coreは以下の式（１０）で定義される。ここで、Λは隣接コアの中心同士の間隔（以下、単にコア間ピッチという）である。ＳＳＥlim,coreは、そのコアを用いて実現できるＳＳＥの潜在指標として用いることができる。ＳＳＥlim,coreは、コア形状や屈折率分布により変化する。
【数１０】
2015001990.tif 000012
【００２６】
たとえば、ケーブルカットオフ波長が1530nmであるステップインデックスコアにおけるＳＳＥlim,coreを、波長1550nmにおける実効断面積Ａeffが80μｍ2であってケーブルカットオフ波長が1260nmである汎用シングルモードファイバのＳＳＥlim,SMF（被覆径250μｍをΛとして上記式（１０）で計算した）で割った比（ＳＳＥlim,core/ＳＳＥlim,SMF）を求めて、ステップインデックスコアの実効断面積Ａeffおよびコア間ピッチΛに対する比（ＳＳＥlim,core/ＳＳＥlim,SMF）の依存性を調べた。図２は、ステップインデックスコアの実効断面積Ａeffおよびコア間ピッチΛに対する比（ＳＳＥlim,core/ＳＳＥlim,SMF）の依存性を示すグラフである。ここでは、伝送損失0.18dB/km、平均ファイバ曲率半径1m、光増幅器の雑音指数6dB、光増幅器間隔80km、総伝送リンク長3200kmを仮定して計算を行った。Λが小さすぎるとＳＳＥlim,coreがほぼ0になるのは、コア間クロストークが大きくなりすぎるからである。
【００２７】
単純なステップインデックス型のコアを用いているにもかかわらず、ステップインデックスコアのＡeffが約87μｍ2以下であるとき、ＳＳＥlim,coreはＳＳＥlim,SMFの30倍以上を実現することができる。ステップインデックスコアのＡeffが約64μｍ2以下であるとき、ＳＳＥlim,coreはＳＳＥlim,SMFの35倍以上を実現することができる。また、ステップインデックスコアのＡeffが約50μｍ2以下であるとき、ＳＳＥlim,coreはＳＳＥlim,SMFの40倍以上を実現することができる。
【００２８】
コアへの光の閉じ込め指標（後述するとおり、閉じ込め指標が小さいほど閉じ込めが強い）として、ケーブルカットオフ波長λｃｃ［μｍ］とＭＦＤ［μｍ］で表されるＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７を用いると、波長１．５５μｍにおいて、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７が、７．８以下でＳＳＥlim,coreはＳＳＥlim,SMFの30倍以上を実現でき、６．８以下で３５倍以上を実現でき、６．０以下で４０倍以上を実現でき、５．４以下で４５倍以上を実現できる。また、コアへの光の閉じ込め指標として、理論カットオフ波長λｃｔｈ［μｍ］とＭＦＤ［μｍ］で表されるＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０を用いると、波長１．５５μｍにおいて、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０が、６．７以下でＳＳＥlim,coreはＳＳＥlim,SMFの30倍以上を実現でき、５．９以下で３５倍以上を実現でき、５．３以下で４０倍以上を実現でき、４．８以下で４５倍以上を実現できる。無限に続く平面上でコアを配置するのであれば、六方格子上にコアを配置することで、最密充填が可能である。しかし、光ファイバの断面は限られており、六方格子配置でない方が、より多くのコアを配置できる場合がある。
【００２９】
クラッド直径Ｄcladが大きくなると、光ファイバの破断確率が上昇し、機械的信頼性が悪化する。したがって、クラッド直径Ｄcladは一定の大きさ以下に抑える必要がある。クラッドと被覆との界面（クラッド外周面）とコア中心との最短距離である外クラッド厚ＯＣＴ（outer cladding thickness）が薄すぎると、クラッド外周面に近いコアの伝送損失が悪化するので、一定以上のＯＣＴが必要である。また、隣接コア同士の中心間の最短距離である最短隣接コア間ピッチｄminが小さくなると、クロストークＸＴが悪化したり、カットオフ波長が変化したりしてしまうので、ｄminは一定の値以上にする必要がある。
【００３０】
このようにして、クラッド直径Ｄclad，外クラッド厚ＯＣＴおよび最短隣接コア間ピッチｄminが決定されれば、円形クラッドを仮定すると、コア配置の問題は、円充填の問題として考えることができ、数学の成果を活用することができる。
【００３１】
図３は、最外周コアの伝送損失増が許容範囲にあるときの最外周コアの中心とファイバ中心との間の距離の最大値ｒomを最短隣接コア間ピッチｄminで規格化した値（ｒom／ｄmin）と、配置可能な最大コア数との関係を示す図である。図３には、六方格子充填（Hexagonal packing）および既知の範囲での最密充填（Densestpacking）それぞれの場合が示されている。六方格子充填の場合に比べて、最密充填の方が、わずかなｄminの短縮やｒomの拡大を効果的にコア数増大に活用できていることが分かる。
【００３２】
クラッド直径Ｄcladの許容可能な最大値は200〜250μｍ程度であると考えられている。そこで、クラッド直径Ｄcladを225μｍとした場合のマルチコア光ファイバのＳＳＥlim（ＳＳＥlim,MCF）を計算して求めた。図４は、ステップインデックスコアの実効断面積Ａeffおよびコア間ピッチΛに対する比（ＳＳＥlim,MCF/ＳＳＥlim,SMF）の依存性を示すグラフである。図４でも、図２同様の汎用シングルモード光ファイバのＳＳＥlim (ＳＳＥlim,SMF)を計算して、ＳＳＥlim,MCF/ＳＳＥlim,SMFの比をとった値が示されている。ここでは、被覆径Ｄcoatを350μｍとして、断面積Ａcs＝π(Ｄcoat/2)2とし、図３の最密充填のコア数でＳＳＥlim,MCFを計算した。
【００３３】
被覆厚を薄くして被覆径Ｄcoatを小さくしても、ＳＳＥlim,MCFの大小の傾向は変わらず、ＳＳＥlim,MCFが全体に改善することになるので、マイクロベンドロスなどの問題が生じない範囲でＤcoatは小さい方が望ましい。外クラッド厚ＯＣＴについては、最外周コアの伝送損失増が波長1625nmにおいて0.001dB/kmとなる値を許容可能な最薄外クラッド厚ＯＣＴｍｉｎとしているので、実効断面積Ａeffが小さいほどｒomは大きくなる。これは、Ａeffが小さい方がコアへの光の閉じ込めが強くなるからである。図４から、Ａeffが50μｍ2以下で、かつ、ｄminが30〜39μｍのときに、ＳＳＥlim,MCFはＳＳＥlim,SMF の10倍以上を実現することができる。
【００３４】
しかしながら、六方格子でない最密充填によるコア配置には、製造容易性の点から問題がある場合がある。マルチコア光ファイバの製造に関しては、ロッド・イン・コラプス法やサンドクラッディング法では或る程度自由なコア配置が可能である。しかし、スタックアンドドロー法では、コア用ロッドを六方格子以外の配置でスタックすることは、不可能ではないが、様々な径のクラッド用ロッドと一緒に複雑に組み上げてスタックする必要があり、設計・実作業ともに非常に困難である。また、マルチコア光ファイバの周辺機器に関しては、例えば、マルチコア光ファイバのファンアウトを複数のシングルコア光ファイバをバンドルして実現する場合についても、前記のスタックアンドドロー法と同様の困難さがある。
【００３５】
以下に説明するマルチコア光ファイバは、六方格子コア配置でありながら最密充填と同等のコア数を実現し、高い空間・周波数利用効率ＳＳＥを実現することができる。図５は、六方格子充填の場合のコア数を最密充填の場合のコア数で割ったコア数比と、比（ｄmin／ｒom）との関係を示すグラフである。図５は、図３から求められた。図５から、六方格子充填でコアが配置された場合でも、特定のｄmin／ｒomの範囲であれば、コア数比は１又は１に近い値をとることができることが分る。なお、ｄmin／ｒom＝Λ／(ｒclad−ＯＣＴｍｉｎ) である。
【００３６】
図６は、コア数比が1となるｄmin／ｒomの範囲、および、その際の六方格子充填でのコア数を纏めた表である。図７は、コア数比が0.95以上となるｄmin／ｒomの範囲、および、その際の六方格子充填でのコア数を纏めた表である。図８は、コア数比が0.9以上となるｄmin／ｒomの範囲、および、その際の六方格子充填でのコア数を纏めた表である。「コア数比」は、六方格子充填の場合のコア数を最密充填の場合のコア数で割った値である。ただし、一続きのｄmin／ｒomの範囲が0.005に満たないものは省略した。これは、例えば、２ｒomが200μｍである場合、ｄminの最大値・最小値の範囲に換算すると0.5μｍの範囲となり、コア配置をその様な精度で制御することは必ずしも容易ではなく、マルチコア光ファイバの製造性・歩留まりを低下させる可能性があるからである。
【００３７】
コア数比が0.9以上になりかつ大きなＳＳＥlim,MCFを実現できるマルチコア光ファイバの具体的な構造について検討すると以下のとおりである。
【００３８】
先ず、最外周コアの伝送損失増の観点から許容可能な最短の外クラッド厚ＯＣＴとの関係について説明する。ここでは、規格化外クラッド厚ＯＣＴ／λを導入することで、波長に無依存な関係を発見した。
【００３９】
図１０は、最外周コアの伝送損失増が０．０１ｄＢ／ｋｍ及び０．００１ｄＢ／ｋｍとなる場合の、波長［μｍ］及びカットオフ波長［μｍ］及びＭＦＤ［μｍ］とＯＣＴ［μｍ］の関係を示したグラフである。図１０は、ケーブルカットオフ波長が１．２６μｍと１．５３μｍの場合の波長１５５０ｎｍおよび波長１６２５ｎｍにおけるデータを含む。カットオフ波長としてケーブルカットオフ波長λｃｃを用いる場合ＭＦＤ／（λｃｃ）０．８６９と最外周コアの伝送損失増が０．０１ｄＢ／ｋｍとなるＯＣＴ（ＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍ）との関係は以下の式（１１−１）で表され、最外周コアの伝送損失増が０．００１ｄＢ／ｋｍとなるＯＣＴ（ＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍ）との関係は以下の式（１１−２）で表される。カットオフ波長として理論カットオフ波長λｃｔｈを用いる場合、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７０３とＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍとの関係は以下の式（１２−１）で表され、ＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍとの関係は以下の式（１２−２）で表される。
【００４０】
この関係は、コアの周囲にクラッドよりも低い屈折率のトレンチ層を備えるトレンチアシスト型コアなどの場合にも成り立つ。最外周コアの伝送損失が０．０１ｄＢ／ｋｍを超えて増加することは光学特性上有意な伝送損失増加となってしまうこととを考えると、波長１．６２５μｍにおいて、ＯＣＴは以下の式（１１−１）または式（１２−１）から計算されるＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍ以上であることが好ましく、更に最外周コアの伝送損失が０．００１ｄＢ／ｋｍを超えない為には、ＯＣＴは以下の式（１１−２）または式（１２−２）で計算されるＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍ以上であることが好ましい。或いは、ＯＣＴｍｉｎをＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍ〜ＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍの値とし（ＯＣＴ０．００１ｄＢ／ｋｍ＞ＯＣＴ０．０１ｄＢ／ｋｍ）、実際のＯＣＴはＯＣＴｍｉｎ以上であることが好ましい。このとき、Λ／(ｒclad−ＯＣＴｍｉｎ)が、コア数に応じて図８におけるｄmin／ｒomの範囲の値をとることが望ましく、コア数に応じて図７におけるｄmin／ｒomの範囲の値をとることが更に望ましく、コア数に応じて図６におけるｄmin／ｒomの範囲の値をとることが更に望ましい。特にコア数が１９以下の少ないときは、可能な限りコア数比を高める為に図６におけるｄmin／ｒomの範囲の値をとることが望ましい。これにより、最外周コアの伝送損失増を抑圧しつつ、ＯＣＴを過剰に厚くすることなく、正三角格子状のコア配置でも高いコア数比を実現できる。
【数１１】
2015001990.tif 000013
【数１２】
2015001990.tif 000014
【００４１】
次に、ＳＳＥlim,MCF/ＳＳＥlim,SMFを向上させることが可能な最短隣接コア間ピッチｄminについて説明する。ここでは、図２および図４の場合と同様にステップインデックス型のコアを考える。図９に示されたように、クラッドの屈折率を基準としたコアの比屈折率差をΔcoreとし、コアの直径を２ｒcoreとする。なお、図９の屈折率分布は、１つのコア１０を含むその周辺の屈折率分布であり、図１（ａ）中の線Ｌ１に沿った各部の屈折率を示す。Ｃバンドでの伝送を考え、ケーブルカットオフ波長λccを1530nmに固定すると、コアの比屈折率差Δcoreおよび直径２ｒcoreのうち一方が決まれば他方も一意に定まる。図１１は、他コアからの総クロストークの統計平均値（ＸＴtotal）と、Ａeffごとに正規化したＳＳＥlim,coreとの関係を示すグラフである。図１１は、Ａeffが30〜270μｍ、Δcoreが0.18〜1.0%、波長１．５５μｍにおける、コアへの光の閉じ込め指標ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７が４．９〜１０．４、コアへの光の閉じ込め指標ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０が４．５〜１３．６であるデータを含んでいる。図２ではＳＳＥlim,coreが極大値をとるｄminはＡeffごとに異なるが、図１１ではＳＳＥlim,coreが極大値をとるＸＴtotalはＡeff（または閉じ込め指標）にほぼ無依存であることが分かる。このことから、ＳＳＥlim,coreの最大化の為には、ＸＴtotalが一定の範囲にあることが必要である。
【００４２】
図１１に示されるグラフは総伝送リンク長3200kmを仮定した計算の値を示しているが、ＳＳＥlim,coreが極大値をとる隣接コア間パワー結合係数は、総伝送リンク長への依存性が大きくない。隣接コア間パワー結合係数をηとし、正三角格子状のコア配置を仮定し、総伝送リンク長が80km〜12000kmの範囲であるとする。このとき、ＳＳＥlim,MCF／ＳＳＥlim,max,MCFが０.８５以上を維持する為には、隣接コア間パワー結合係数ηが約３.６×１０−９／ｋｍ〜約２.３×１０−６／ｋｍであることが好ましい。ＳＳＥlim,MCF／ＳＳＥlim,max,MCFが０.９以上を維持する為には、隣接コア間パワー結合係数ηが約１.４×１０−８／ｋｍ〜約１.７×１０−６／ｋｍであることが好ましい。また、ＳＳＥlim,MCF／ＳＳＥlim,max,MCFが０.９５以上を維持する為には、隣接コア間パワー結合係数ηが約５.３×１０−８／ｋｍ〜約１.１×１０−６／ｋｍであることが好ましい。ここでは、同種コアのみによって構成されるマルチコア光ファイバの場合を考えたが、複数種類のコアで構成され隣接コア同士が異種であるマルチコア光ファイバの場合、隣接コア間パワー結合係数よりも隣接同種コア間パワー結合係数の方が大きい場合もあり得る。その場合、隣接コア間パワー結合係数及び隣接同種コア間パワー結合係数の双方が、波長１６２５ｎｍのときに、前記ηの望ましい範囲の最大値以下であり、隣接コア間パワー結合係数及び隣接同種コア間パワー結合係数の少なくとも何れか一方が、波長１５３０ｎｍのときに、前記ηの望ましい範囲の最小値以上であることが好ましい。
【００４３】
図１６（ａ）は、マルチコア光ファイバ１の断面において、同種コアのみの場合の隣接コアの関係を示す図であり、図１６（ｂ）は、マルチコア光ファイバ１の断面において、複数種類のコアの場合の隣接コアの関係を示す図である。図１６において、同じ模様（網掛け）のコアは同種のコアである。なお、「隣接コア間パワー結合係数」は、本来、同種コアも異種コアも対象とする。「隣接同種コア間パワー結合係数」は、図１６（ａ）に示されたように、マルチコア光ファイバ１内に存在する同種コアのうち最短距離の同種コア間のパワー結合係数を意味する。「最短距離の同種コア」は、最短距離のコア同士が、隣接コアの組である場合もあるが、隣接コアの組ではない場合も含む。本明細書において「隣接同種コア間」は、同種コアのうち、隣接している同種コアを意味する。また、「隣接異種コア間パワー結合係数」は、隣接しているコアが異種コア同士の場合を意味する。「異種コア」か「同種コア」かは、屈折率分布及び外径の双方が同じコア同士を「同種コア」、屈折率分布及び外径の少なくとも一つが異なるコア同士を「異種コア」とする。
【００４４】
また、ＳＳＥlim,coreを大きくするためには、ηだけではなくＡeffやコアの比屈折率差も適切な範囲に設定する必要がある。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの30倍以上である為には、Ａeffは約87μｍ2以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの35倍以上である為には、Ａeffは約64μｍ2以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの40倍以上である為には、Ａeffは約50μｍ2以下が望ましい。波長１．５５μｍのおいて、ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの30倍以上である為には、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７は７．８以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの35倍以上である為には、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７は６．８以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの40倍以上である為には、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７は６．０以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの45倍以上である為には、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７は５．４以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの30倍以上である為には、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０は６．７以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの35倍以上である為には、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０は５．９以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの40倍以上である為には、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０は５．３以下が望ましい。ＳＳＥlim,coreがＳＳＥlim,SMFの45倍以上である為には、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０は４．８以下が望ましい。
【００４５】
ここで、参考文献１「M. Koshiba, K. Saitoh, K. Takenaga, and S.  Matsuo, “Analyticalexpression of average power-coupling coefficients for estimating intercorecrosstalk in multicore fibers,” IEEE Photon. J., vol. 4, no. 5, pp. 1987-1995,Oct. 2012.」の数式（１２）〜（１５）を元にすると、隣接する同種コア間でのパワー結合係数は、以下の式（１３）で表すことができる。ここで、κはモード結合係数、Ｒは曲率半径、βは伝搬定数、Λidenticalは同種コア間ピッチ、ｌｃはコア間位相差の相関長であり、Ｒｅｆｆをクロストークに関する実効曲率半径と呼ぶこととする。ｌｃは約０．０５ｍとなることが上記参考文献１で報告されているので、曲率半径をＲ［ｍ］、波長をλ［μｍ］、実効屈折率をｎｅｆｆ、同種コア間ピッチをΛidentical［μｍ］の単位で表す場合、クロストークに関する実効曲率半径Ｒｅｆｆ［ｍ］は、以下の式（１４）とすることができる。
【数１３】
2015001990.tif 000015
【数１４】
2015001990.tif 000016
【００４６】
ステップインデックス型の同種コア同士を考えた場合、波長１５３０ｎｍでηが上記範囲の下限以上となり、波長１６２５ｎｍでηが上記範囲の上限以下となる様なコア間ピッチΛidentical［μｍ］は以下のようになる。ここで同種コア同士とは、屈折率分布または実効屈折率が実質的に等しいコア同士のことである。実際のマルチコア光ファイバにおいては、ある２つのコア間でのクロストークが曲げロスなどの影響を受けずに最大となるファイバ曲率半径が、ファイバ使用時の曲率半径以上である場合、該２つコア同士は同種コア同士であるといえる。
【００４７】
上記式（１３）を用いて、シミュレーション計算により、η［／ｋｍ］、Λｉｄｅｎｔｉｃａｌ［μｍ］、λ［μｍ］、λｃｃ［μｍ］、λｃｔｈ［μｍ］、ＭＦＤ［μｍ］、Ｒｅｆｆ［ｍ］の関係を求めた結果、ケーブルカットオフ波長λｃｃとＭＦＤで表されるＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７、または、理論カットオフ波長λｃｔｈとＭＦＤで表されるＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０をコアへの光の閉じ込め指標として用いることで、以下の式（１５）または式（１６）の様な関係が成立することを発見した。
【数１５】
2015001990.tif 000017
【数１６】
2015001990.tif 000018
【００４８】
上記式（１５）より、波長１．５３μｍにおいて以下の式（１７）が成り立ち、かつ、波長１．６２５μｍにおいて以下の式（１８）が成り立つことが好ましく、または、上記式（１５）より、波長１．５３μｍにおいて以下の式（１９）が成り立ち、かつ、波長１．６２５μｍにおいて以下の式（２０）が成り立つことが好ましい。その際、ＳＳＥｌｉｍ，ＭＣＦ／ＳＳＥｌｉｍ，ｍａｘ，ＭＣＦが０.８５以上を維持する為には、ηｍｉｎ＝３.６×１０−９／ｋｍであり、かつ、ηｍａｘ＝２.３×１０−６／ｋｍであることが好ましく、ＳＳＥｌｉｍ，ＭＣＦ／ＳＳＥｌｉｍ，ｍａｘ，ＭＣＦが０.９以上を維持する為には、ηｍｉｎ＝１.４×１０−８／ｋｍであり、かつ、ηｍａｘ＝１.７×１０−６／ｋｍであることが好ましく、ＳＳＥｌｉｍ，ＭＣＦ／ＳＳＥｌｉｍ，ｍａｘ，ＭＣＦが０.９５以上を維持する為には、ηｍｉｎ＝５.３×１０−８／ｋｍであり、かつ、ηｍａｘ＝１.１×１０−６／ｋｍであることが好ましい。
【数１７】
2015001990.tif 000019
【数１８】
2015001990.tif 000020
【数１９】
2015001990.tif 000021
【数２０】
2015001990.tif 000022
【００４９】
隣接するコア同士が同種のコアであるマルチコア光ファイバにおいては、Λ＝Λidenticalとなる。同種コアのみによって構成されるマルチコア光ファイバは、製造時のコア材料の在庫管理や歩留まり管理が容易であり、また、敷設後の伝送線路の光学特性管理が容易になるので望ましい。
【００５０】
同種コアのみによって構成されるマルチコア光ファイバにおいて、クラッド径２５０μｍ以下とすると、図８を満たしつつコア数が１９となる為には、波長１．５５μｍにおいて、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７が８．２以下、または、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０が６．９以下であることが望ましい。同様に、コア芯数が２７〜５５の間で変わった場合の、望ましい、コア芯数とＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７の上限値とＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０の上限値の関係を、[コア芯数、ＭＦＤ／（λｃｃ）０．６５７の上限値、ＭＦＤ／（λｃｔｈ）０．７２０の上限値]と記載すると、それぞれ、[27、6.4、5.6]、[31、6.1、5.4]、[37、5.4、4.8]、[42、5.1、4.6]、[48、4.7、4.2]、[55、4.6、4.1]、となる。
【００５１】
隣接するコア同士が異種のコアであるマルチコア光ファイバにおいては、ΛはΛidenticalの整数分の１となる。３種類のコアで構成されるマルチコア光ファイバでは、すべての隣接コア同士を異種コアとしつつ、ΛをΛidenticalの１／３１／２にすることができる。また、４種類のコアで構成されるマルチコア光ファイバでは、すべての隣接コア同士を異種コアとしつつ、ΛをΛidenticalの１／２にすることができる。また、７種類のコアで構成されるマルチコア光ファイバでは、すべての隣接コア同士を異種コアとしつつ、ΛをΛidenticalの１／７１／２にすることができる。また、９種類のコアで構成されるマルチコア光ファイバでは、すべての隣接コア同士を異種コアとしつつ、ΛをΛidenticalの１／３にすることができる。隣接するコア同士が異種コアであるマルチコア光ファイバは、製造時のコア材料の在庫管理や歩留まり管理が煩雑になり、また、敷設後の伝送線路の光学特性管理も煩雑になるが、クロストークを有意に上昇させずにコアピッチを短縮することができるので、ＳＳＥ向上の観点からは望ましい。
【００５２】
上記特許文献１や上記非特許文献１に記載されているように、曲率半径が小さくなると、異種コア間のクロストークは急激に悪化することが知られている。閾値となる曲率半径Ｒpkは以下の式（２１）で表される。ここで、Ｄは異種コアの中心同士の間隔であり、〈ｎeff〉は異種コア間の実効屈折率の平均値、Δｎeffは異種コア間の実効屈折率差である。
【数２１】
2015001990.tif 000023
【００５３】
異種コア間のクロストークの悪化を抑制する為には、すべての隣接コア間でＲpkは、０.３ｍ未満であることが望ましく、０.２ｍ以下であることが更に望ましく、０.１ｍ以下であることが更に望ましい。或いは、クロストークが最大となる曲率半径は、すべての隣接コア間で、０.３ｍ未満であることが望ましく、０.２ｍ以下であることが更に望ましく、０.１ｍ以下であることが更に望ましい。
【００５４】
コア間の実効屈折率差Δｎeffを大きくすることで、Ｒpk、又は、異種コア間でクロストークが最大となる曲率半径は小さくできる。異種コア間でコア径やΔcoreに差を持たせることで実効屈折率差Δｎeffを付与しても良い。異種コア間での光学特性に生じる差を抑えるためには、コア周囲のクラッドである光学クラッドに差を持たせることで実効屈折率差Δｎeffを付与することがより望ましい。
【００５５】
光学クラッドは、コア周囲のクラッド部分である。光学クラッドまでを含むコア数分のロッドを、コア数分の孔をあけた１つのジャケットロッドの各孔に挿入して、加熱一体化することで、マルチコア光ファイバの母材を製造することができる。または、光学クラッドまでを含むコア数分のロッドをスタックしたものを、１つの孔のあいたジャケットパイプに一括して挿入して、加熱一体化することで、マルチコア光ファイバの母材を製造することができる。または、光学クラッドまでを含むコア数分のロッドを正三角格子状に配置し又はスタックしたものを、１つの孔のあいたジャケットパイプに一括して挿入して、パイプとコアロッドとの隙間を粉末状のシリカガラスで埋めた上で、加熱一体化することで、マルチコア光ファイバの母材を製造することができる。光学クラッドより外側のクラッドをここではジャケットと呼ぶこととする。
【００５６】
光学クラッドの屈折率は、ジャケットの屈折率と等しくてもよいし、ジャケットの屈折率と等しくなくてもよい。光学クラッド同士の間に、ジャケットがあっても良いし、無くてもよい。光学クラッド同士が直接接触していても良い。すべての光学クラッドの屈折率がジャケットの屈折率より低くてもよいし、また、すべての光学クラッドの屈折率がジャケットの屈折率より高くてもよい。
【００５７】
図１２は、マルチコア光ファイバ１Ａの断面を示す図である。図１３は、マルチコア光ファイバ１Ａの屈折率分布であり、図１２中の線Ｌ１Ａに沿った各部の屈折率を示す。これら図１２および図１３に示されたマルチコア光ファイバ１Ａの例では、７個のコア１０それぞれの周囲の光学クラッド２１は互いに異なる屈折率を有し、光学クラッド２１の間にはジャケット２２が配置されている。
【００５８】
図１４は、マルチコア光ファイバ１Ｂの断面を示す図である。図１５は、マルチコア光ファイバ１Ｂの屈折率分布であり、図１４中の線Ｌ１Ｂに沿った各部の屈折率を示す。これら図１４および図１５に示されたマルチコア光ファイバ１Ｂ例では、７個のコア１０それぞれの周囲の光学クラッド２１は互いに異る屈折率を有し、光学クラッド２１の間にはジャケット２２は存在しない。
【符号の説明】
【００５９】
１，１Ａ，１Ｂ…マルチコア光ファイバ、１０…コア、２０…クラッド（共通クラッド）、２１…光学クラッド、２２…ジャケット。
【図１】
2015001990.tif 000031
【図３】
2015001990.tif 000032
【図５】
2015001990.tif 000033
【図６】
2015001990.tif 000034
【図７】
2015001990.tif 000035
【図８】
2015001990.tif 000036
【図９】
2015001990.tif 000037
【図１１】
2015001990.tif 000038
【図１２】
2015001990.tif 000039
【図１３】
2015001990.tif 000040
【図１４】
2015001990.tif 000041
【図１５】
2015001990.tif 000042
【図２】
2015001990.tif 000043
【図４】
2015001990.tif 000044
【図１０】
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【図１６】
2015001990.tif 000046
【国際調査報告】
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