(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコアを有する光ファイバを備え、
前記複数のコアは、複数の伝搬モードを伝搬するように設定されたＮ個（Ｎは２以上の整数）のコアを含み、
前記Ｎ個のコアは前記光ファイバの断面視でｎ回（ｎは２以上の整数）の回転対称になる位置に配され、且つ、２種類以上の異なる屈折率分布を有するコアからなり、
前記光ファイバには少なくとも１箇所の接続点が設けられ、
前記接続点において、前記光ファイバの一方の断片の断面における前記Ｎ個のコアの配置は、前記光ファイバの他方の断片の断面における前記Ｎ個のコアの配置を前記光ファイバの軸線を中心として、相対的にｋ・（３６０／ｍ）°（ｍは１以外のｎの約数、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数）回転させたものであり、
前記接続点のうちの少なくとも１箇所において、前記一方の断片のＮ個のコアのうちの少なくとも１つのコアの伝搬モード間の群遅延時間差が、前記１つのコアが接続される前記他方の断片のコアの伝搬モード間の群遅延時間差と逆符号であることを特徴とする光伝送路。
【請求項２】
前記接続点は、前記光ファイバの長手方向において、前記一方の断片のＮ個のコアと前記他方の断片のＮ個のコアとの組み合わせのうち、伝搬モード間の群遅延時間差の絶対値が最大となるコアの組み合わせの伝搬モード間の群遅延時間差が極小値をとる位置に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光伝送路。
【請求項３】
前記Ｎは偶数であり、
前記Ｎ個のコアは２種類の屈折率分布を有するコアからなり、
前記一方の断片のＮ個のコアのうち、前記２種類の屈折率分布のうち一方の種類の屈折率分布を有するＮ／２個のコアの単位長さあたりの伝搬モード間の群遅延時間差をａｉ（１≦ｉ≦Ｎであって、ｉはＮ／２個の整数）とし、前記２種類の屈折率分布のうち他方の種類の屈折率分布を有するＮ／２個のコアの単位長さあたりの伝搬モード間の群遅延時間差をａｊ（１≦ｊ≦Ｎであって、ｊはｉ以外の整数）とし、
前記他方の断片のＮ個のコアのうち、伝搬モード間の群遅延時間差ａｉを有するコアに接続されるコアの単位長さあたりの伝搬モード間の群遅延時間差をｂｉとし、伝搬モード間の群遅延時間差ａｊを有するコアに接続されるコアの単位長さあたりの伝搬モード間の群遅延時間差をｂｊとし、
前記一方の断片の長さをｘ１、前記他方の断片の長さをｘ２、前記光ファイバの全長をＬ＝ｘ１＋ｘ２とし、下記の（１）式及び（２）式：
【数１】
0006280467.tif 000005
で求められるＮ／２個のＤｉの絶対値と、Ｎ／２個のＤｊの絶対値のうちの最大値が最小になるようにｘ１が設定されていることを特徴とする請求項２に記載の光伝送路。
【請求項４】
前記ｍは偶数であり、
前記ｋはｍ／２であり、
前記接続点における前記一方の断片と、前記他方の断片が同一種類の光ファイバで構成され、
前記一方の断片の長さと、前記他方の断片の長さが等しいことを特徴とする請求項１に記載の光伝送路。
【請求項５】
前記Ｎ個のコアは第１〜第３の屈折率分布を有する３種類のコアからなり、
前記第１の屈折率分布は正の伝搬モード間の群遅延時間差であり、前記第２の屈折率分布は平均的に零の伝搬モード間の群遅延時間差であり、前記第３の屈折率分布は負の伝搬モード間の群遅延時間差であり、
前記接続点において、前記一方の断片のＮ個のコアのうちの前記第１の屈折率分布を有するコアは前記他方の断片の前記第３の屈折率分布を有するコアに接続され、
前記一方の断片のＮ個のコアのうちの前記第２の屈折率分布を有するコアは前記他方の断片の前記第２の屈折率分布を有するコアに接続され、
前記一方の断片のＮ個のコアのうちの前記第３の屈折率分布を有するコアは前記他方の断片の前記第１の屈折率分布を有するコアに接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝送路。
【請求項６】
前記Ｎ個のコアを有する光ファイバを前記接続点で切断し、前記他方の断片の断面を、前記一方の断片の断面に対し、前記軸線を中心にしてｋ・（３６０／ｍ）°回転させ、前記一方の断片と回転させた前記他方の断片とを接続することで構成されていることを特徴とする請求項１〜５に記載の光伝送路。
【請求項７】
Ｓ本（Ｓは３以上の整数）の前記光ファイバを直列に接続して構成されている光伝送路であって、
Ｓ−１箇所の接続点のそれぞれにおいて、一方の前記光ファイバのコアの配置に対し、他方の前記光ファイバのコアの配置がｋｓ・（３６０／ｍ）°（ｓは１≦ｓ≦Ｓの整数）回転した状態で前記一方の光ファイバと前記他方の光ファイバとが接続され、
前記一方の光ファイバのコアの伝搬モード間の群遅延時間差と、該コアに接続される前記他方の光ファイバのコアの伝搬モード間の群遅延時間差とが異なることを特徴とする請求項１〜６に記載の光伝送路。
【請求項８】
前記請求項１〜７に記載の光伝送路のうちの少なくとも何れか１つを伝送路に含むことを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間分割多重化方式による光伝送路及び光通信システムに関し、さらに詳しくは、複数のコアを有し、且つ各々のコアが複数の伝搬モードを伝搬可能に設定された光伝送路において、コア間のクロストーク及び伝搬モード間の群遅延時間差を低減した光伝送路及びこの光伝送路を用いた光通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光ファイバ通信の普及に伴うブロードバンドサービスの急速な発展と共に、通信容量は年々増え続けている。従来、通信容量の急増に対応する光通信システムの大容量化は、伝送路を構成する光ファイバの構造を変えずに、光通信システムを構成する光ファイバ以外の装置の大容量化を行うことで実現されてきた。このような大容量光通信システムの光ファイバは概ね、光信号の通路となる１個のコアを有している。光ファイバ以外の装置の大容量化等により、既に１Ｔｂ／ｓの容量の光信号を長距離に渡って伝送可能な光通信システムが実用化されている。ところが、通信容量の需要はますます増大し、光通信システムのさらなる大容量化が求められていた。
【０００３】
光通信システムのさらなる大容量化に向けて、例えば１本の光ファイバに複数の単一モードのコアを設けたマルチコア光ファイバ等を含む、新しい空間的な構造を有する光ファイバを用いた空間分割多重化方式による光通信技術が検討されている。コアを複数化することで、１本の光ファイバで伝送できる容量はコアの数分だけ増大する。このような空間分割多重化方式による光通信の実現には、コア間のクロストークの低減が必要である。
【０００４】
コア間のクロストークを低減可能な光伝送路として、例えば断面内に多数のコアが所定の間隔をあけて配設された光ファイバからなる光伝送路が知られている。例えば非特許文献１には、１９個の単一モードのコアを有するマルチコア光ファイバを用いることで３０５Ｔｂ／ｓ（伝送距離：１０ｋｍ）の伝送容量を実現する光通信システムが開示されている。また、例えば非特許文献２には、１２個の単一モードのコアを有するマルチコア光ファイバを用いることで、１Ｐｂ／ｓ（伝送距離：５０ｋｍ）の伝送容量を実現する光通信システムが開示されている。
【０００５】
光通信システムの大容量化を実現する別の手法として、１個のコアにおいて複数の伝搬モードを伝送可能に設定されたモード分割多重化方式による光通信技術が注目されている。複数の伝搬モードを用いることで、１本の光ファイバで伝送できる容量はモードの数分だけ増大する。このようなモード分割多重化方式による光通信では、複数の伝搬モードを伝搬可能に設定されたマルチモード光ファイバが使用される。このマルチモード光ファイバには、制御が容易な低次且つ少数の伝搬モードのみを選択的に伝搬する数モード光ファイバやフューモード光ファイバが含まれる。このように、複数の伝搬モードを利用した光通信では、伝搬モード毎にマルチモード光ファイバ内を伝搬する速度が異なるため、伝搬モード間で群遅延時間差が生じる。伝搬モード間の群遅延時間差（ＤＭＤ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｍｏｄｅ  ｄｅｌａｙ）（以下、ＤＭＤと記載する場合がある）が大きくなる程、受信信号の復調時に大規模な信号処理が必要になるため、光伝送路におけるＤＭＤの低減が重要である。
【０００６】
上記に対し、例えば非特許文献３には、ＬＰ０１とＬＰ１１（ＬＰ１１ａとＬＰ１１ｂに縮退）の３つのモードを伝搬可能であり、且つ断面中央部が低屈折率とされた屈折率分布を有するクラッド構造（以下、くぼみクラッド構造という）を備えた全長１０ｋｍの３モード光ファイバを用いた光伝送路及びこの光伝送路を用いた光通信システムが開示されている。
また、例えば非特許文献４には、グレーデッドインデックス型の屈折率分布を有する３モード光ファイバを用いることでＤＭＤを低減し、伝送距離を５０ｋｍとした光伝送路及び光通信システムが開示されている。
さらに、例えば非特許文献５には、ＬＰ０１、ＬＰ１１（ＬＰ１１ａとＬＰ１１ｂに縮退）、ＬＰ２１（ＬＰ２１ａとＬＰ２１ｂに縮退）、ＬＰ０２の６つの伝搬モードを利用した光伝送路が開示されている。この光伝送路では、光ファイバのコアの屈折率分布をＤＭＤが小さいグレーデッドインデックス型の屈折率分布とし、ＤＭＤの異なる４種類の光ファイバを相互に接続することで構成された全長５９ｋｍの光伝送路のＤＭＤが低減されている。
その他に、例えば非特許文献６には、コアが空孔とされているフォトニックバンドギャップ光ファイバによって、前記６つの伝搬モードの伝送が可能であることが開示されている。
【０００７】
光伝送路におけるＤＭＤを低減する別の手法として、例えば非特許文献７には、波長分散の補償を行う場合と同様の手法を用い、正のＤＭＤを有する所定の長さの光ファイバと、負のＤＭＤを有する所定の長さの光ファイバとを接続し、伝送路の終端で正負のＤＭＤが打ち消し合うようにしてＤＭＤの補償を行う技術が開示されている。正と負のＤＭＤの値はそれぞれ、コアの屈折率分布を段階的に変化させたマルチステップインデックス型の屈折率分布の屈折率を調整することで制御される。また、非特許文献７には、正と負のＤＭＤの傾斜を有する２種類の光ファイバ同士を接続することで、ＤＭＤの傾斜が補償されることが示されている。
さらに、例えば非特許文献８には、ＬＰ０１、ＬＰ１１（ＬＰ１１ａとＬＰ１１ｂに縮退）、ＬＰ２１（ＬＰ２１ａとＬＰ２１ｂに縮退）、ＬＰ０２の６つの伝搬モードに対応し、ＤＭＤの符号の異なる２種類のマルチモード光ファイバ（ファイバＡとファイバＣ）同士を接続することで、ＤＭＤの絶対値の最大値を低減できることが開示されている。
【０００８】
上述のように、複数のコアを有する光ファイバ、もしくは複数の伝搬モードを利用した光伝送では、光ファイバのコアの数、もしくは伝搬モードの数を増やすことで空間多重数が増え、伝送容量が増加する。しかしながら、光ファイバのコアの複数化及び各コア内で伝搬可能なモードの複数化によって拡大可能な伝送容量には、ある程度限度があった。
【０００９】
そこで、マルチコアとマルチモードを併用し、１本の光ファイバのコア数及び各コア内を伝搬可能なモード数を増やすことで、伝送容量を飛躍的に拡大する技術が提案されている。例えば非特許文献９には、複数のコアを有し、各々のコアが複数の伝搬モードを伝送可能に設計されたマルチコア・マルチモード光ファイバと、これを用いた高密度空間分割多重化方式による光通信技術について開示されている。このように複数のコアと各コア内を伝搬する複数のモードとを組み合わせると、光伝送における空間多重数はコア数×伝搬モード数となり、伝送容量が飛躍的に増大する。例えば、１２個のコアを有し、各々のコアが３つのモードを伝搬可能に設計された光ファイバを用いた光伝送の空間多重数は３６となり、伝送容量が従来の２〜３倍に拡大される。
【００１０】
このように複数のコアと各コア内を伝搬する複数の伝搬モードとを併用した光伝送では、光通信システムの光伝送路のコア間のクロストークを抑制することで伝送時の品質を保持しつつ、ＤＭＤを抑制することで伝送距離を確保する必要がある。
【００１１】
先ず、コア間のクロストークについては、光ファイバの屈折率分布をコアの周囲に低屈折率領域を設けたトレンチ構造にすることで低減される。例えば非特許文献１０には、トレンチ構造の採用により、コア間のクロストークが伝送距離１００ｋｍあたり−３０ｄＢ以下に抑えられることが開示されている。また、例えば非特許文献１１には、コアの周囲にフォトニック結晶型の構造を設けることで、コア間のクロストークが低減されることが開示されている。
コア間のクロストークは、伝搬定数の異なる２種類のコアを互いに隣接するように配設することでも低減される。これは、伝搬定数の異なるコア同士で、コア間のモード結合が抑制されるためである。例えば非特許文献１２には、単一モードではあるが、伝搬定数の異なる２種類のコアを、断面視において六方格子構造や正方格子構造（例えば、非特許文献１２の図３等を参照）を形成するように複数配設した光ファイバが開示されている。
【００１２】
次に、伝搬モード間の群遅延時間差については、コアの屈折率分布を段階的に変化させたマルチステップインデックス型の屈折率分布（例えば、非特許文献７を参照）や、コアの屈折率分布を連続的に変化させたグレーデッドインデックス型の屈折率分布（例えば、非特許文献８を参照）を採用することで低減される。これらの屈折率分布を採用した光ファイバのコアは、複数のＬＰモードを伝搬するマルチモードのコアである。そして、複数のＬＰモードは、モード間で結合しながら各々のコア内を伝搬する。その一方、コア間では伝搬するモード間で結合が生じないように、コアの屈折率分布が設計されている。
上記したマルチステップインデックス型あるいはグレーデッドインデックス型の屈折率分布を採用した光ファイバのコアとは異なるコアにおける光伝搬の形態として、例えば非特許文献１３には、互いに強く結合した３つのコアセグメントからなるコアグループを１つの光伝送路とみなし、３つのコアグループを光ファイバに配設した光伝送路が開示されている。この光伝送路では、光が各コアグループを構成する３つのコアセグメント間で強く結合しながら、複数の伝搬モードでコアグループ内を伝搬していくが、コアグループ間では光が結合しないように設定されているので、結果として光伝送路におけるコア間のクロストークが抑制されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｊ．Ｓａｋａｇｕｃｈｉ  ｅｔ  ａｌ．，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ  ２０１２，ＰＤＰ５Ｃ．１．
【非特許文献２】Ｈ．Ｔａｋａｒａ  ｅｔ  ａｌ．，ＥＣＯＣ２０１２，Ｔｈ．３．Ｃ．１．
【非特許文献３】Ｒ．Ｒｙｆ  ｅｔａｌ．，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ  ２０１１，ＰＤＰＢ１０．
【非特許文献４】Ｅ．Ｉｐ  ｅｔ  ａｌ．，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ  ２０１３，ＰＤＰ５Ａ．２．
【非特許文献５】Ｒ．Ｒｙｆ  ｅｔ  ａｌ．，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ  ２０１３，ＰＤＰ５Ａ．１．
【非特許文献６】Ｙ．Ｊｕｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ  ２０１３，ＰＤＰ５Ａ．３．
【非特許文献７】Ｔ．Ｓａｋａｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＥＥＥ／ＯＳＡ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ,  Ｖｏｌ．  ３０，  Ｎｏ．  １７，  ｐｐ．  ２７８３−２７８７，  Ｓｅｐｔ．２０１２.
【非特許文献８】Ｔ．Ｍｏｒｉ  ｅｔ  ａｌ．，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ  ２０１３，ＯＴｈ３Ｋ．１．
【非特許文献９】Ｔ．Ｍｉｚｕｎｏ  ｅｔ  ａｌ．，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ  ２０１４，Ｔｈ５Ｂ．２．
【非特許文献１０】Ｙ．Ｓａｓａｋｉ  ｅｔ  ａｌ．，ＥＣＯＣ  ２０１３，Ｍｏ．３．Ａ．５．
【非特許文献１１】Ｃ．Ｘｉａ  ｅｔ  ａｌ．，  ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．２１，ｐｐ．１９１４−１９１７，Ｎｏｖ．２０１２．
【非特許文献１２】Ｍ．Ｋｏｓｈｉｂａ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＥＩＣＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．２，ｐｐ．９８−１０３，Ｊａｎ．２００９．
【非特許文献１３】Ｒ．Ｒｙｆ  ｅｔ  ａｌ．，ＯＦＣ  ２０１４，Ｔｕ２Ｊ．４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、複数のコア（マルチコア）と各コア内を伝搬する複数の伝搬モード（マルチモード）とを併用した光伝送では、コア数と伝搬モード数を増やして伝送容量を拡大しつつ、光通信システムの光伝送路のコア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制する必要がある。
【００１５】
例えば、非特許文献８に開示された光伝送路のように、光ファイバのコアの屈折率分布をグレーデッドインデックス型にすることで、ＤＭＤを平均的にほぼ零に抑制すること可能であることが知られているが、その手法は単一モードのコアを有するフューモードファイバに適用されており、平均的にＤＭＤが零となるコアを有するマルチコア・マルチモード光ファイバの作製は容易ではない。将来的にグレーデッドインデックス型の屈折率分布を採用したマルチコア・マルチモード光ファイバの生産技術が確立された場合でも、製造時のパラメータ誤差や偏差（以下、製造誤差という）が生じることは避け難く、全てのコアでＤＭＤを平均的に零にすることは極めて難しいと考えられる。
【００１６】
一方、例えば非特許文献１２に開示された光伝送路のように、屈折率分布の異なるコア同士を近接させて配置することで、コア間のクロストークを抑制すること可能であることが知られている。しかしながら、光伝送の飛躍的な大容量化と高品質伝送及び長距離伝送とを同時に実現するために、コア間のクロストークに加えてＤＭＤを抑制し、且つ高密度なマルチコア・マルチモード光ファイバを作製するには、平均的にＤＭＤが零になる屈折率分布を複数設計する必要があり、制御可能な光ファイバの主要なパラメータである比屈折率差やコア径を操作しても、平均的にＤＭＤが零になる屈折率分布を複数設計することは極めて難しい。
【００１７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数のコアを有し、且つ各々のコアが複数のモードを伝搬可能に設定された光伝送路であって、マルチコアとマルチモードとの併用による飛躍的な大容量化と、コア間のクロストークの抑制による高品質伝送と、伝搬モード間の群遅延時間差の抑制による長距離伝送とを同時に実現可能であり、量産に適した光伝送路及びこのような光伝送路を用いた光通信システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の光伝送路は、複数のコアを有する光ファイバを備え、前記複数のコアは、複数の伝搬モードを伝搬するように設定されたＮ個（Ｎは２以上の整数）のコアを含み、前記Ｎ個のコアは前記光ファイバの断面視でｎ回（ｎは２以上の整数）の回転対称になる位置に配され、且つ、２種類以上の異なる屈折率分布を有するコアからなり、前記光ファイバには少なくとも１箇所の接続点が設けられ、前記接続点において、前記光ファイバの一方の断片の断面における前記Ｎ個のコアの配置は、前記光ファイバの他方の断片の断面における前記Ｎ個のコアの配置を前記光ファイバの軸線を中心として、相対的にｋ・（３６０／ｍ）°（ｍは１以外のｎの約数、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数）回転させたものであり、前記接続点のうちの少なくとも１箇所において、前記一方の断片のＮ個のコアのうちの少なくとも１つのコアの伝搬モード間の群遅延時間差が、前記１つのコアが接続される前記他方の断片のコアの伝搬モード間の群遅延時間差と逆符号であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の光伝送路では、前記接続点は、前記光ファイバの長手方向において、前記一方の断片のＮ個のコアと前記他方の断片のＮ個のコアとの組み合わせのうち、伝搬モード間の群遅延時間差の絶対値が最大となるコアの組み合わせの伝搬モード間の群遅延時間差が極小値をとる位置に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の光伝送路では、前記Ｎは偶数であり、前記Ｎ個のコアは２種類の屈折率分布を有するコアからなり、前記一方の断片のＮ個のコアのうち、前記２種類の屈折率分布のうち一方の種類の屈折率分布を有するＮ／２個のコアの単位長さあたりの伝搬モード間の群遅延時間差をａｉ（１≦ｉ≦Ｎであって、ｉはＮ／２個の整数）とし、前記２種類の屈折率分布のうち他方の種類の屈折率分布を有するＮ／２個のコアの単位長さあたりの伝搬モード間の群遅延時間差をａｊ（１≦ｊ≦Ｎであって、ｊはｉ以外の整数）とし、
前記他方の断片のＮ個のコアのうち、伝搬モード間の群遅延時間差ａｉを有するコアに接続されるコアの単位長さあたりの伝搬モード間の群遅延時間差をｂｉとし、伝搬モード間の群遅延時間差ａｊを有するコアに接続されるコアの単位長さあたりの伝搬モード間の群遅延時間差をｂｊとし、前記一方の断片の長さをｘ１、前記他方の断片の長さをｘ２、前記光ファイバの全長をＬ＝ｘ１＋ｘ２とし、下記の（１）式及び（２）式で求められるＮ／２個のＤｉの絶対値と、Ｎ／２個のＤｊの絶対値のうちの最大値が最小になるようにｘ１が設定されていることを特徴とする。
【００２１】
【数１】
0006280467.tif 000002
【００２２】
また、本発明の光伝送路では、前記ｍは偶数であり、前記ｋはｍ／２であり、前記接続点における前記一方の断片と、前記他方の断片が同一種類の光ファイバで構成され、前記一方の断片の長さと、前記他方の断片の長さが等しいことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の光伝送路では、前記Ｎ個のコアは第１〜第３の屈折率分布を有する３種類のコアからなり、前記第１の屈折率分布は正の伝搬モード間の群遅延時間差であり、前記第２の屈折率分布は平均的に零の伝搬モード間の群遅延時間差であり、前記第３の屈折率分布は負の伝搬モード間の群遅延時間差であり、前記接続点において、前記一方の断片のＮ個のコアのうちの前記第１の屈折率分布を有するコアは前記他方の断片の前記第３の屈折率分布を有するコアに接続され、前記一方の断片のＮ個のコアのうちの前記第２の屈折率分布を有するコアは前記他方の断片の前記第２の屈折率分布を有するコアに接続され、前記一方の断片のＮ個のコアのうちの前記第３の屈折率分布を有するコアは前記他方の断片の前記第１の屈折率分布を有するコアに接続されていることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の光伝送路では、前記Ｎ個のコアを有する光ファイバを前記接続点で切断し、前記他方の断片の断面を、前記一方の断片の断面に対し、前記軸線を中心にしてｋ・（３６０／ｍ）°回転させ、前記一方の断片と回転させた前記他方の断片とを接続することで構成されていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の光伝送路では、Ｓ本（Ｓは３以上の整数）の前記光ファイバを直列に接続して構成されている光伝送路であって、Ｓ−１箇所の接続点のそれぞれにおいて、一方の前記光ファイバのコアの配置に対し、他方の前記光ファイバのコアの配置がｋｓ・（３６０／ｍ）°（ｓは１≦ｓ≦Ｓの整数）回転した状態で前記一方の光ファイバと前記他方の光ファイバとが接続され、前記一方の光ファイバのコアの伝搬モード間の群遅延時間差と、該コアに接続される前記他方の光ファイバのコアの伝搬モード間の群遅延時間差とが異なることを特徴とする。
【００２６】
本発明の光通信システムは、前記光伝送路のうちの少なくとも何れか１つを伝送路に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、複数のコアを有し、且つ各々のコアが複数のモードを伝搬可能に設定された光伝送路であって、マルチコアとマルチモードとの併用による飛躍的な大容量化と、コア間のクロストーク及びモード間群遅延時間差の抑制とを同時に実現可能であり、量産に適した光伝送路及びこのような光伝送路を用いた光通信システムが提供される。また、マルチコアとマルチモードとの併用による飛躍的な大容量化がなされた光伝送路及び光通信システムにおいて、コア間のクロストークの抑制による高品質化と、モード間群遅延時間差の抑制による長距離化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態の光伝送路を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを図１に示す位置Ｐ１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は図１に示すＤ１方向から見た場合の光ファイバの一方の断片の断面図であり、（ｂ）は図１に示すＤ２方向から見た場合の光ファイバの他方の断片の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを図１に示す位置Ｐ２で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は図１に示すＤ１方向から見た場合の光ファイバの一方の断片の断面図であり、（ｂ）は図１に示すＤ２方向から見た場合の光ファイバの他方の断片の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の光ファイバの設定例における２種類のコア種Ａ，Ｂの特性を説明するための図であって、（ａ）はコア種Ａの屈折率分布を示す概略図であり、（ｂ）はコア種Ｂの屈折率分布を示す概略図であり、（ｃ）は伝送路長の変化に対するコア種Ａ，ＢのＤＭＤの変化を示すグラフである。
【図５】図４（ａ），（ｂ）に示した屈折率分布で設計され、実際に製造されたコア種Ａ，ＢのＤＭＤの変化を示すグラフであって、（ａ）は光ファイバの一方の断片のコアのＤＭＤに関し、（ｂ）は他方の断片のコアのＤＭＤに関するものである。
【図６】本発明の第１実施形態の光伝送路を構成する光ファイバにおける伝送路長の変化に対するＤＭＤの絶対値の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態の光伝送路の設定例を示す図であって、（ａ）は光ファイバの長手方向における２つの断片の接続点の相対位置に対する、６個のコアのＤＭＤを示すグラフであり、（ｂ）は２つの断片の接続点の相対位置を説明するための光ファイバの概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態の光伝送路を構成する光ファイバにおける伝送路長の変化に対するＤＭＤの絶対値の変化を示すグラフである。
【図９】本発明の第３実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の光伝送路の設定例を示す図であって、（ａ）は光ファイバの長手方向における２つの断片の接続点の相対位置に対する、６個のコアのＤＭＤを示すグラフであり、（ｂ）は２つの断片の接続点の相対位置を説明するための光ファイバの概略図である。
【図１１】１０個の光ファイバのサンプルのＤＭＤの絶対値の統計データを示す図であって、（１）異なる光ファイバからなる２つの断片を、軸線Ａを中心として互いに６０°回転させて接続し、接続点を中間位置とした場合（本発明の第１実施形態に相当）、（２）同一種類の光ファイバからなる２つの断片を、軸線Ａを中心として互いに６０°回転させて接続し、接続点を中間位置とした場合、（３）同一種類の光ファイバからなる２つの断片を、軸線Ａを中心として互いに６０°回転させて接続し、接続点を最適位置とした場合、（４）同一種類の光ファイバからなる断片を、軸線Ａを中心として互いに１８０°回転させて接続し、接続点を中間位置とした場合（本発明の第３実施形態に相当）に関するものである。
【図１２】本発明の第４実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、ｋ＝３であり、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の光ファイバに用いられている第１〜第３の屈折率分布を示す概略図であって、（ａ）は第１の屈折率分布を示す図であり、（ｂ）は第２の屈折率分布を示す図であり、（ｃ）は第３の屈折率分布を示す図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の光ファイバのコアの伝送路長に対するＤＭＤを示すグラフであり、（ａ）は一方の断片のコアに関するものであり、（ｂ）は他方の断片のコアに関するものである。
【図１６】本発明の第４実施形態の光ファイバの特性を示す図であって、（ａ）は２つの断片の接続点の相対位置に対する、複数のコアの組み合わせ毎のＤＭＤを示すグラフであり、（ｂ）は複数の組のコアのうち、ＤＭＤの絶対値が最大のコアの、ＤＭＤの絶対値が最小になる特性を持つ、同一種類で同一の長さの２つの断片を用いた光ファイバの伝送路長に対するＤＭＤの絶対値を示すグラフである。
【図１７】本発明の第５実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図１８】本発明の第５実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、ｋ＝３であり、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図１９】本発明の第５実施形態の光ファイバに用いられている２つのコア種の屈折率分布について説明するための概略図であって、（ａ）はコア種Ａの屈折率分布を示す図であり、（ｂ）はコア種Ｂの屈折率分布を示す図であり、（ｃ）はコア種Ａのみの構成とした場合、コア種Ｂのみの構成とした場合、本実施形態でｋ＝１とした場合、本実施形態でｋ＝３とした場合のそれぞれの光ファイバの伝送路長に対するＤＭＤの絶対値を示すグラフである。
【図２０】本発明の第６実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図２１】本発明の第７実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、ｋ＝１であり、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図２２】本発明の第７実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、ｋ＝２であり、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図２３】本発明の第８実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、ｋ＝１であり、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図２４】本発明の第８実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、ｋ＝２であり、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図２５】本発明の第８実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、Ｎ＝６であり、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図２６】本発明の第９実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図２７】本発明の第１０実施形態において光伝送路を構成し、ｍ＝４、ｋ＝１に設定された光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図２８】図２７に示した光ファイバの断面の一部を示す図であって、（ａ）は図２７（ａ）に示すコアのうち、６種類の伝搬モードを伝搬するコアのみを図示したものであり、（ｂ）は図２７（ａ）に示すコアのうち、３種類の伝搬モードを伝搬するコアのみを図示したものである。
【図２９】本発明の第１１実施形態の光伝送路を構成する光ファイバを接続点で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点側から見た場合の一方の断片の断面図であり、（ｂ）は接続点側から見た場合の他方の断片の断面図である。
【図３０】本発明の第１２実施形態の光伝送路を示す概略図である。
【図３１】本発明の第１３実施形態の光伝送路を示す概略図であって、（ａ）は複数のコアを有する１本の光ファイバを示す図であり、（ｂ）は所定の長さの光伝送路を示す図である。
【図３２】本発明の第１４実施形態の光通信システムを示す概略図である。
【図３３】本発明の第１４実施形態の別の光通信システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。各実施形態は、可能な限り組み合わせることができる。
なお、本明細書及び図面において、同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの寸法及び比率等は実際のものと同一とは限らない。
【００３０】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態（以下、単に本実施形態という）における光伝送路１の概略図である。図２は、光伝送路１を構成する光ファイバ１００を長手方向の位置Ｐ１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は図１に示すＤ１方向から見た場合の光ファイバ１００の光ファイバ断片（以降、単に断片という）１０１の断面図であり、（ｂ）は図１に示すＤ２方向から見た場合の光ファイバ１００の断片１０２の断面図である。
【００３１】
本実施形態の光伝送路１は、図１に示すように、複数のコア（図示略）を有する光ファイバ１００から構成されている。これらのコアは、Ｍ種類の伝搬モードを伝搬するように設定されたＮ個のコアを含む。図１及び図２には、７個のコアを有する光ファイバ１００と、７個のコアのうち、６個（即ち、Ｎ＝６）のコアが３種類の伝搬モード（ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ）を伝搬可能するように設定された構成を例示している。
【００３２】
Ｎ個のコアは、断片１０１の被覆４１１で覆われたクラッド４０１、及び、断片１０２の被覆４１２で覆われたクラッド４０２において、断面視でｎ回の回転対称となる位置に配設されている。本実施形態では、６個のコア２０１〜２０６とコア３０１〜３０６がそれぞれ、図２（ａ），（ｂ）に示すように、断片１０１，１０２のクラッド４０１，４０２において、断面視で６回（即ち、ｎ＝６）の回転対称となる位置に配設されている。このように、コアをｎ回の回転対称となるように配置するためには、ｎ個以上のコアが必要であるため、Ｎ≧ｎであることが好ましい。図２（ａ）と図２（ｂ）は鏡像対称になっており、光ファイバ１００を位置Ｐ１で切断する前には、断片１０１のコア２０１〜２０６は、それぞれ断片１０２のコア３０１〜３０６に接続されていた。このような接続状態を明確にするために、図２（ａ），（ｂ）にはマーカ２８１〜２８３，３８１〜３８３を図示している。即ち、光ファイバ１００を位置Ｐ１で切断する前には、断片１０１，１０２が、マーカ２８１はマーカ３８１に、マーカ２８２はマーカ３８２に、マーカ２８３はマーカ３８３にそれぞれ連結するように接続されていた。
図２（ａ）に示す６個のコア２０１〜２０６は、コア種Ａ又はコア種Ｂの２種類の異なる屈折率分布を有するコアからなり、コア２０１，２０３，２０５はコア種Ａの屈折率分布を有し、コア２０２，２０４，２０６はコア種Ｂの屈折率分布を有している。図２（ｂ）に示す６個のコア３０１〜３０６は、コア種Ａ又はコア種Ｂの２種類の異なる屈折率分布を有するコアからなり、コア３０１，３０３，３０５はコア種Ａの屈折率分布を有し、コア３０２，３０４，３０６はコア種Ｂの屈折率分布を有している。このように、６個のコア２０１〜２０６，３０１〜３０６にはそれぞれ、コア種Ａ又はコア種Ｂの２種類の屈折率分布が用いられており、断片１０１，１０２の断面構造は厳密な６回の回転対称とはいえないが、種類に関係なくコアが設けられている位置でみれば、６回の回転対称となっている。
なお、本実施形態では、断片１０１，１０２の断面視において中心に配置されているコア２５１，３５１は、いわゆる単一モードのコアである。
【００３３】
図３は、光ファイバ１００を長手方向の位置Ｐ２で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は図１に示すＤ１方向から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は図１に示すＤ２方向から見た場合の断片１０２の断面図である。図２（ａ）と図２（ｂ）の関係とは異なり、図３（ａ）と図３（ｂ）は、鏡像対称になっていない。従って、このような光ファイバ１００の長手方向の位置Ｐ２を断片１０１と断片１０２との接続点１４１とする。
【００３４】
接続点１４１においては、断片１０１のコア２０１〜２０６は、それぞれ断片１０２のコア３０２、３０３、３０４、３０５、３０６、３０１に接続されていた。このような接続状態を明確にするために、図３（ａ），（ｂ）にも、マーカ２８１〜２８３，３８１〜３８３を図示している。即ち、光ファイバ１００を位置Ｐ２で切断する前には、断片１０１，１０２が、マーカ２８１はマーカ３８２に連結するように接続され、マーカ２８２とマーカ２８３はマーカ３８１とマーカ３８３とは連結していない状態とされていた。
【００３５】
即ち、光ファイバ１００は、接続点１４１において、断片１０１（一方の断片）の断面におけるＮ個のコアの配置に対し、断片１０２（他方の断片）の断面におけるＮ個のコアの配置を、光ファイバ１００の軸線Ａを中心としてｋ×（３６０／ｍ）°回転させた状態としたものである。このとき、ｍは１以外のｎの約数であり、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数である。本実施形態では、ｋ＝１及びｍ＝６とすると、接続点１４１において、図３（ａ），（ｂ）に示すように、断片１０２の断面（図３（ｂ））における６個のコア３０１〜３０６の配置は、軸線Ａを中心として断片１０１の断面（図３（ａ））における６個のコア２０１〜２０６の配置を１×（３６０／６）°＝６０°回転させたものと等しい。さらに、断片１０１の断面（図３（ａ））のコア２０１〜２０６と、これらのコアにそれぞれ接続される断片１０２の断面（図３（ｂ））のコア３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０１とは、コアの種類が異なるので、伝搬モード間の群遅延時間差（ＤＭＤ）が異なっている。断片１０１の長さと断片１０２の長さは略同一とされている。このような接続点１４１を長手方向に１箇所以上含むことで、光ファイバ１００のＮ個のコアにおけるＤＭＤが、従来の光ファイバのコアのＤＭＤに比べて低減される。
【００３６】
なお、本実施形態では、接続点１４１において、ＤＭＤの特性が軸線Ａを中心として６回（ｎ＝６）の回転反対称になるように、Ｎ個（Ｎ＝６）のコアが配置されていると見なすこともできる。即ち、Ｎが偶数であって、Ｎ個のコアの屈折率分布が２種類で構成され、一方のコア種が正のＤＭＤを有し、他方のコア種が負のＤＭＤを有する光ファイバ１００において、断面視で６個のコアのＤＭＤが軸線Ａを中心として６回の回転反対称の配置になるように、６個のコアが配置されている。ここで、ｋ＝１、ｍ＝ｎ＝６とすると、軸線Ａを中心として図３（ａ）の構成をｋ・（３６０／ｍ）°＝６０°回転させると、回転の前後でＤＭＤの符号（正負）が逆になり、ｎ回の回転反対称になっている。そして、軸線Ａを中心として図３（ａ）の構成をｋ・（７２０／ｍ）°＝１２０°回転させると、回転後のＤＭＤの符号が回転前と同一となり、ｎ／２回の回転対称にもなっている。
【００３７】
次に、本実施形態の光伝送路１の設定例を示す。
なお、以下の設定例では、６個のコア内を伝搬するＬＰ０１，ＬＰ１１ａ，ＬＰ１１ｂの３種類の伝搬モードのうち、ＬＰ１１ａモードとＬＰ１１ｂモードは縮退しているため、ＬＰ０１モードとＬＰ１１モードとの間の群遅延時間の差をＤＭＤとする。
【００３８】
本実施形態では、６個のコアの屈折率分布として、光ファイバ１００の径方向に屈折率を段階的に変化させたマルチステップインデックス型の屈折率分布（例えば、非特許文献７を参照）を用いた。また、図３（ａ），（ｂ）には図示していないが、コア２０１〜２０６，３０１〜３０６の径方向周囲にトレンチ構造（例えば、非特許文献１０を参照）を設けた。なお、コア２０１〜２０６，３０１〜３０６の周辺に、非特許文献１１に開示されているようなフォトニック結晶型の構造等の任意の構造を設けてもよい。
【００３９】
図４は、本設定例における光ファイバ１００の２種類のコア種Ａ，Ｂの特性を説明するための図であって、（ａ）はコア種Ａの屈折率分布を示す概略図であり、（ｂ）はコア種Ｂの屈折率分布を示す概略図であり、（ｃ）は伝送路長の変化に対するコア種Ａ，ＢのＤＭＤの変化を示すグラフである。コア種Ａは、図４（ａ）に示す屈折率分布において、Δａ１＝０．１％、Δａ２＝０．３５％、Δａ３＝０．１％、γａ１＝４μｍ、γａ２＝８．９μｍ、γａ３＝１８μｍに設定したものである。コア種Ｂは、図４（ｂ）に示す屈折率分布において、Δｂ１＝０．１３％、Δｂ２＝０．３２％、Δｂ３＝０．１％、γｂ１＝４μｍ、γｂ２＝８．８μｍ、γｂ３＝１８μｍに設定したものである。光ファイバ１００のコア間隔は４６μｍ、クラッド径は１９５μｍに設定した。コア種ＡのＤＭＤは、コア種ＢのＤＭＤと逆符号になり、絶対値が概ね等しくなるように設定した。
【００４０】
上記設定により、光ファイバ１００内を伝搬する光の中心波長１５５０ｎｍにおけるコア種Ａ及びコア種ＢのＤＭＤの目標値をそれぞれ４００ｐｓ／ｋｍ、−４００ｐｓ／ｋｍとした。コア種Ａ，ＢのＤＭＤが設計通りであれば、同じ長さの断片１０１と断片１０２とを、図１に示すように接続することで、原理的に光ファイバ１００の６個全てのコアのＤＭＤは零となる。
【００４１】
しかしながら、実際の光ファイバの製造時には、製造誤差によってコア径やコアの屈折率が設計値からずれ、光ファイバ毎に、また各光ファイバのＮ個のコア毎にＤＭＤのばらつきが生じる。
図５は、その一例を示すものであり、図４（ａ），（ｂ）に示した屈折率分布で設計され、実際に製造されたコア種Ａ，ＢのＤＭＤの変化を示すグラフであって、（ａ）は断片１０１のコア２０１〜２０６のＤＭＤに関し、（ｂ）は断片１０２のコア３０１〜３０６のＤＭＤに関するものである。なお、断片１０１と断片１０２とは異なる母材の光ファイバで製造されており、図５（ａ）と図５（ｂ）に示すように、コア２０１〜２０６，３０１〜３０６毎のＤＭＤのばらつきが異なっている。
【００４２】
図６は、図５（ａ），（ｂ）に示す特性を持ち、且つ同一の長さの断片１０１，１０２で構成された本実施形態の光ファイバ１００における伝送路長の変化に対するＤＭＤの絶対値の変化を示すグラフである。断片１０１，１０２の長さは、伝送路長の半分であって、図６において、伝送路長５０ｋｍにおいては２５ｋｍであり、伝送路長１００ｋｍでは５０ｋｍである。比較のため、図６には、断片１０１のみの場合と、断片１０２のみの場合の伝送路長の変化に対するＤＭＤの絶対値の変化も合わせて示している。図６に示すように、単位長さあたりのＤＭＤの絶対値は、断片１０１のみの場合は５２０ｐｓ／ｋｍ、断片１０２のみの場合は４５８ｐｓ／ｋｍであるのに対し、本実施形態の光ファイバ１００は６２ｐｓ／ｋｍである。従って、光ファイバ１００の単位長さあたりのＤＭＤの絶対値が断片１０１，１０２のみで構成される光ファイバの単位長さあたりのＤＭＤの絶対値より一桁小さくなり、本実施形態を適用することによってＤＭＤが極めて小さい光ファイバを実現した。仮に、光伝送路で許容される最大のＤＭＤが２０ｎｓであるとすると、断片１０１のみ、もしくは断片１０２のみで光伝送路を構築した場合の最大伝送距離はそれぞれ３８ｋｍ、もしくは４３ｋｍになるが、本実施形態の光ファイバ１００で光伝送路１を構築した場合の最大伝送距離は３２０ｋｍ以上になる。このように、本実施形態を適用することにより、断片１０１或いは断片１０２のみで構成された光伝送路の８倍近い３２０ｋｍ以上の伝送を可能とする光伝送路１が実現される。
【００４３】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、ｎ回の回転対称に配置したＮ個のコアを、軸線Ａを中心として角度をずらし、異なるコア同士を入れ替えて接続することでコア同士の正負のＤＭＤを補償することができる。これにより、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路１が実現される。
【００４４】
なお、本実施形態の光伝送路１について、３種類の伝搬モードを伝搬するよう設定された６個のコアと単一モードの１個のコアとを備え、光伝送路１の空間多重数が１９である構成を例示して上記説明したが、光伝送路１を構成する光ファイバ１００のコアの数Ｎと伝搬モードの数はそれぞれ、任意の数に拡張することができる。例えば、光伝送路１において、非特許文献８に開示されているように、ＬＰ０１，ＬＰ１１（ＬＰ１１ａとＬＰ１１ｂに縮退），ＬＰ２１（ＬＰ２１ａとＬＰ２１ｂに縮退），ＬＰ０２の６種類の伝搬モードを伝搬するように設定してもよい。その場合であっても、ＬＰ０１，ＬＰ１１，ＬＰ２１，ＬＰ０２の各伝搬モード間で生じるＤＭＤを低減することができる。また、６種類の伝搬モードを伝搬するよう設定した光ファイバを光伝送路１として用い、そのうちの一部の伝搬モードのみを光伝送に用いてもよい。また、コアの数が異なる断片同士を接続して光伝送路１として用いてもよい。さらに、光伝送路１は、各種類のコアが複数の伝搬モードを伝搬すると共にそのような種類のコアを複数有してもよく、例えば３種類の伝搬モードを伝搬するよう設定されたコアと６種類の伝搬モードを伝搬するよう設定されたコアを両方とも含んでいてもよい。
また、本実施形態の光伝送路１の端面に光コネクタ、あるいは入出力デバイスが接続されていてもよい。光伝送路１の両端に光コネクタや入出力デバイスが接続されれば、光伝送路１を光パッチコードとして利用することもできる。
さらに、本実施形態ではｋ＝１としたが、ｋはこの条件に限定されず、１以外に設定してもよい。ただし、ｋ＝２、ｋ＝４等のようにｋが偶数の場合は、同じコア種からなるコア同士が接続されるので、ｋ＝１、ｋ＝３、ｋ＝５等のようにｋは奇数であることが好ましい。本実施形態では、断片１０１，１０２として異なるものを用いたが、同じ種類であれば、ｋ＝３とｋ＝５は対称になるので、一方について考えればよい。さらに、本実施形態ではｍ＝６としたが、ｍはこの条件に限定されず、６以外に設定しても良い。但し、例えばｍ＝２とした場合は、ｋ＝１になり、ｍ＝６、ｋ＝３の場合に相当する。従って、本実施形態ではｍ＝ｎとし、その他の設計条件等を検討することが好ましい。
【００４５】
（第２実施形態）
次いで、本発明の第２実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路２について説明する。
第１実施形態では、光ファイバ１００の中間点を接続点１４１としており、断片１０１の長さと、断片１０２の長さは略同一とされていた。本実施形態の光伝送路２は、接続点１４１で接続されている断片１０１の長さと、断片１０２の長さを異なるように設定したものである。詳しくは、第１実施形態で示した光ファイバ１００において、６個（Ｎ＝６）のコアのうち、ＤＭＤの絶対値が最大のコアについて、ＤＭＤの絶対値が最小になるように、断片１０１，１０２の長さ及び接続点１４１が設定されている。これにより、光伝送路２を構成する光ファイバ１００におけるＤＭＤがさらに抑制され、より長距離伝送が可能になる。
【００４６】
図７は、本実施形態の光伝送路２の設定例を示す図であって、（ａ）は本実施形態の光ファイバ１００の長手方向における接続点１４１の相対位置に対する、６組のコアのＤＭＤを示すグラフであり、（ｂ）は接続点１４１の相対位置を説明するための光ファイバ１００の概略図である。図７（ａ）の横軸の「接続点の位置」は、図７（ｂ）に示すように、接続点１４１とは反対側の断片１０１の端部１４２を始点とした光ファイバ１００の全長に対する接続点１４１の相対位置である。断片１０１の長さを求める際には、図７（ａ）のグラフの横軸の値に光ファイバ１００の全長を掛ければよい。例えば、光ファイバ１００の全長が１００ｋｍで、横軸の「接続点の位置」が０．２である場合は、断片１０１の長さは０．２×１００ｋｍ＝２０ｋｍであり、断片１０２の長さは（１−０．２）×１００ｋｍ＝８０ｋｍとなる。図７（ａ）のグラフの縦軸は、単位長さあたりのＤＭＤを示す。
【００４７】
第１実施形態では、断片１０１と断片１０２は同じ長さに設定しており、図７（ａ）の横軸の「接続点の位置」が０．５である場合に対応する。この場合、光ファイバ１００のＤＭＤは６２ｐｓ／ｋｍであり、第１実施形態で論じた結果と一致する。ここで、図７（ａ）に示す全６組（Ｎ＝６）のコアのそれぞれのＤＭＤの絶対値の最大値が最も小さくなる「接続点の位置」を読み取ったところ、０．４７７であった。例えば、光ファイバ１００の全長が１００ｋｍである場合、断片１０１の長さを４７．７ｋｍ、断片１０２の長さを５２．３ｋｍにすることで、図７（ａ）に示すコアの６個の組み合わせのＤＭＤの絶対値の最大値が最少となる。このときのＤＭＤの絶対値の最大値は、断片１０１のコア２０４と断片１０２のコア３０５との組み合わせにおける４３ｐｓ／ｋｍである。この値は第１実施形態の光ファイバ１００のＤＭＤである６２ｐｓ／ｋｍから約３割減少したものであり、本実施形態を適用することでＤＭＤをより低減し、伝送距離を３割程度延長した。
【００４８】
ここで、接続点１４１の最適位置を数式により求める方法について説明する。接続点１４１において、コア数Ｎが偶数（本実施形態ではＮ＝６）であり、コアの屈折率分布が２種類であって、断片１０１の断面（図３（ａ））の６個のコアのうち、一方の種類の屈折率分布（コア種Ａ）を有する３（本実施形態ではＮ／２）個のコア２０１，２０３，２０５の単位長さあたりのＤＭＤをaｉ（ｉは１≦ｉ≦Ｎであって、Ｎ／２個の整数である）とし、他方の種類の屈折率分布（コア種Ｂ）を有するＮ／２個のコア２０２、２０４、２０６の単位長さあたりのＤＭＤをaｊ（ｊは１≦ｊ≦Ｎであって、ｉ以外の整数である）とし、断片１０２の断面（図３（ｂ））の６個のコアのうち、断片１０１の断面のaｉのＤＭＤを有するコア２０１、２０３、２０５に接続されるコア３０２、３０４、３０６の単位長さあたりのＤＭＤをｂｉとし、断片１０１の断面のaｊのＤＭＤを有するコア２０２、２０４、２０６に接続されるコア３０３、３０５、３０１の単位長さあたりのＤＭＤをｂｊとし、断片１０１，１０２の長さをそれぞれｘ１、ｘ２とすると、光ファイバ１００の全長Ｌ＝ｘ１＋ｘ２において、ＤＭＤを下記の（３）式及び（４）式で算出されるＮ／２個のＤｉの絶対値と、Ｎ／２個のＤｊの絶対値のうちの最大値が最小になるｘ１を求める。
【００４９】
【数２】
0006280467.tif 000003
【００５０】
上述したように、本実施形態の光ファイバ１００は、断片１０１の端部１４２を始点とした全長に対する相対位置ｘ１に接続点１４１を有するようにしている。
【００５１】
上記説明した接続点１４１の最適位置を求める方法の具体的な数値例を示す。本例では、整数ｉ＝１、３、５とし、コア２０１、２０３、２０５の単位長さあたりのＤＭＤをそれぞれ、a１＝５１９ｐｓ／ｋｍ、a３＝４７１ｐｓ／ｋｍ、a５＝４８７ｐｓ／ｋｍとし、コア２０１、２０３、２０５に接続されるコア３０２、３０４、３０６の単位長さあたりのＤＭＤをそれぞれｂ１＝−３９９ｐｓ／ｋｍ、ｂ３＝−３４８ｐｓ／ｋｍ、ｂ５＝−３９５ｐｓ／ｋｍとした。また、整数ｊ＝２、４、６とし、コア２０２、２０４、２０６の単位長さあたりのＤＭＤをそれぞれ、a２＝−４２１ｐｓ／ｋｍ、a４＝−４１２ｐｓ／ｋｍ、a６＝−３７８ｐｓ／ｋｍとし、コア２０２、２０４、２０６に接続されるコア３０３、３０５、３０１の単位長さあたりのＤＭＤをそれぞれｂ２＝３７９ｐｓ／ｋｍ、ｂ４＝４５７ｐｓ／ｋｍ、ｂ６＝３９９ｐｓ／ｋｍとした。光ファイバ１００の全長をＬ＝１ｋｍとすると、下記の（５）〜（１０）式で表される６つのＤＭＤの絶対値が最小となるｘ１を求めると、ｘ１＝０．４７７ｋｍとなった。
【００５２】
【数３】
0006280467.tif 000004
【００５３】
このとき、Ｌ＝１ｋｍあたりのモード間群遅延時間差の絶対値は｜Ｄ１｜＝３９ｐｓ、｜Ｄ２｜＝３９ｐｓ、｜Ｄ３｜＝４３ｐｓ、｜Ｄ４｜＝３ｐｓ、｜Ｄ５｜＝２６ｐｓ、｜Ｄ６｜＝７ｐｓとなり、最大値は｜Ｄ４｜の４３ｐｓ／ｋｍであるから、図７から求めた結果と一致する。
【００５４】
図８は、２つの断片１０１，１０２で構成され、且つＤＭＤの絶対値が最小となる相対位置ｘ１に接続点１４１を有する光ファイバ１００における伝送路長の変化に対するＤＭＤの絶対値の変化（図８のグラフでは「最小位置」と記載した）を示すグラフである。比較のため、図８には、断片１０１のみの場合と、断片１０２のみの場合と、第１実施形態の光伝送路１を構成する光ファイバ１００のそれぞれ（図８のグラフでは「断片１０１のみ」、「断片１０２のみ」、「中間位置」と記載した）の伝送路長の変化に対するＤＭＤの絶対値の変化も合わせて示している。図８に示すように、本実施形態では、接続点１４１を相対位置ｘ１にすることで、単位長さあたりのＤＭＤの絶対値は４３ｐｓ／ｋｍになり、第１実施形態の光伝送路１を構成する光ファイバ１００に比べてＤＭＤがより一層小さい光ファイバ１００を実現した。仮に光伝送路で許容される最大のモード間群遅延時間差が２０ｎｓであるとすると、本実施形態を適用することにより、断片１０１或いは断片１０２のみで構成された光伝送路の１０倍近い４６０ｋｍ以上の伝送を可能とする光伝送路１が実現される。
【００５５】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、Ｎ個のコアのそれぞれのＤＭＤの絶対値の最大値が最も小さくなる最適位置に接続点１４１を設けることで単位長さあたりの光ファイバ１００のＤＭＤを抑制することができる。これにより、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に、より抑制することが可能となり、大容量且つより高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路２が実現される。
【００５６】
なお、本実施形態では、接続点１４１を１箇所として最適位置を導出したが、接続点１４１が複数設けられる場合であっても、同様にして最適点を導出することができる。また、６個のコアを構成するコア種を２種類としたが、３種類以上であってもよい。また、各コア内を伝搬する伝搬モードの数を３種類としたが、モード数も任意に設定可能である。さらに、本実施形態ではｋ＝１としたが、ｋ＝３とすることもできる。このようにｋが２以上である場合は、複数のｋの中で、上記説明したＤＭＤの絶対値が最小になるｋを選択することもできる。
また、本実施形態では、中心波長の近傍の波長におけるＤＭＤの絶対値が最小になるように接続点１４１の最適位置を設定したが、この設定はより広い波長範囲に対しても拡張できる。例えば、図７（ａ）の縦軸のＤＭＤをいわゆるＣバンド（波長１５３０ｎｍ〜１５６０ｎｍ）の最大値としてもよい。この場合、ＤＭＤの傾斜が最小になるようにすることで、より広い波長範囲で本発明を実施することができる。例えば、光ファイバ１００のＮ個のコアに対し、正のＤＭＤを有し、且つ使用する波長範囲の短波長側から長波長側に向けてＤＭＤが正に増加するコア種Ａと、負のＤＭＤを有し、且つ使用する波長範囲の短波長側から長波長側に向けてＤＭＤが負に増加するコア種Ｂとを用いることで、所望の波長あるいは波長範囲のＤＭＤの絶対値だけでなく、その波長における伝送路長の変化に対するＤＭＤの変化量も低減することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
次いで、本発明の第３実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路３について説明する。
【００５８】
第１実施形態では、ｋ＝１、ｍ＝６とし、接続点１４１において、断片１０１の断面視におけるコア２０１〜２０６の配置（図３（ａ））に対し、断片１０２の断面のコア３０１〜３０６の配置（図３（ｂ））がｋ・（３６０／ｍ）°＝６０°回転して接続されるようにした。本実施形態では、ｍを偶数、ｋ＝ｍ／２に設定し、接続点１４１における断片１０１と、断片１０２とを同一種類の光ファイバとし、断片１０１の長さと、断片１０２の長さとを等しくした。このような設定にすることで、第２実施形態で実施したようなＤＭＤのグラフから接続点１４１の最適位置を読み取る、もしくは数式より最適位置を求める必要はなくなり、同一種類且つ等しい長さの断片１０１，１０２同士を接続するだけで最適な一実施形態となるので、第２実施形態よりも量産性に優れる。
【００５９】
本実施形態の光伝送路３、及び光伝送路３を構成する光ファイバ１００の具体例について説明する。
図９は、本実施形態の光伝送路３を構成する光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。本実施形態ではｎ＝６であり、ｍは１以外のｎの約数で、２，３，６のうち何れか１つの値である。本実施形態ではｍを偶数としているので、２又は６であるが、ｋ＝ｍ／２より、何れの場合であっても、ｋ・（３６０／ｍ）°＝１８０°となる。詳しくは、複数（７個）のコアを有する光ファイバ１００において、これら複数のコアは、複数（３種類）の伝搬モード（ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ）を伝搬するよう設定されたＮ個（Ｎ＝６）のコアを含み、これらのＮ個のコアは光ファイバ１００の断面において６回（ｎ＝６）の回転対称になるように配置されている。また、Ｎ個のコアは２種類（コア種Ａ、コア種Ｂ）の異なる屈折率分布を有するコアからなり、光ファイバ１００の少なくとも１箇所の接続点１４１において、断片１０１の断面（図９（ａ））のコア２０１〜２０６の配置に対し、断片１０２の断面（図９（ｂ））のコア３０１〜３０６の配置が軸線Ａを中心として１８０°回転して接続されている。断片１０１の断面（図９（ａ））のコア２０１〜２０６のＤＭＤと、コア２０１〜２０６に接続される断片１０２の断面（図９（ｂ））のコア３０１〜３０６のＤＭＤが異なり、断片１０１の６個のコア２０１〜２０６のうちの少なくとも１つのコアのＤＭＤが、コア２０１〜２０６に接続される断片１０２のコア３０４、３０５、３０６、３０１、３０２、３０３のＤＭＤと逆符号になるようにしている。さらに、接続点１４１における断片１０１と断片１０２は同一種類の光ファイバであり、断片１０１，１０２の長さは等しい。
なお、断片１０１，１０２のそれぞれの中心に配置されているコア２５１，３５１は、いわゆる単一モードのコアである。
また、本実施形態では、断片１０１のマーカ２８１は断片１０２のマーカ３８３の位置に接続され、断片１０１のマーカ２８３は断片１０２のマーカ３８１の位置に接続される。この構成は、第１実施形態と対比すると、第１実施形態において、ｋ＝３とし、且つ断片１０１，１０２を同一種類の光ファイバとした場合の構成に相当する。
【００６０】
図１０は、本実施形態の光伝送路３の設定例を示す図であって、（ａ）は本実施形態の光ファイバ１００の長手方向における接続点１４１の相対位置に対する、６組のコアのＤＭＤを示すグラフであり、（ｂ）は接続点１４１の相対位置を説明するための光ファイバ１００の概略図である。本実施形態が第２実施形態と異なるのは、「接続点の位置」が０．５とされ、光ファイバ１００が接続点１４１を中心として左右対称となっている点である。そして、接続点１４１の位置を光ファイバ１００の全長に対する相対的な最適位置０．５とし、Ｎ組のコアのうちで、ＤＭＤの絶対値が最大のコアのＤＭＤの絶対値が最小とされている点にある。
【００６１】
図１１は、（１）異なる光ファイバからなる断片１０１，１０２を、軸線Ａを中心として互いに６０°回転させて接続し、接続点１４１を中間位置とした場合（第１実施形態に相当）、（２）同一種類の光ファイバからなる断片１０１，１０２を、軸線Ａを中心として互いに６０°回転させて接続し、接続点１４１を中間位置とした場合、（３）同一種類の光ファイバからなる断片１０１，１０２を、軸線Ａを中心として互いに６０°回転させて接続し、接続点１４１を最適位置とした場合、（４）同一種類の光ファイバからなる断片１０１，１０２を、軸線Ａを中心として互いに１８０°回転させて接続し、接続点１４１を中間位置とした場合（本実施形態に相当）について、それぞれ１０個の光ファイバ１００のサンプルのＤＭＤの絶対値の統計データ例を示す。
図１１に示すように、（１）〜（４）の何れの場合も、従来の光ファイバよりもＤＭＤの絶対値は小さくなっており、顕著な効果が見られる。平均的には、（２）よりも（１），（３），（４）の場合の方が、よりＤＭＤの絶対値が小さくなった。（１），（３），（４）の場合のうち、本実施形態に相当する（４）が光ファイバ１００を作製しやすく、量産性に優れている。なお、ここでの統計的な検討は一例であり、使用する光ファイバ１００の仕様、複数のコアの配置等により、本発明を任意の形態で実施することができる。
【００６２】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、ｍを偶数、ｋ＝ｍ／２に設定し、断片１０１，１０２とを同一種類の光ファイバで構成し、断片１０１，１０２の長さとを等しくすることで、単位長さあたりの光ファイバ１００のＤＭＤを抑制し、且つ光ファイバ１００を容易に設計・製造し、量産することができる。これにより、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とし、量産性に優れた光伝送路３が実現される。
【００６３】
（第４実施形態）
次いで、本発明の第４実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路４について説明する。
【００６４】
本実施形態の光伝送路４は、複数のコアを有する光ファイバ１００から構成されている。しかしながら、本実施形態の光ファイバ１００（図示略）の断面構造は、第１〜第３実施形態の光伝送路１〜３を構成する光ファイバ１００の断面構造とは大きく異なる。本実施形態の光ファイバ１００の複数のコアは、複数（３種類）の伝搬モード（ＬＰ０１、ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂ）を伝搬するよう設定された１８個（Ｎ＝１８）のコアを含んでいる。
【００６５】
図１２は、本実施形態の光伝送路４を構成する光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。
図１２（ａ）に示す１８個のコア２０１〜２１８は、被覆４１１で覆われたクラッド４０１に、断面視で６回（ｎ＝６）の回転対称となるように配設されている。また、１８個のコア２０１〜２１８は、第１〜第３の屈折率分布の３種類の異なる屈折率分布を有するコアで構成されている。具体的には、コア２０１，２０３，２０５，２０９，２１３，２１７は第１の屈折率分布を有するコアである。コア２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８は第２の屈折率分布を有するコアである。そして、コア２０２，２０４，２０６，２０７，２１１，２１５は第３の屈折率分布を有するコアである。
図１２（ｂ）に示す１８個のコア３０１〜３１８は、被覆４１２で覆われたクラッド４０２に、断面視で６回（ｎ＝６）の回転対称となるように配設されている。また、１８個のコア３０１〜３１８は、コア２０１〜２１８と同様に、第１〜第３の屈折率分布の３種類の異なる屈折率分布を有するコアで構成されている。具体的には、コア３０１，３０３，３０５，３０９，３１３，３１７は第１の屈折率分布を有するコアである。コア３０８，３１０，３１２，３１４，３１６，３１８は第２の屈折率分布を有するコアである。そして、コア３０２，３０４，３０６，３０７，３１１，３１５は第３の屈折率分布を有するコアである。
なお、中心に配置されているマーカ２８１，３８１は、接続時の断片１０１，１０２の位置合わせのためのマーカであり、６回の回転対称となる形状で形成されている。また、マーカ２８２，３８２は、断片１０１の断面に対する断片１０２の断面の相対角度を確認するために設けられている。本実施形態では、断片１０１の断面（図１２（ａ））の１８個のコアの配置に対し、断片１０２の断面（図１２（ｂ））の１８個のコアの配置をｋ・（３６０／ｍ）°＝６０°回転させた状態で、断片１０１，１０２が接続されている。ここで、ｍは１以外のｎの約数であり、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数である。本実施形態では、ｋ＝１、ｍ＝６とした。
【００６６】
本実施形態では、第１の屈折率分布には正のＤＭＤ、第２の屈折率分布には平均的に零のＤＭＤ、第３の屈折率分布には負のＤＭＤがそれぞれ付与されている。そして、断片１０１のＮ個のコアのうちの少なくとも１つのコアのＤＭＤが、断片１０１の１８個のコアにそれぞれ１個ずつ接続される断片１０２の１８個のコアのＤＭＤと逆符号になるように設定されている。詳しくは、第１の屈折率分布を有する断片１０１のコア２０１，２０３，２０５，２０９，２１３，２１７はそれぞれ、第３の屈折率分布を有する断片１０２のコア３０２，３０４，３０６，３１１，３１５，３０７に接続されている。また、第２の屈折率分布を有する断片１０１のコア２０８，２１０，２１２，２１４，２１６，２１８はそれぞれ、第２の屈折率分布を有する断片１０２のコア３１０，３１２，３１４，３１６，３１８，３０８に接続されている。また、第３の屈折率分布を有する断片１０１のコア２０２，２０４，２０６，２０７，２１１，２１５はそれぞれ、第１の屈折率分布を有する断片１０２のコア３０３，３０５，３０１，３０９，３１３，３１７に接続されている。
上記はｋ＝１とした場合について１８個のコアの配置構成である。図１３は、ｋ＝３とした本実施形態の光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。断片１０１の断面（図１３（ａ））の１８個のコアの配置に対し、断片１０２の断面（図１３（ｂ））の１８個のコアの配置がｋ・（３６０／ｍ）°＝１８０°回転した状態で、断片１０１，１０２が接続されている。
なお、本実施形態の１８個のコアについては、第１実施形態と同様に、ＤＭＤの特性がｎ回の回転反対称になるように配置されていると見なすこともできる。このような接続点１４１を１箇所以上含むことで、本実施形態の光ファイバ１００の１８個のコアのＤＭＤは、従来の光ファイバの複数のコアのＤＭＤに比べて低くなる。
【００６７】
本実施形態の光ファイバ１００におけるＤＭＤの設定例を示す。
本実施形態では、１８個のコア内を伝搬する伝搬モードは３種類であるが、ＬＰ１１ａモードとＬＰ１１ｂモードは縮退しており、ＬＰ０１モードと、ＬＰ１１モード間の群遅延時間の差をＤＭＤとする。
また、本実施形態では、第１及び第３の屈折率分布として、コアの屈折率分布を光ファイバ１００の径方向に段階的に変化させたマルチステップインデックス型の屈折率分布を用い、第２の屈折率分布として、コアの屈折率分布を光ファイバ１００の径方向に連続的に変化させたグレーデッドインデックス型の屈折率分布を用いた。
また、図１２及び図１３には図示していないが、１８個のコアの径方向周囲にトレンチ構造（例えば、非特許文献１０を参照）を設けた。なお、１８個のコアの径方向周囲には、非特許文献１１に開示されているフォトニック結晶型の構造等が設けられていてもよい。
【００６８】
図１４は、本実施形態の光ファイバ１００に用いられている第１〜第３の屈折率分布を示す概略図であって、（ａ）は第１の屈折率分布を示す図であり、（ｂ）は第２の屈折率分布を示す図であり、（ｃ）は第３の屈折率分布を示す図である。図１４（ａ）に示す第１の屈折率分布については、一例として、Δａ１＝０．１％、Δａ２＝０．３５％、Δａ３＝−０．５％、γａ１＝４μｍ、γａ２＝９μｍ、γａ３＝１２μｍ、γａ４＝１５μｍに設定した。図１４（ｂ）に示す第２の屈折率分布については、一例として、Δｂ１＝０．５５％、Δｂ２＝−０．４％、αｂ＝２．０、γｂ１＝９μｍ、γｂ２＝１２μｍ、γｂ３＝１５μｍに設定した。図１４（ｃ）に示す第３の屈折率分布については、一例として、Δｃ１＝０．１３％、Δｃ２＝０．３２％、Δｃ３＝−０．５％、γｃ１＝４μｍ、γｃ２＝８．７μｍ、γｃ３＝１４μｍ、γｃ４＝１７μｍに設定した。また、コアの間隔は４０μｍ、クラッド径は２３０μｍに設定した。第１の屈折率分布を有するコアのＤＭＤが、第３の屈折率分布を有するコアのＤＭＤと絶対値が概ね等しく、且つ正負が逆（逆符号）になるように設定し、中心波長１５５０ｎｍにおける第１の屈折率分布を有するコアと第３の屈折率分布を有するコアのＤＭＤの設計目標をそれぞれ４４０ｐｓ／ｋｍ、−４４０ｐｓ／ｋｍとした。第２の屈折率分布を有するコアのＤＭＤは概ね零になるように設定し、中心波長１５５０ｎｍにおける第２の屈折率分布を有するコアのＤＭＤの設計目標を９０ｐｓ／ｋｍとした。なお、中心波長１５５０ｎｍにおける第２の屈折率分布を有するコアのＤＭＤは零であることが望ましいが、実際の生産では、完全に零にすることは困難である。例えば、ＤＭＤの一般的な値は、ステップインデックス型の屈折率分布を有するコアで２０００〜３０００ｐｓ／ｋｍ以上、マルチステップインデックス型の屈折率分布を有するコアで５００ｐｓ／ｋｍ前後であることを考慮すると、１００ｐｓ／ｋｍ程度以下は充分小さいといえる。本発明では、ＤＭＤが１００ｐｓ／ｋｍ程度以下であれば、平均的に零のＤＭＤを有するものと見なす。
【００６９】
図１５は、本実施形態の光ファイバ１００のコアの伝送路長に対するＤＭＤを示すグラフであり、（ａ）は断片１０１のコア２０１〜２１８に関するものであり、（ｂ）は断片１０２のコア３０１〜３１８に関するものである。本設計例では、ｋ＝３で、断片１０１と断片１０２は同じ母材の光ファイバで構成されたものとしている。
なお、第３実施形態と同様に、本実施形態の光ファイバ１００は、接続点１４１の相対位置０．５において左右対称の構成となっており、同一長さの断片１０１と断片１０２を用いることで、結果的にＮ組のコア（コアの組み合わせ）のうち、ＤＭＤの絶対値が最大のコアの、ＤＭＤの絶対値が最小になった。図１６は、このようなＤＭＤを設定した本実施形態の光ファイバ１００の特性を示す図であって、（ａ）は断片１０１と断片１０２との接続点１４１の相対位置に対する、１８組のコアの組み合わせ毎のＤＭＤを示すグラフであり、（ｂ）はＮ組のコアのうち、ＤＭＤの絶対値が最大のコアの、ＤＭＤの絶対値が最小になる特性を持つ、同一種類で同一の長さとした断片１０１，１０２を用いた光ファイバ１００の伝送路長に対するＤＭＤの絶対値を示すグラフである。比較のため、図１６（ｂ）には、第１の屈折率分布を有するコアのみの場合、第２の屈折率分布を有するコアのみの場合、そして第３の屈折率分布を有するコアのみの場合のＤＭＤについても図示した。図１６（ｂ）に示すように、各光ファイバ１００の単位長さあたりのＤＭＤの絶対値は、第１の屈折率分布を有するコアのみで構成された光ファイバ１００では４９６ｐｓ／ｋｍ、第２の屈折率分布を有するコアのみで構成された光ファイバ１００では１０７ｐｓ／ｋｍ、第３の屈折率分布を有するコアのみで構成された光ファイバ１００では５３６ｐｓ／ｋｍであったのに対し、本実施形態の光ファイバ１００では７６ｐｓ／ｋｍに低減された。この結果からもわかるように、本実施形態の適用によっても、ＤＭＤが小さい光ファイバ１００が実現される。
【００７０】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、接続点１４１の相対位置０．５において、光ファイバ１００が左右対称の構成を備え、同一長さの断片１０１，１０２を用いることで、Ｎ組のコアのうち、ＤＭＤの絶対値が最大のコアの、ＤＭＤの絶対値が最小にすることで、単位長さあたりの光ファイバ１００のＤＭＤを抑制することができる。これにより、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路４が実現される。
【００７１】
なお、本実施形態の光伝送路４は、３種類の伝搬モードを伝搬するよう設定された１８個のコアを含み、空間多重数は５４である。コアの数と伝搬モードの数は、任意の数に拡張することができる。例えば、非特許文献８に記載されているＬＰ０１，ＬＰ１１（ＬＰ１１ａとＬＰ１１ｂに縮退），ＬＰ２１（ＬＰ２１ａとＬＰ２１ｂに縮退），ＬＰ０２の６種類の伝搬モードを伝搬するよう設定してもよい。その場合であっても、ＬＰ０１，ＬＰ１１，ＬＰ２１，ＬＰ０２の間で生じるＤＭＤを低減することができる。言うまでもなく、６種類の伝搬モードを伝搬するよう設定した光ファイバを光伝送路として用い、そのうちの一部の伝搬モードのみを光伝送に用いてもよい。また、光ファイバ１００は、複数の種種のコアを有し、各コアが複数の伝搬モードを伝搬可能に設定されていてもよく、例えば３種類の伝搬モードを伝搬するように設定されたコアと６種類の伝搬モードを伝搬するように設定されたコアとを同時に備えていてもよい。
【００７２】
また、第２の屈折率分布を有するコアのＤＭＤは１０７ｐｓ／ｋｍと比較的小さかったため、全てのコアを第２の屈折率分布にすれば、ＤＭＤを小さくできる。しかしながら、コアを高密度に配置するとコア間クロストークが生じる。一方、コア間クロストークの低減には、伝搬定数の異なる複数のコアを用いるとよいが、その場合、伝搬定数が異なり、ＤＭＤを小さくするのは容易ではない。そこで、本実施形態では、３種類の異なる屈折率分布を有するコアを用い、ＤＭＤの絶対値が概ね等しく、且つ逆符号が互いにである第１及び第３の屈折率分布のコア同士が連結するようにすると共に、ＤＭＤの絶対値が平均的に零となる第２の屈折率分布のコア同士が連結するようにした。このような構成により、空間多重数を増大させつつ、隣接するコア間のクロストークとＤＭＤの低減を同時に達成した。使用するコアの種類を増やす程、光ファイバ１００の設計及び作製が難しくなるが、正、零、負の３種類のＤＭＤを活用することで、コア種の数を増やした場合でも、光ファイバ１００の設計や作製の負担を軽減できる構成とした。また、本実施形態では、異なる形状の屈折率分布を用いたが、例えば第１〜第３の全ての屈折率分布をグレーデッドインデックス型の屈折率分布にして正、零、負のＤＭＤを実現し、光ファイバ１００全体のＤＭＤの低減に活用してもよい。
【００７３】
（第５実施形態）
次いで、本発明の第５実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路５について説明する。
【００７４】
本実施形態の光伝送路５を構成する光ファイバ１００は、第４実施形態の光伝送路４を構成する光ファイバ１００の１８個のコアを構成する第１〜第３の屈折率分布の３種類の異なる屈折率分布を有するコアのうち、第２の屈折率分布を有するコアを、単一モードのコアに置き換えたものである。
【００７５】
図１７は、本実施形態の光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。
本実施形態において、図１７（ａ）に示す１２個（Ｎ＝１２）のコア２０１〜２１２は、被覆４１１で覆われたクラッド４０１に、断面視で６回（ｎ＝６）の回転対称となる位置に配設されている。また、前記１２個のコアとは別の７個のコア２５１〜２５７も、クラッド４０１に、断面視で６回（ｎ＝６）の回転対称となる位置に配設されている。コア２５１〜２５７は単一モードのコアである。１２個のコア２０１〜２１２はそれぞれ、複数のモードを伝搬するマルチモードのコアであり、コア種Ａとコア種Ｂの２種類の異なる屈折率分布を有するコアから構成されている。コア２０１，２０３，２０５，２０７，２０９，２１１はコア種Ａの屈折率分布を有し、コア２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２はコア種Ｂの屈折率分布を有している。
図１７（ｂ）に示す１２個（Ｎ＝１２）のコア３０１〜３１２は、被覆４１２で覆われたクラッド４０２に、断面視で６回（ｎ＝６）の回転対称となる位置に配設されている。また、前記１２個のコアとは別の７個のコア３５１〜３５７も、クラッド４０２に、断面視で６回（ｎ＝６）の回転対称となる位置に配置されている。コア３５１〜３５７は単一モードのコアである。１２個のコア３０１〜３１２はそれぞれ、複数のモードを伝搬するマルチモードのコアであり、コア種Ａとコア種Ｂの２種類の異なる屈折率分布を有するコアから構成されている。コア３０１，３０３，３０５，３０７，３０９，３１１はコア種Ａの屈折率分布を有し、コア３０２，３０４，３０６，３０８，３１０，３１２はコア種Ｂの屈折率分布を有している。
図１７（ａ），（ｂ）に示すように、断片１０１の断面（図１７（ａ））の１２個のコア２０１〜２１２の配置に対し、断片１０２の断面（図１７（ｂ））の１２個のコア３０１〜３１２の配置がｋ・（３６０／ｍ）°＝６０°（ｍは１以外のｎの約数、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数）回転した状態で、断片１０１，１０２同士が接続されている。本実施形態では、ｋ＝１、ｍ＝６とした。
【００７６】
本実施形態では、コア種Ａは正のＤＭＤを有し、コア種Ｂは負のＤＭＤを有している。そして、断片１０１のＮ個のコアのうちの少なくとも１つのコアのＤＭＤが、断片１０２の、断片１０１のＮ個のコアにそれぞれ接続されるコアのＤＭＤと等しく、且つ逆符号になるように設定されている。詳しくは、断片１０１のＮ個のコアのうちのコア種Ａからなるコア２０１，２０３，２０５，２０７，２０９，２１１はそれぞれ、断片１０２のコア種Ｂのコア３０２，３０４，３０６，３０８，３１０，３１２に接続されている。断片１０１のＮ個のコアのうちのコア種Ｂのコア２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２はそれぞれ、断片１０２のコア種Ａのコア３０３，３０５，３０１，３０９，３１１，３０７に接続されている。また、断片１０１のその他のコア２５１〜２５７はそれぞれ、断片１０２のその他のコア３５１，３５３，３５４，３５５，３５６，３５７，３５２に接続されている。
【００７７】
上記例示した図１７（ａ），（ｂ）の構成ではｋ＝１としたが、図１８はｋ＝３としたときの本実施形態の光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。図１８（ａ），（ｂ）に示すように、断片１０１の断面（図１８（ａ））のコアの配置に対し、断片１０２の断面（図１８（ｂ））のコアの配置がｋ・（３６０／ｍ）°＝１８０°回転した状態で、断片１０１，１０２同士が接続されている。このような接続点１４１を１箇所以上含むことで、光ファイバ１００のＤＭＤが従来の光ファイバのＤＭＤに比べて抑制され、本実施形態の光ファイバ１００を用いることで大容量光伝送路が実現される。
【００７８】
本実施形態の光ファイバ１００におけるＤＭＤの設定例を示す。
本設定例では、伝搬モードは３種類であるが、ＬＰ１１ａモードとＬＰ１１ｂモードは縮退しており、ＬＰ０１モードと、ＬＰ１１モードと間の群遅延時間の差をＤＭＤとする。本実施形態では、コア種Ａ及びコア種Ｂとして、コアの屈折率分布を連続的に変化させたグレーデッドインデックス型の屈折率分布を用いた。また、図１７（ａ），（ｂ）及び図１８（ａ），（ｂ）には図示していないが、１２個のコア２０１〜２１２と、１２個のコア３０１〜３１２の径方向周囲にトレンチ構造（例えば、非特許文献１０を参照）を設けた。言うまでもなく、このようなトレンチ構造に替えて、フォトニック結晶型の構造等の任意の構造をＮ個のコアの径方向周囲に設けてもよい。
【００７９】
図１９は、本実施形態の光ファイバ１００に用いられている２つのコア種の屈折率分布と光ファイバ１００の特性を示す概略図であって、（ａ）はコア種Ａの屈折率分布を示す図であり、（ｂ）はコア種Ｂの屈折率分布を示す図であり、（ｃ）は断片１０１，１０２を用いた光ファイバ１００の伝送距離に対するＤＭＤの絶対値を示すグラフである。本設定例では、コア種Ａの一例として、Δａ１＝０．５％、Δａ２＝−０．７％、αａ＝２．１、γａ１＝１０μｍ、γａ２＝１２μｍ、γａ３＝１６μｍに設定した。また、コア種Ｂの一例として、Δｂ１＝０．５％、Δｂ２＝−０．７％、αｂ＝１．９、γｂ１＝１０μｍ、γｂ２＝１２．５μｍ、γｂ３＝１６μｍに設定した。コアの間隔は３９μｍとし、クラッド径は２２５μｍに設定した。コア種ＡのコアのＤＭＤが、コア種ＢのコアのＤＭＤと絶対値が概ね等しく、逆符号になるように設定されており、中心波長１５５０ｎｍにおけるコア種Ａのコアとコア種ＢのコアのＤＭＤの設計目標をそれぞれ１００ｐｓ／ｋｍ、−１００ｐｓ／ｋｍとした。
断片１０１と断片１０２は同一の母材の光ファイバとし、ｋ＝１の場合、及びｋ＝３の場合について、ＤＭＤの絶対値が最大のコアの伝送距離長を変化させた際のＤＭＤの絶対値が最小になるように、断片１０１，１０２の接続点１４１を設定した。図１９（ｃ）には、コア種Ａのみの構成とした場合、コア種Ｂのみの構成とした場合、本実施形態でｋ＝１とした場合、本実施形態でｋ＝３とした場合のそれぞれの光ファイバ１００の伝送距離に対するＤＭＤの絶対値を示している。本実施形態の光ファイバ１００の単位長さあたりのＤＭＤの絶対値は、ｋ＝１の場合に接続点１４１の相対位置が０．４９３となり、１４ｐｓ／ｋｍであった。ｋ＝３の場合では、接続点の相対位置が０．５となり、１７ｐｓ／ｋｍであった。そこで、本設計例ではＤＭＤの絶対値がより小さいｋ＝１を採用した。即ち、複数の伝搬モードを伝搬するよう設定され、２種類以上の異なる屈折率分布を有し、断面視でｎ回（ｎは２以上の整数）の回転対称になるように配設されたＮ個のコアを含む光ファイバ１００（図１７に示す断面構造を有する断片１０１，１０２で構成される光ファイバ）では、相対位置０．４９３に接続点１４１を備え、接続点１４１で光ファイバを切断した場合の断片１０１の断面に対し、断片１０２の断面をｋ・（３６０／ｍ）°回転させた後、断片１０１，１０２を再接続した。
【００８０】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、３種類の異なる屈折率分布を有するコアを用い、ＤＭＤの絶対値が概ね等しく且つＤＭＤが逆符号になるコア種Ａとコア種Ｂのコア同士を接続し、単一モードであるその他のコア同士を接続することで、単位長さあたりの光ファイバ１００のＤＭＤを抑制することができる。これにより、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路５が実現される。
【００８１】
なお、本実施形態の光伝送路５は、３種類の伝搬モードを伝搬するよう設定された１２個のコアを含み、単一モードの７個のコアと合わせて空間多重数は４３（＝１２×３＋７×１）である。光ファイバ１００のコアの数と伝搬モードの数はそれぞれ任意の数に拡張することができる。例えば、本実施形態の１９個のコアの径方向周囲にさらにもう１周分のコアを追加して３７個のコアとしてもよい。３７個のコアと３種類の伝搬モードとをくみ合わせて１００を超える空間多重数となる。
また、本実施形態では、３種類の異なる屈折率分布を有するコアを用い、モード間群遅延時間差の絶対値が概ね等しく、逆符号になるコア種Ａとコア種Ｂのコア同士が接続するようにし、単一モードであるその他のコア同士が接続するようにした。このような構成により、隣接コア間のクロストークとモード間群遅延時間差を低減しつつ、空間多重数を高密度化した。使用するコア種を増やすほど、コア間の独立性が増し、コア間クロストークを抑制したすいが、種類を増やすほど設計と作製が難しくなる。そこで本実施形態では、コア種Ａ，コア種Ｂのマルチモードのコアと、その他の単一モードのコアの３種類とを活用することで、コア種の数を増やした場合でも、設計や作製の負担を軽減できる構成とした。
【００８２】
（第６実施形態）
次いで、本発明の第６実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路６について説明する。
【００８３】
第１〜第５実施形態の光ファイバ１００ではｎ＝６とされ、Ｎ個のコアが６回の回転対称となる位置に配設されていたが、ｎは６に限定されるものではなく、６以外でも構わない。
図２０は、上記のｎの条件をふまえた本実施形態の光伝送路６（図示略）を構成する光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。
本実施形態の光ファイバ１００は、図２０（ａ），（ｂ）に示すように、複数（１６個）のコアを有し、複数（３種類）の伝搬モードを伝搬するよう設定された１６個（Ｎ＝１６）のコアを有し、これらＮ個のコアは、光ファイバ１００の断面視で４回（ｎ＝４）の回転対称に配設され、且つ、２種類の異なる屈折率分布を有するコアから構成されているものである。そして、光ファイバの１箇所、もしくは複数箇所の接続点１４１において、断片１０１の断面の複数のコアの配置に対し、断片１０２の断面の複数のコアの配置がｋ・（３６０／ｍ）°（ｍは１以外のｎの約数、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数）回転した状態で、断片１０１，１０２が接続されている。接続点１４１のうちの少なくとも１箇所においては、断片１０１のＮ個のコアのうちの少なくとも１つのコアのＤＭＤが、これらのＮ個のコアに接続される断片１０２の複数のコアのＤＭＤと逆符号になるように設定されている。
【００８４】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、Ｎ個のコアは、光ファイバ１００の断面視で４回（ｎ＝４）の回転対称に配設することでも、単位長さあたりの光ファイバ１００のＤＭＤを抑制することができる。このように設計の自由度を拡げても、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路６が実現される。
【００８５】
（第７実施形態）
次いで、本発明の第７実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路７について説明する。
【００８６】
本実施形態では、本実施形態の光伝送路７を構成する光ファイバ１００が、複数（３個）のコアを有し、それらのうち、複数（３種類）の伝搬モードを伝搬するよう設定された３個（Ｎ＝３）のコアを含んでなるものである。これらのＮ個のコアは、光ファイバの断面に対して、３回（ｎ＝３）の回転対称に配置され、且つ３種類の異なる屈折率分布を有するコアからなる。そして、光ファイバの１箇所、もしくは複数箇所の接続点１４１において、断片１０１の断面のコアの配置に対し、断片１０２の断面のコアの配置がｋ・（３６０／ｍ）°（ｍは１以外のｎの約数、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数）回転した状態で、断片１０１，１０２が接続されている。接続点１４１のうちの少なくとも１箇所において、断片１０１のＮ個のコアのうちの少なくとも１つのコアのＤＭＤが、断片１０２の光ファイバの、断片１０１のＮ個のコア接続されるコアのＤＭＤと逆符号になるように設定されている。
図２１は、ｋ＝１としたとき、本実施形態の光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面の一例を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。図２２は、ｋ＝２としたときの光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面の一例を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。
【００８７】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、それぞれのコアが３種類の伝搬モードを伝搬するよう設定されたコアを３個含んでなる光ファイバ１００のＤＭＤを抑制することができる。このように設計の自由度を拡げても、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路７が実現される。
【００８８】
（第８実施形態）
次いで、本発明の第８実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路８について説明する。
【００８９】
第１〜第７実施形態の光ファイバ１００では、コアの断面形状は円形であるものとして説明したが、コアの断面形状は四角形等の多角形でもよく、その他の形であってもよく、伝送路をなすコアが複数に分割されていてもよい。コアを複数のコアセグメントに分けた場合であっても、分けない場合と同様に光信号を伝送することができる（例えば、非特許文献１３を参照）。
【００９０】
図２３は、本実施形態の光伝送路８（図示略）を構成する光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、ｋ＝１であり、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。図２４は、本実施形態の光伝送路８（図示略）を構成する光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、ｋ＝２であり、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。
本実施形態では、光ファイバ１００がそれぞれ複数のコアセグメントからなる、複数（３個）のコア（図２３（ａ）に示すコア２０１，２０２，２０３、及び、図２３（ｂ）に示すコア３０１，３０２，３０３）を有している。また、光ファイバ１００は、複数（３種類）の伝搬モードを伝搬するよう設定された３個（Ｎ＝３）のコアを含み、これら３個のコアは、光ファイバ１００の断面視で３回（ｎ＝３）の回転対称に配置され、且つ、３種類の異なる屈折率分布を有するコアから構成されている。そして、光ファイバ１００の１箇所、もしくは複数箇所の接続点１４１において、断片１０１の断面のコアの配置に対し、断片の断面のコアの配置がｋ・（３６０／ｍ）°（ｍは１以外のｎの約数、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数）回転した状態で、断片１０１，１０２が接続されている。接続点１４１のうちの少なくとも１箇所において、断片１０１のＮ個のコアのうちの少なくとも１つのコアのＤＭＤが、断片１０２の光ファイバの、断片１０１の前記少なくとも１つのコアに接続されるコアのＤＭＤと逆符号になるように設定されている。
【００９１】
図２３（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の光ファイバ１００（断片１０１，１０２、以下同様）の断面は、図２１（ａ），（ｂ）に示す第７実施形態の光ファイバ１００の断面のコア２０１〜２０３，３０１〜３０３をそれぞれ、３つのコアセグメントからなるコアに置き換えたものと見なすことができる。また、図２４（ａ），（ｂ）に示す本実施形態の光ファイバ１００の断面は、図２２（ａ），（ｂ）に示す第７実施形態の光ファイバ１００の断面の各コア２０１〜２０３，３０１〜３０３を、３つのコアセグメントからなるコアに置き換えたものと見なすことができる。具体的な一例として、図２３（ａ）に示すコア２０１は、コアセグメント２７１，２７２，２７３の集合体で構成され、図２１（ａ）に示すコア２０１と同様に、複数（３種類）の伝搬モードを伝搬するよう設定されている。
図２５は、本実施形態の光ファイバ１００の変形例であり、伝送路をなすコアを６個（Ｎ＝６）に増やした例を示すものであり、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。光ファイバ１００の断片１０１，１０２の図２５（ａ），（ｂ）に示すコアの配置は、第１実施形態の光ファイバ１００の断片１０１，１０２の図３（ａ），（ｂ）に示すコアの配置と同様である。つまり、図３（ａ），（ｂ）に示す６個のコアを、３つの近接させたコアセグメントからなるコアに置き換えたものと見なすことができる。このように、伝送路をなすコアの数や形態は任意に拡張・変更することができる。また、３つのコアセグメントで１つの伝送路をなすコアとしたが、組み合わせるコアセグメントの数も任意であり、例えば１つの伝送路をなすコアを６つのコアセグメントで構成してもよい。
【００９２】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、１つの伝送路をなすコアを複数のコアセグメントで構成した。このように設計の自由度を拡げても、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路８が実現される。
【００９３】
なお、本実施形態のコアを構成するそれぞれのコアセグメントは単一モードとされているが、互いに近接させることで光学的に結合し、擬似的に複数の伝搬モードを形成して光伝送路コアを伝搬する。本実施形態で用いた複数の近接させたコアセグメント以外にも、非特許文献６に示すようなフォトニックバンドギャップ型のコア等の構成を用いてもよい。さらに、異なる形状のコア同士を接続してもよく、接続点１４１において、図２１（ａ），（ｂ）、もしくは、図２３（ａ），（ｂ）のような接続方法以外にも、図２１（ａ）と図２３（ｂ）、もしくは、図２３（ａ）と図２１（ｂ）のような接続を行ってもよい。このように、本実施形態は、コアの形状が断面視で円形以外であっても、適用実施できることを示すものであり、任意の形状及び任意の数に分割されたコアを採用することができる。
【００９４】
（第９実施形態）
次いで、本発明の第９実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路９について説明する。
【００９５】
第１〜第８実施形態では、Ｎ個のコアが、いずれもＬＰ０１、ＬＰ１１ａ、ＬＰ１１ｂの３つの伝搬モードを伝搬するよう設定されたコアについて具体的に説明し、伝搬モードの数を３つ以上に拡張できることも述べたが、本実施形態では、６種類の伝搬モードを伝搬するよう設定されたコアを用いた本発明の光伝送路の構成例を示す。
本実施形態の光伝送路９は、４個のコアを有する光ファイバ１００からなり、これら４個のコアは、６種類の伝搬モード（ＬＰ０１，ＬＰ１１ａ，ＬＰ１１ｂ，ＬＰ２１ａ，ＬＰ２１ｂ，ＬＰ０２）を伝搬するよう設定された４個（Ｎ＝４）のコアを含む。
【００９６】
図２６は、本実施形態の伝送路９を構成する光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。本実施形態において、図２６（ａ）に示す４個のコア２０１〜２０４は、被覆４１１で覆われたクラッド４０１に、断面視で４回（ｎ＝４）の回転対称となるように配設されている。また、コア２０１〜２０４は、コア種Ａとコア種Ｂの２種類の異なる屈折率分布を有するコアからなるものである。コア２０１，２０３はコア種Ａのコアであり、コア２０２，２０４はコア種Ｂのコアである。図２６（ｂ）に示す４個のコア３０１〜３０４は、被覆４１２で覆われたクラッド４０２に、断面視で４回（ｎ＝４）の回転対称となるように配設されている。また、コア３０１〜３０４は、コア種Ａとコア種Ｂの２種類の異なる屈折率分布を有するコアからなるものである。コア３０１，３０３はコア種Ａのコアであり、コア３０２，３０４はコア種Ｂのコアである。また、光ファイバ１００の断片１０１の断面（図２６（ａ））のコアの配置に対し、断片１０２の断面（図２６（ｂ））のコアの配置がｋ・（３６０／ｍ）°＝９０°（ｍは１以外のｎの約数、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数）回転した状態で、断片１０１，１０２が接続されている。ここでは、ｋ＝１、ｍ＝４とする。
【００９７】
本実施形態では伝搬モードが３種類以上設定されているため、ＤＭＤが複数定義される。具体的には、６種類の伝搬モード（ＬＰ０１，ＬＰ１１ａ，ＬＰ１１ｂ，ＬＰ２１ａ，ＬＰ２１ｂ，ＬＰ０２）のうち、ＬＰ１１ａとＬＰ１１ｂは縮退しており、ＬＰ２１ａとＬＰ２１ｂは縮退しているため、ＬＰ０１，ＬＰ１１，ＬＰ２１，ＬＰ０２の４種類のモード間のＤＭＤを考えればよい。そして、ＤＭＤは、基本モード（ＬＰ０１）と高次モード（ＬＰ１１，ＬＰ２１，ＬＰ０２）との間のモード遅延の差で定義される（例えば、非特許文献８を参照）。すなわち、ＬＰ０１モードの群遅延時間を基準として、Ｄ１１をＬＰ１１モードの群遅延時間とＬＰ０１モードの群遅延時間の差分とし、Ｄ２１をＬＰ２１モードの群遅延時間とＬＰ０１モードの群遅延時間の差分とし、Ｄ０２をＬＰ０２モードの群遅延時間とＬＰ０１モードの群遅延時間の差分とすることができる。
本実施形態では、図２６（ａ），（ｂ）に示す４つのコアの配置において、コア種ＡのＤＭＤであるＤａ１１，Ｄａ２１，Ｄａ０２と、コア種Ｂの対応する伝搬モードのＤＭＤであるＤｂ１１、Ｄｂ２１、Ｄｂ０２がそれぞれ異なるように設定されている。さらに、光ファイバ１００のＤＭＤを容易に抑制する点から、コア種ＡのＤＭＤと、コア種Ｂの対応する伝搬モードのＤＭＤの符号は互いに逆になるように設定することがより好ましい。さらにまた同観点から、コア種ＡのＤＭＤと、コア種Ｂの対応する伝搬モードのＤＭＤの絶対値の大きさが等しく、且つ逆符号になるようにする形態がより好ましい。
【００９８】
本実施形態では、コア種Ａとコア種Ｂの屈折率分布として、コアの屈折率分布をコアの径方向に連続的に変化させたグレーデッドインデックス型の屈折率分布を用いた。また、図２６には図示していないが、コアの径方向周囲にトレンチ構造（例えば、非特許文献１０を参照）を設けた。言うまでもなく、コアの径方向周囲にフォトニック結晶型の構造等の、任意の構造を設けてもよい。光ファイバ１００のＤＭＤを最小限に抑えるため、Ｄａ１１＝−Ｄｂ１１、Ｄａ２１＝−Ｄｂ２１、Ｄａ０２＝−Ｄｂ０２となるよう、コア種Ａとコア種Ｂの屈折率分布を設計した。
【００９９】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、１つの伝送路をなすコアに６種類の伝搬モードが伝搬されるような設定例を示した。このように伝送容量を決める条件を自在に変えることで、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路９が実現される。
【０１００】
（第１０実施形態）
次いで、本発明の第１０実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路１０について説明する。
【０１０１】
第１〜第９実施形態では、光ファイバ１００のＮ個のコアとして、いずれも同一種類の伝搬モードを伝搬するよう設定された伝送路コアを用いたが、異なる伝搬モードを伝搬するコアを用いてもよい。具体的には、６種類の伝搬モードを伝搬するコアと、３種類の伝搬モードを伝搬するコアとを併用して、本発明の光伝送路を形成することができる。以下、このようにして得られる本実施形態の光伝送路１０について具体的に説明する。
【０１０２】
本実施形態では、８個のコアを有する光ファイバ１００が、６種類の伝搬モードを伝搬するよう設定された４個のコアと、３種類の伝搬モードを伝搬するよう設定された４個のコアとの合計８個（Ｎ＝８）のコアを含んで構成されている。これら８個のコアは、光ファイバの断面視で８回（ｎ＝８）の回転対称となるように配置され、且つ、４種類の異なる屈折率分布を有するコアから構成されている。そして、光ファイバの１箇所、もしくは複数箇所の接続点１４１において、断片１０１の断面のコアの配置に対し、断片１０２の断面のコアの配置がｋ・（３６０／ｍ）°（ｍは１以外のｎの約数、ｋは１≦ｋ＜ｍの整数）回転した状態で、断片１０１，１０２が接続されているものである。接続点１４１のうちの少なくとも１箇所において、断片１０１の８個のコアのうちの少なくとも１つのコアのＤＭＤが、断片１０２の前記少なくとも１つのコアに接続されるコアのＤＭＤと逆符号になるように設定されている。
【０１０３】
図２７は、ｍ＝４、ｋ＝１に設定された本実施形態の光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。
図２７（ａ）に示すコア２０１，２０３はコア種Ａのコアであり、コア２０２，２０４はコア種Ｂのコアであり、コア２０５，２０７はコア種Ｃのコアであって、コア２０６，２０８はコア種Ｄのコアである。図２７（ｂ）に示すコア３０１，３０３はコア種Ａのコアであり、コア３０２，３０４はコア種Ｂのコアであり、コア３０５，３０７はコア種Ｃのコアであって、コア３０６，３０８はコア種Ｄのコアである。コア種Ａとコア種Ｂはそれぞれ６種類の伝搬モードを伝搬し、且つ、ＤＭＤの絶対値が概ね等しく、逆符号になるよう設定されている。コア種Ｃとコア種Ｄはそれぞれ３種類の伝搬モードを伝搬し、且つ、ＤＭＤの絶対値が概ね等しく、逆符号になるよう設定されている。本実施形態では図２７（ａ），（ｂ）に示すコアの配置において、コア種Ａとコア種Ｂ同士が接続され、コア種Ｃとコア種Ｄ同士が接続されるため、符号が互いに逆のＤＭＤを有するように設定されたコア種同士の接続により接続部分でＤＭＤが補償され、光ファイバ１００のＤＭＤが低減される。
【０１０４】
図２８は、図２７に示した光ファイバ１００の断面の一部を示す図であって、（ａ）は図２７（ａ）に示すコアのうち、６種類の伝搬モードを伝搬するコア（コア種Ａとコア種Ｂのコア）のみを図示したものであり、（ｂ）は図２７（ａ）に示すコアのうち、３種類の伝搬モードを伝搬するコア（コア種Ｃとコア種Ｄのコア）のみを図示したものである。図２８（ａ），（ｂ）を見てもわかるように、本実施形態の光ファイバ１００のコアの配置は、第９実施形態の光ファイバ１００の２種類のコアの配置を重ね合わせたものであると見なすこともできる。
【０１０５】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、異なる伝搬モードを伝搬するコアを用いた光ファイバ１００の設定例を示した。このように伝送容量を決める条件を自在に変えて、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路１０が実現される。
なお、本実施形態は、異なる伝搬モードを伝搬するコアを用いた一例であり、図２７（ａ），（ｂ）に示した断面構造及びコアの配置に限定されるものではない。
【０１０６】
（第１１実施形態）
次いで、本発明の第１１実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路１１について説明する。
【０１０７】
第１〜第１０実施形態では、光伝送路の量産に適した形態として、同種の光ファイバで大容量・高品質・長距離の伝送を実現する光伝送路１〜１０の実施形態の一例を示し、各実施形態では異種のコアの回転対称性を利用したコアの設計・配置が本発明の課題を解決するために効果的であることを説明した。本実施形態では、回転対称性を利用しない光ファイバを用いた大容量・高品質・長距離の光伝送路１１を示す。
【０１０８】
図２９は、本実施形態の光伝送路１１を構成する光ファイバ１００を接続点１４１で切断した場合の断面を示す図であって、（ａ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０１の断面図であり、（ｂ）は接続点１４１側から見た場合の断片１０２の断面図である。
図２９（ａ）に示すコア２０３，２０４，２０６はコア種Ａのコアであり、コア２０１，２０２，２０５，２０７はコア種Ｂのコアである。図２９（ｂ）に示すコア３０１，３０２，３０５，３０７をコア種Ａのコアであり、コア３０３，３０４，３０６をコア種Ｂのコアである。このように、コア種Ａとコア種ＢのＤＭＤを互いに逆符号に設定することで、これらの異種のコア同士を接続したときに各伝送路のＤＭＤが抑制される。
【０１０９】
上記説明したように、本実施形態では、マルチコアとマルチモードとを併用した光伝送において、異種のコアの回転対称性を利用した光ファイバ１００の設定例を示した。このように伝送容量を決める条件を自在に変えることで、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑制することが可能となり、大容量且つ高品質で長距離の光伝送を可能とする光伝送路１０が実現される。
【０１１０】
（第１２実施形態）
次いで、本発明の第１２実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路１２について説明する。
【０１１１】
図３０は、本実施形態の光伝送路１２を示す概略図である。本実施形態の光伝送路１２は、図３０に示すように、個々に複数のコアを有するＳ本（Ｓは３以上の整数）の光ファイバ１３１〜１３３，…，１３４を直列に接続したものである。現在の光通信システムに使用されている光伝送路は、このように複数の光ファイバを長手方向に繋ぎ合わせることで構築されている。例えば、ある光伝送路では、３ｋｍ長の光ファイバを基本単位とし、そのような光ファイバを３０単位接続することで９０ｋｍ長の伝送距離が実現されている。
本実施形態では、Ｓ−１箇所の接続点１４１〜１４３において、それぞれ断片１０１（図示略）の断面のコアの配置に対し、断片１０２の断面のコアの配置がｋｓ・（３６０／ｍ）°（ｓは１≦ｓ≦Ｓの整数）回転した状態で、断片１０１，１０２が接続されているものである。断片１０１の断面のコアと接続される断片１０２の断面のコアのＤＭＤが互いに異なるように設計されている。
【０１１２】
光ファイバ１３１〜１３３，…，１３４の構造として、第１〜第１１実施形態で示した断面形状、コアの回転形態、コアの種類や屈折率分布等を用いてもよく、それらの条件を組み合わせて用いてもよく、任意である。本実施形態の光伝送路１２の設計例として、例えば３ｋｍを基本単位として、第３実施形態で示した配置のコアを有する光ファイバを３０組用意し、相互に融着接続することで、全長９０ｋｍの光伝送路を構築することができる。なお、このような複数のコアを有する光ファイバ１００が、さらに複数束ねて敷設されていてもよい。
【０１１３】
以上、本実施形態では、マルチコアとマルチモードによる大容量光伝送において、空間多重数を拡大しつつ、コア間のクロストークとＤＭＤを共に抑えることで、大容量、高品質且つ長距離の伝送を可能とし、光通信の実用システムへの敷設にも適した光伝送路１２を実現した。
【０１１４】
（第１３実施形態）
次いで、本発明の第１３実施形態（以下、単に本実施形態という）の光伝送路１３について説明する。
【０１１５】
第１２実施形態では、複数の光ファイバ１３１〜１３３，…，１３４を長手方向に相互接続し、光伝送路１２を構築したが、本実施形態では、本発明を適用した光伝送路を基本単位とし、それを複数接続することで、長距離・大容量の光伝送路を構築する。
図３１は、本実施形態の光伝送路１３を示す概略図であって、（ａ）は複数のコアを有する１本の光ファイバを示す図であり、（ｂ）は所定の長さの光伝送路を示す図である。
本実施形態では、図３１（ａ）に示すように、複数のコアを有する１本の光ファイバを接続点１４１で切断し、断片１０１の断面に対し、断片１０２の断面をｋ・（３６０／ｍ）°回転させた状態で、再接続した。このような光ファイバを基本単位とし、所定の長さに応じて、基本単位同士をつなぎ合わせることで、図３１（ｂ）に示すような、所定の長さの光伝送路１３とした。基本単位自体がコア間のクロストークとモード間群遅延時間差が共に抑えられているので、図３１（ｂ）に示す光伝送路１３は、より好ましい形態である。このような基本単位をつなぎ合わせることで、全体の光伝送路１３のコア間のクロストークとＤＭＤが共に低減される。
【０１１６】
光伝送路１３の基本単位として、第１〜第１１実施形態で示したような光伝送路１〜１１を用いてもよく、これらの光伝送路を組み合わせて用いてもよく、基本単位の構成は任意である。一例として、第３実施形態で示した光伝送路３を用いて、２ｋｍの長さに揃えた基本単位を５０組用意し、相互に融着接続することで、全長１００ｋｍの大容量光伝送路を構築することができる。また、基本単位の接続形態は任意であり、コネクタ接続、空間光学系による光学的接続、端面を研磨して物理的に接続する等の接続形態を使用してもよい。
【０１１７】
以上、本実施形態では、マルチコアとマルチモードによる大容量光伝送において、空間多重数を拡大しつつ、第１〜第１１実施形態の光伝送路１〜１１を基本単位として、複数の基本単位を接続することで、大容量、高品質且つより長距離の伝送を可能とし、光通信の実用システムへの敷設にも適した光伝送路１３を実現した。
【０１１８】
（第１４実施形態）
次いで、本発明の光通信システムについて説明する。
【０１１９】
本実施形態では、第１〜第１３実施形態で開示した光伝送路１〜１３を用いた光通信システムの一例を示す。
図３２は、本実施形態の光通信システム２０を示す概略図である。光通信システム２０は、図３２に示すように、光送信器７０１と、光合分波器７３１と、光伝送路１〜１３のうち何れか１つ以上の光伝送路を含む光伝送路７２１，７２２と、光中継器７４１と、光合分波器７３２と、光受信器７１１と、を備えて構成されている。このように、１対１の光通信ネットワークに本発明を適用した光伝送路１〜１３を用いることで、光伝送の大容量化、コア間のクロストークの低減による高品質化、ＤＭＤの低減による長距離化が同時に実現される。
図３３は、本実施形態の別の光通信システム２２を示す概略図である。光通信システム２２は、図３３に示すように、光送信器７０１と、光受信器７１２と、光合分波器７３１と、光伝送路１〜１３のうち何れか１つ以上の光伝送路を含む光伝送路７２１，７２２と、光中継器７４１と、光合分波器７３２と、光受信器７１１と、光送信器７０２と、を備えて構成されている。このように、多数対多数の光通信ネットワークにおいても、本発明を適用した光伝送路１〜１３を用いることで、光伝送の大容量化、コア間のクロストークの低減による高品質化、ＤＭＤの低減による長距離化の課題が解決され、良好な光伝送が実現される。
【０１２０】
以上、本実施形態では、第１〜第１３実施形態の光伝送路１〜１３を用いて光通信システムを構築することで、大容量、高品質且つより長距離の伝送を可能とする光通信システムを実現した。
なお、本実施形態の光通信システムは、本発明の光伝送路のうちの少なくとも１つを伝送路に含んでいればよい。また、上記説明では、最も簡単な例として本発明の光伝送路をポイント・ツー・ポイントの光通信システムに適用した例を示したが、ＲＯＡＤＭノード等のより複雑な光通信システムに適用することも有用であり、適用対象は特に限定されない。
【０１２１】
（その他の実施形態）
以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれている。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２２】
１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３…光伝送路
２０，２２…光通信システム
１００…光ファイバ
１０１，１０２…光ファイバ断片（断片）
１４１，１４２，１４３，１４４，１４５…接続点
２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０，２１１，２１２，２１３，２１４，２１５，２１６，２１７，２１８，２５１，２５２，２５３，２５４，２５５，２５６，２５７，３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０７，３０８，３０９，３１０，３１１，３１２，３１３，３１４，３１５，３１６，３１７，３１８，３５１，３５２，３５３，３５４，３５５，３５６，３５７…コア
２７１，２７２，２７３，２７４，２７５，２７６，２７７，２７８，２７９，３７１，３７２，３７３，３７４，３７５，３７６，３７７，３７８，３７９…コアセグメント
４０１，４０２…クラッド
４１１，４１２…被覆
Ａ…軸線
【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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