(57)【要約】  本実施形態は、ＣＣ−ＭＣＦ間において所望の結合状態を実現する軸合わせを可能にする方法に関する。当該方法は、第１ＣＣ−ＭＣＦと第２ＣＣ−ＭＣＦの相対的な移動および相対的な回転の一方または双方を行うステップと、第１および第２ＣＣ−ＭＣＦを伝搬した光を検出することで、第１および第２ＣＣ−ＭＣＦ間における結合効率指標を算出するステップの双方を繰り返し行い、得られた結合効率指標それぞれを比較することにより、所望の結合状態を実現する相対位置および相対角度を決定する。
2017217539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端面と、前記第１端面に対向する第２端面と、前記第１端面から前記第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第１コアと、を有する第１結合型マルチコア光ファイバ、および、第１端面と、前記第１端面に対向する第２端面と、前記第１端面から前記第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第２コアと、を有する第２結合型マルチコア光ファイバを用意する準備ステップと、
前記第１結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面と、前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第１端面とを対面配置する第１ステップと、
前記第１結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面と前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第１端面との相対位置および相対角度の一方または双方を変更する第２ステップと、
前記第１結合型マルチコア光ファイバを介して前記第２結合型マルチコア光ファイバ内に測定用の光を供給し、前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面から出射された光を検出し、前記複数の第１コアの１つから前記複数の第２コアの１つへの結合効率を全ての前記複数の第２コアについて積算し、それを全ての前記複数の第１コアについて平均化した値に依存する、前記第２ステップで変更された前記相対位置および前記相対角度での結合効率指標を算出する第３ステップと、
前記第２ステップおよび前記第３ステップの組を繰り返し行うことにより得られた結合効率指標それぞれを比較することにより、前記複数の第１コアと前記複数の第２コアとの間で所望の結合状態が実現される相対位置および相対角度を決定する決定ステップと、
を備えた結合型マルチコア光ファイバの軸合わせ方法。
【請求項２】
前記第１結合型マルチコア光ファイバの前記第１端面上に配置された前記複数の第１コアの端面全てを包含し得るコア径を有する第１マルチモード光ファイバを、前記第１マルチモード光ファイバの一方の端面が前記第１結合型マルチコア光ファイバの前記第１端面に対面するよう配置し、
前記第３ステップにおいて、前記第１マルチモード光ファイバの他方の端面に前記測定用の光を入射することを特徴とする請求項１に記載の結合型マルチコア光ファイバの軸合わせ方法。
【請求項３】
前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面上に配置された前記複数の第２コアの端面全てを包含し得るコア径を有する第２マルチモード光ファイバを、前記第２マルチモード光ファイバの一方の端面が前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面に対面するよう配置し、
前記第３ステップにおいて、前記第２マルチモード光ファイバの他方の端面から出力される複数のスーパーモードを含む光を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の結合型マルチコア光ファイバの軸合わせ方法。
【請求項４】
第１端面と、前記第１端面に対向する第２端面と、前記第１端面から前記第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第１コアと、を有する第１結合型マルチコア光ファイバ、および、第１端面と、前記第１端面に対向する第２端面と、前記第１端面から前記第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第２コアと、を有する第２結合型マルチコア光ファイバを用意する準備ステップと、
前記第１結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面と、前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第１端面とを対面配置する第１ステップと、
前記第１結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面と前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第１端面との相対位置および相対角度の一方または双方を変更する第２ステップと、
前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面を撮像するとともに、前記第１結合型マルチコア光ファイバの前記第２端面を含む端部と前記第２結合型マルチコア光ファイバの前記第１端面を含む端部とを含む部分を撮像し、撮像された画像から得られる前記複数の第１コアと前記複数の第２コアの位置情報から、前記複数の第１コアの導波モードの１つから前記複数の第２コアの導波モードの１つへの結合効率を全ての第２コアの全ての導波モードについて積算し、それを全ての第１コアの導波モードについて平均化した値で規定される、前記第２ステップで変更された前記相対位置および前記相対角度での結合効率指標を算出する第３ステップと、
前記第２ステップおよび前記第３ステップの組を繰り返し行うことにより得られた結合効率指標それぞれを比較することにより、前記複数の第１コアと前記複数の第２コアとの間で所望の結合状態が実現される相対位置および相対角度を決定する決定ステップと、
を備えた結合型マルチコア光ファイバの軸合わせ方法。
【請求項５】
前記複数の第１コアそれぞれは、互いに光学的に結合された２以上のコアで構成された１又はそれ以上の組の何れかに属し、前記複数の第２コアそれぞれは、互いに光学的に結合された２以上のコアで構成された１又はそれ以上の組の何れかに属することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の結合型マルチコア光ファイバの軸合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結合型マルチコア光ファイバの軸合わせ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、結合型マルチコア光ファイバ（Coupled-Core Multicore Fiber、以下、「（ＣＣ−ＭＣＦ」と記す）に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２４０９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者らは、従来のＣＣ−ＭＣＦの軸合せ方法について検討した結果、以下のような課題を発見した。【０００５】
１本の光ファイバの中に複数のコアが設けられたマルチコア光ファイバ（Multi-Core Fiber：以下、「ＭＣＦ」と記す）は、情報伝送量の空間密度を高め、地中管路や海底ケーブルなどの限られた通信路の断面積の利用効率を高めるデバイスとして期待される。中でも、複数のコアの間で導波モードを結合させる結合型マルチコア光ファイバ（Coupled-Core Multi Core Fiber：以下、「ＣＣ−ＭＣＦ」と記す）によれば、コア間の距離が短いので、情報伝送量の空間密度をより高めることができる。【０００６】
従来、ＭＣＦの軸合わせの方法としては、接続対象である２つのＭＣＦの一方の端面同士を対面させた状態で、一方のＭＣＦの他端面上に配置された複数のコアそれぞれに光を入射させ、他方のＭＣＦの他端面上に配置された複数のコアそれぞれから出射される光のパワーが最大となるように（すなわち、伝送損失が最小となるように）これらのＭＣＦの軸合わせを行う方法がある。しかしながら、ＣＣ−ＭＣＦは、複数のコア同士の間隔が極めて近く、隣り合うコア同士が強く結合する。そのため、従来のＭＣＦの軸合わせ方法を用いることができない。一つのコアに入射させた光が他のコアに漏れてしまい、伝送損失を正確に測定することができないからである。ＣＣ−ＭＣＦを伝搬した複数のスーパーモード（複数のコア間における結合モード）ごとに光を分離し、特殊な装置を用いてモードごとのパワーを検出する方法も考えられるが、そのような特殊な装置は複雑な構成を有しており高価である。【０００７】
本発明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、簡易な装置構成で、ＣＣ−ＭＣＦ間における所望の結合状態を実現できる軸合わせ方法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】
上述の課題を解決するために、本実施形態に係るＣＣ−ＭＣＦの軸合わせ方法は、第１ＣＣ−ＭＣＦと第２ＣＣ−ＭＣＦとの軸合わせを行う方法であって、準備ステップと、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップと、決定ステップと、を備える。準備ステップでは、第１および第２ＣＣ−ＭＣＦが用意される。第１ＣＣ−ＭＣＦは、第１端面と、該第１端面に対向する第２端面と、第１端面から第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第１コアと、を有する。第２ＣＣ−ＭＣＦは、第１端面と、該第１端面に対向する第２端面と、第１端面から第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第２コアと、を有する。第１ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦの第２端面と、第２ＣＣ−ＭＣＦの第１端面とが対面配置される。第２ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦの第２端面と第２ＣＣ−ＭＣＦの第１端面との相対位置および相対角度の一方または双方が変更される。第３ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦを介して第２ＣＣ−ＭＣＦへ測定用の光が供給される。その後、第２ＣＣ−ＭＣＦの第２端面から出射された複数のスーパーモードを含む光が検出される。そして、第２ステップで変更された相対位置および相対角度での結合効率指標が算出される。結合効率指標は、第１コアの１つから第２コアの１つへの結合効率を全ての第２コアについて積算し、それを全ての第１コアについて平均化した値として規定される。決定ステップでは、第２ステップおよび第３ステップの組が繰り返し行われることにより得られた結合効率指標それぞれが比較される。この比較結果に基づいて、複数の第１コアと複数の第２コアとの間で所望の結合状態が実現される相対位置および相対角度が決定される。
【発明の効果】
【０００９】
本実施形態によれば、ＣＣ−ＭＣＦ間において所望の結合状態が実現するための軸合わせを簡易な装置を用いて行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】は、本発明の第１実施形態に係る軸合わせ方法の一ステップを示す斜視図である。
【図２】は、図１のII−II線に沿った断面図であって、第１および第２ＣＣ−ＭＣＦの中心軸線に垂直な断面を示す図である。
【図３】は、図１のIII−III線に沿った断面図であって、第１および第２マルチモード光ファイバの中心軸線に垂直な断面を示す図である。
【図４】は、第１実施形態の軸合わせ方法を示すフローチャートである。
【図５】は、本発明の第２実施形態に係る軸合わせ方法の一ステップを示す斜視図である。
【図６】は、カメラ３１〜３３それぞれにより撮像された画像の例を示す図である。
【図７】は、変形例を示す図であって、第１および第２ＣＣ−ＭＣＦの中心軸線に垂直な断面を示す。
【図８】は、実施例における接続損失を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。
（１）本実施形態に係るＣＣ−ＭＣＦ（結合型マルチコア光ファイバ）の軸合わせ方法は、第１ＣＣ−ＭＣＦと第２ＣＣ−ＭＣＦとの軸合わせを行う方法であって、その一態様として、準備ステップと、第１ステップと、第２ステップと、第３ステップと、決定ステップと、を備える。準備ステップでは、第１および第２ＣＣ−ＭＣＦが用意される。第１ＣＣ−ＭＣＦは、第１端面と、該第１端面に対向する第２端面と、第１端面から第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第１コアと、を有する。第２ＣＣ−ＭＣＦは、第１端面と、該第１端面に対向する第２端面と、第１端面から第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第２コアと、を有する。第１ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦの第２端面と、第２ＣＣ−ＭＣＦの第１端面とが対面配置される。第２ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦの第２端面と第２ＣＣ−ＭＣＦの第１端面との相対位置および相対角度の一方または双方が変更される。第３ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦを介して第２ＣＣ−ＭＣＦへ測定用の光が供給される。その後、第２ＣＣ−ＭＣＦの第２端面から出射された複数のスーパーモードを含む光が検出される。そして、第２ステップで変更された相対位置および相対角度での結合効率指標が算出される。本態様において、結合効率指標は、第１コアの１つから第２コアの１つへの結合効率を全ての第２コアについて積算し、それを全ての第１コアについて平均化した値として規定される。決定ステップでは、第２ステップおよび第３ステップの組が繰り返し行われることにより得られた結合効率指標それぞれが比較される。この比較結果に基づいて、複数の第１コアと複数の第２コアとの間で所望の結合状態が実現される相対位置および相対角度が決定される。
（２）  この軸合わせ方法においては、第１および第２ＣＣ−ＭＣＦの端面を互いに対面させた状態で、結合効率指標（第２ステップで変更された相対位置および相対角度での結合状態の評価データ）が、全てのコアについて一括して評価される。本発明者の研究によれば、このような方法であっても、ＣＣ−ＭＣＦ同士の軸合わせが好適に行われ、接続損失の低減が可能になる。そして、この方法によれば、接続対象となる２つのＣＣ−ＭＣＦそれぞれを伝搬したスーパーモードごとに光を分離し、特殊な装置を用いてモードごとのパワーを検出する必要がない。そのため、本実施形態によれば、簡易な装置でＣＣ−ＭＣＦの軸合わせを行うことが可能になる。
（３）本実施形態の一態様として、第１ＣＣ−ＭＣＦの第１端面上に配置された複数の第１コアの端面全てを包含し得るコア径を有する第１マルチモード光ファイバ（以下、「ＭＭＦ」と記す）は、該第１ＭＭＦの一方の端面が第１ＣＣ−ＭＣＦの第１端面に対面するよう、配置される。また、第３ステップにおいて、第１ＭＭＦの他方の端面に測定用の光が入射される。これにより、簡易な構成で、第１ＣＣ−ＭＣＦの第１端面上に配置された複数の第１コア全てに一括して測定用の光を入射させることができる。
（４）本実施形態の一態様として、第２ＣＣ−ＭＣＦの第２端面上に配置された複数の第２コアの端面全てを包含し得るコア径を有する第２ＭＭＦは、第２ＭＭＦの一方の端面が第２ＣＣ−ＭＣＦの第２端面に対面するよう配置される。そして、第３ステップにおいて、第２ＭＭＦの他方の端面から出力される複数のスーパーモードを含む光が検出される。この場合も、簡易な構成で、第２ＣＣ−ＭＣＦ内の複数の第２コアを伝搬した光（複数のスーパーモードを含む）を一括して検出することができる。
（５）また、本実施形態に係るＣＣ−ＭＣＦの軸合わせ方法は、その一態様として、準備ステップと、第１ステップと、第２ステップと、画像情報から強化データを算出する第３ステップと、決定ステップと、を備える。準備ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦと第２ＣＣ−ＭＣＦが用意される。第１ＣＣ−ＭＣＦは、第１端面と、該第１端面に対向する第２端面と、第１端面から第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第１コアと、を有する。第２ＣＣ−ＭＣＦは、第１端面と、該第１端面に対向する第２端面と、第１端面から第２端面に向かってそれぞれ延びる複数の第２コアと、を有する。第１ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦの第２端面と、第２ＣＣ−ＭＣＦの第１端面とが対面配置される。第２ステップでは、第１ＣＣ−ＭＣＦの第２端面と第２ＣＣ−ＭＣＦの第１端面との相対位置および相対角度の一方または双方が変更される。第３ステップでは、第２ＣＣ−ＭＣＦの第２端面が撮像される。同時に、第１ＣＣ−ＭＣＦの第２端面を含む端部と第２ＣＣ−ＭＣＦの第１端面を含む端部とを含む部分が撮像される。そして、撮像された画像から得られる複数の第１コアと複数の第２コアとの位置情報から、第２ステップで変更された相対位置および相対角度での結合効率指標が算出される。本態様において、結合効率指標は、第１コアの導波モードの１つから第２コアの導波モードの１つへの結合効率を全ての第２コアの全ての導波モードについて積算し、それを全ての第１コアの導波モードについて平均化した値で規定される。決定ステップでは、第２ステップおよび第３ステップの組を繰り返し行うことにより得られた結合効率指標それぞれを比較することにより、複数の第１コアと複数の第２コアとの間で所希望の結合状態が実現される相対位置および相対角度が決定される。例えばこのような方法により、実際の光測定を行うことなくＣＣ−ＭＣＦの軸合わせを好適に行うことができる。
（６）本実施形態の一態様として、複数の第１コアそれぞれは、互いに光学的に結合された２以上のコアで構成された１又はそれ以上の組の何れかに属する。同様に、複数の第２コアそれぞれは、互いに光学的に結合された２以上のコアで構成された１又はそれ以上の組の何れかに属する。当該軸合わせ方法によれば、このようなＣＣ−ＭＣＦであっても、簡易な装置で軸合わせを行うことができる。
【００１２】
以上、この[本願発明の実施形態の説明]の欄に列挙された各態様は、残りの全ての態様のそれぞれに対して、または、これら残りの態様の全ての組み合わせに対して適用可能である。
【００１３】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本実施形態に係るＣＣ−ＭＣＦの軸合せ方法の具体的な構造を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る軸合わせ方法の一ステップを示す斜視図である。本実施形態の軸合わせ方法は、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ（第１ＣＣ−ＭＣＦ）と、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂ（第２ＣＣ−ＭＣＦ）との軸合わせを行う方法であって、光源３と、ＭＭＦ２０Ａ（第１ＭＭＦ）と、ＭＭＦ２０Ｂ（第２ＭＭＦ）と、光検出器５とが用いられる。
【００１５】
ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａは、一端面１０ｃ（ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの第２端面）および他端面１０ｄ（ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの第１端面）を有する。同様に、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂは、一端面１０ｃ（ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの第１端面）および他端面１０ｄ（ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの第２端面）を有する。ここで、図２は、図１のII−II線に沿った断面図であって、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂそれぞれの、中心軸線Ｃ１に垂直な断面を示す図である。図２に示されたように、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂそれぞれは、複数（図では４つ）のコア１１と、これらコア１１を包囲するクラッド１２と、クラッド１２の外周を覆う被覆１３とを有する。複数のコア１１同士の間隔は、非結合型のＭＣＦと比較して極めて近い。一例として、コア１１の直径が１０μｍであり、コア１１のコア中心間の間隔が１１μｍである。このようにコア１１同士のコア中心間の間隔が短く、光が伝搬するときに互いに強く結合することから、これが４つのコア１１をまとめて１つの結合型コアとみなすことができる。
【００１６】
ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａにおける隣り合うコア１１間のモード結合係数、およびＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂにおける隣り合うコア１１間のモード結合係数は、共に１（１／ｍ）以上である。あるいは、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａにおける隣り合うコア１１間のパワー結合係数、およびＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂにおける隣り合うコア１１間のパワー結合係数は、共に１０（１／ｋｍ）以上である。ここで、モード結合係数とは、あるモードが単位長さを伝搬する際に別のモードに結合する成分の複素振幅の比率である。より詳細には、非特許文献１に記載されているように、モード結合方程式の係数として定義される。本実施形態では記述を簡潔にするために、隣り合うコアの各々において定義される基底モードの間のモード結合係数を、コア間のモード結合係数と呼ぶ。また、パワー結合係数とは、あるモードが単位長さを伝搬する際に別のモードに結合する成分のパワーの比率である。より詳細には、非特許文献１に記載されているように、パワー結合方程式の係数として定義される。本実施形態では記述を簡潔にするために、１つのＭＣＦ内において、隣り合うコアそれぞれについて定義される基底モードの間のパワー結合係数を、コア間のパワー結合係数と呼ぶ。さらに、コア１１は中心軸線Ｃ１を中心として、中心軸線Ｃ１に沿って螺旋状に伸びてもよい。螺旋の周期は、例えば０．５（ｍ）以下である。
【００１７】
コア１１およびクラッド１２は、ＧｅまたはＦが添加されたシリカガラスを主成分として構成される。なお、コア１１およびクラッド１２は、プリフォーム作製時の脱水工程で混入する塩素（Ｃｌ）を含有していてもよい。また、コア１１およびクラッド１２は、ガラスの粘性を下げる効果を有するＮａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ，Ｃａなどのアルカリ金属元素またはアルカリ土類金属元素を含有していてもよい。被覆１３は、紫外線硬化樹脂からなる。被覆１３は、複数の層により構成されてもよい。例えば、クラッド１２側（内側）の層が、外側の層（例えば最外層）よりも低いヤング率を有していることにより、マイクロベンドを生じさせる成分を減衰させることができる。なお、マイクロベンドを生じさせる成分とは、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂそれぞれの外周に作用するランダムな外力のうちガラス部分（コア１１およびクラッド１２）に作用する成分を意味する。また、外部から視認される被覆１３の最外層が着色されることにより、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの識別を容易にすることができる。
【００１８】
ＭＭＦ２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ一端面２０ｃおよび他端面２０ｄを有する。ここで、図３は、図１のIII−III線に沿った断面図であって、ＭＭＦ２０Ａ，２０Ｂの、中心軸線Ｃ２に垂直な断面を示す図である。図３に示されたように、ＭＭＦ２０Ａ，２０Ｂは、単一のコア２１と、コア２１を包囲するクラッド２２と、クラッド２２の外周を覆う被覆樹脂２３とを有する。ＭＭＦ２０Ａのコア２１の直径は、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａのすべてのコア１１を包含し得る大きさである。ＭＭＦ２０Ｂのコア２１の直径は、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂのすべてのコア１１を包含し得る大きさである。一例では、これらのコア２１の直径は１００μｍである。
【００１９】
再び図１を参照する。ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂは、それらの一端面１０ｃ同士が同軸で互いに対面するように配置される。一例では、このときＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂは融着接続機に固定される。ＭＭＦ２０Ａは、その一端面２０ｃがＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの他端面１０ｄと同軸で対面するように配置される。ＭＭＦ２０Ｂは、その一端面２０ｃがＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの他端面１０ｄと同軸で対向するように配置される。ＭＭＦ２０Ａ，２０Ｂの一端面２０ｃそれぞれと、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの他端面１０ｄそれぞれとは、互いに接触してもよい。
【００２０】
光源３は、測定用の光Ｌ１を出力する。一例では、測定用の光Ｌ１の波長は１．５５μｍであり、光源３は例えばＬＥＤである。光源３は、ＭＭＦ２０Ａの他端面２０ｄと光学的に結合される。すなわち、光源３は、ＭＭＦ２０Ａを介してＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの他端面１０ｄと光学的に結合される。
【００２１】
光検出器５は、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂを通過した測定用の光Ｌ１を検出する。一例では、光検出器５は例えばフォトダイオードおよびパワーメータを含む。光検出器５は、ＭＭＦ２０Ｂの他端面２０ｄと光学的に結合される。すなわち、光検出器５は、ＭＭＦ２０Ｂを介してＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの他端面１０ｄと光学的に結合される。
【００２２】
上記の構成を用いて行う本実施形態の軸合わせ方法は以下の通りである。図４は、本実施形態の軸合わせ方法を示すフローチャートである。まず、第１ステップＳ１では、準備ステップで用意されたＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの配置が行われる。具体的には、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの一端面１０ｃと、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの一端面１０ｃとを互いに対面配置させる。また、ＭＭＦ２０Ａの一端面２０ｃをＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの他端面１０ｄに対面配置させる。また、ＭＭＦ２０Ｂの一端面２０ｃをＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの他端面１０ｄに対面配置させる。
【００２３】
次に、第２ステップＳ２では、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの一端面１０ｃとＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの一端面１０ｃとの、相対的な移動および相対的な回転の一方または双方が行われる。「相対的な移動」とは、中心軸線Ｃ１に沿ったＺ方向（第１方向）の相対移動、中心軸線Ｃ１に垂直なＸ方向（第２方向）の相対移動、並びに、これらの方向の双方に対して垂直なＹ方向（第３方向）の相対移動である。また、「相対的な回転」とは、中心軸線Ｃ１周りの相対角度の変更である（図１の矢印Ａ１）。このような移動および回転は、融着接続機の機能を用いることにより容易に実現される。
【００２４】
そして、第３ステップＳ３では、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂ内を伝搬する光Ｌ１の結合効率指標を全てのコア１１について一括して評価する。具体的には、ＭＭＦ２０Ａの他端面２０ｄに既知のパワーを有する測定用の光Ｌ１を入射させ、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの他端面１０ｄ上に配置されたコア１１の端面全てに一括して測定用の光Ｌ１を伝搬させる。そして、ＭＭＦ２０Ｂの他端面２０ｄから出射される光Ｌ１を光検出器５により検出することによって、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの他端面１０ｄから出射される光Ｌ１のパワーを検出する。その後、検出されたパワーを結合効率指標として評価する。なお、本実施形態において、「結合効率指標」は、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａのコア１１の１つからＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂのコア１１の１つへの結合効率を、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの全てのコアについて積算し、それをＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの全てのコアについて平均化した値を意味し、光検出器５で検出される光パワーによって評価することができる。
【００２５】
決定ステップは、以下のステップＳ４およびＳ５を含む。すなわち、この決定ステップでは、第２ステップＳ２および第３ステップＳ３が、十分な評価が得られるまで交互に繰り返し行われる（ステップＳ４）。そして、得られた評価データ（結合効率指標）それぞれを比較することにより、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの一端面１０ｃとＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの一端面１０ｃとの相対位置および相対角度を決定する（ステップＳ５）。例えば、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの他端面１０ｄから出射される光Ｌ１のパワーが最大となるように（あるいは所定の閾値を超えるように）、相対位置および相対角度を決定する。
【００２６】
以上に説明した本実施形態による軸合わせ方法によって得られる効果は次の通りである。この軸合わせ方法においては、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの一端面１０ｃを互いに対向させた状態で、結合効率指標を全てのコア１１について一括して評価する。本発明者の研究によれば、このような方法であっても、ＣＣ−ＭＣＦ同士の軸合わせを好適に行い、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂ間における結合損失を低減できる。そして、この方法によれば、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂを伝搬するスーパーモードごとに光を分離し、特殊な装置を用いてモード毎のパワーを検出する必要がないので、簡易な装置でＣＣ−ＭＣＦの軸合わせを行うことができる。
【００２７】
また、本実施形態のように、第３ステップＳ３において、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの他端面１０ｄの全てのコア１１に一括して測定用の光Ｌ１を入射させ、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの他端面１０ｄから出射される光Ｌ１のパワーを光検出器５により検出し、検出されたパワーを結合効率指標として評価してもよい。例えばこのような方法により、ＣＣ−ＭＣＦの軸合わせを好適に行うことができる。
【００２８】
また、本実施形態のように、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの全てのコア１１を包含し得るコア径を有するＭＭＦ２０Ａの一端面２０ｃをＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの他端面１０ｄに対面配置させた状態で、第３ステップＳ３において、ＭＭＦ２０Ａの他端面２０ｄに測定用の光Ｌ１の入射が行われてもよい。これにより、簡易な構成で、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの他端面１０ｄの全てのコア１１に一括して測定用の光Ｌ１を入射させることができる。
【００２９】
また、本実施形態のように、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの全てのコア１１を包含し得るコア径を有するＭＭＦ２０Ｂの一端面２０ｃをＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの他端面１０ｄに対面配置させた状態で、第３ステップＳ３において、ＭＭＦ２０Ｂの他端面２０ｄから出射される光Ｌ１の検出が行われてもよい。これにより、簡易な構成で、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂ内を伝搬した光Ｌ１のパワーを全てのコア１１について一括して検出することができる。
【００３０】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る軸合わせ方法の一ステップを示す斜視図である。本実施形態の軸合わせ方法は、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａと、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂとの軸合わせを行う方法であって、光源３と、ＭＭＦ２０Ａと、少なくとも３つのカメラ３１〜３３とが用いられる。なお、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの一端面１０ｃを含む端部は被覆１３が除去され、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの一端面１０ｃを含む端部も被覆１３が除去されている。また、本実施形態では、第１実施形態のＭＭＦ２０Ｂは使用しない。また、図６は、カメラ３１〜３３それぞれにより撮像された画像の例を示す図である。
【００３１】
第１カメラ３１は、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの中心軸線Ｃ１に沿ったＺ方向から、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの他端面１０ｄを撮像する。図６中の上段には、第１カメラ３１の撮像画像が示されている。この画像から、他端面１０ｄ上に配置されたコアの基準位置からの、相対角度θが得られる。第２カメラ３２は、中心軸線Ｃ１に垂直なＸ方向から光Ｌ２が照射された、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの各一端面１０ｃにおけるコア位置を撮像する。図６中の中段には、第２カメラ３２の撮像画像が示されている。この画像から、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ中のコアとＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂ中のコアとのＸ方向に沿った相対位置ｘ（θ）が得られる。また、第３カメラ３３は、Ｚ方向およびＸ方向の双方に垂直なＹ方向から光Ｌ３が照射された、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの各一端面１０ｃにおけるコア位置を撮像する。図６中の下段には、第３カメラ３３の撮像画像が示されている。この画像から、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ中のコアとＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂ中のコアとのＹ方向に沿った相対位置ｙ（θ）が得られる。なお、２つのカメラ３２，３３を用いる代わりに、１つのカメラとミラーなどの光学部品を用い、光学部品の位置や角度を切替えることでＸ方向およびＹ方向からのコア位置の撮像を実現してもよい。
【００３２】
本実施形態の軸合わせ方法において、第１ステップＳ１および第２ステップＳ２は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。第３ステップＳ３では、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの一端面１０ｃとＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの一端面１０ｃとの対面配置された状態が撮像され、得られた画像に基づいて算出される評価データが結合効率指標として評価される。なお、結合効率指標は、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ内におけるコア１１の導波モードの１つから、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂ内におけるコア１１の導波モードの１つへの結合効率をＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂ内における全てのコアの全ての導波モードについて積算し、それをＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ内における全てのコアの全ての導波モードについて平均化した値を意味する。従来の非結合ＭＣＦにおいては、他のコア１１への結合効率は伝送性能を低下させるクロストークとなるため、低いことが望ましいが、ＣＣ−ＭＣＦの場合、他のコアへ結合した光も信号の伝送に寄与する点が非結合ＭＣＦと異なる。したがって、ＣＣ−ＭＣＦの場合、対面配置される当該ＣＣ−ＭＣＦとは別のＣＣ−ＭＣＦ内のコアだけでなく、全てのコアへの結合効率の和を最大化することが望ましい。なお、コア数が多い場合は、全てのコアへの結合効率の和を求める代わりに、対面するコア（対面配置される別のＣＣ−ＭＣＦ内のコア）と隣接するコア（同一ＣＣ−ＭＣＦ内の隣接コア）への結合効率の和で代用してもよい。具体的には、中心軸線Ｃ１周りの回転角度をθとして、θの関数としてのＸ方向からの側面画像、θの関数としてのＹ方向からの側面画像、既知のθにおけるＺ方向からの端面画像がカメラ３１〜３３により取得される。そして、これらの画像に基づいて算出された各コア１１の相対位置から結合効率が計算される。そして、算出された結合効率の和が最大となるようにＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの一端面１０ｃ同士の相対位置および相対角度が決定される。ここで、結合効率は、好適にはＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ内のコア１１およびＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂ内のコア１１を伝搬するスーパーモードごとに算出されたモード依存結合効率である。モード依存結合効率とは、結合したコア１１により形成されるスーパーモード間の結合効率の差である。
【００３３】
本実施形態のように、第３ステップＳ３において、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａの一端面１０ｃとＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂの一端面１０ｃとの対面配置された状態を撮像し、得られた画像に基づいて算出される結合効率を結合効率指標として評価してもよい。このような方法であっても、ＣＣ−ＭＣＦの軸合わせを好適に行うことができる。
【００３４】
（変形例）
図７は、上記各実施形態の変形例を示す図であって、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ｅ（第１ＣＣ−ＭＣＦ）およびＣＣ−ＭＣＦ１０Ｆ（第２ＣＣ−ＭＣＦ）の中心軸線Ｃ１に垂直な断面を示す。本変形例のＣＣ−ＭＣＦ１０Ｅ，１０Ｆは、互いに結合された二以上のコア１１からなる群１４を複数有する。図７には一例として、互いに強く結合された４つのコア１１からなる群１４が４つ、周方向に並んで配置されている。上記各実施形態によれば、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂそれぞれが本変形例のような構成を有する場合であっても、これらのＣＣ−ＭＣＦ同士の軸合わせを好適に行い、接続損失を低減できる。
（軸合わせ結果）
ここで、上記各実施形態の軸合わせ結果について説明する。まず、第１実施形態の評価では、図１に示された測定系の構成のうちＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂを除いた測定系が用意された。すなわち、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａを通過した光をＭＭＦ２０Ｂにおいて直接受ける構成とした。そして、光源３から測定用の光Ｌ１を出力し、ＭＭＦ２０Ｂの他端面２０ｄから出射される光Ｌ１のパワーＰｉｎを光検出器５により検出した。次に、ＣＣ−ＭＣＦ１０ＢをＣＣ−ＭＣＦ１０ＡとＭＭＦ２０Ｂとの間に挿入し、図１に示された測定系が用意された。そして、光源３から測定用の光Ｌ１を出力し、ＭＭＦ２０Ｂの他端面２０ｄから出射される光Ｌ１のパワーＰｏｕｔを光検出器５により検出しながら、パワーＰｏｕｔが最大となるように、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの軸合わせが行われた後、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの融着接続が行われた。
【００３５】
また、第２実施形態の軸合わせ結果では、第１実施例と同様にしてパワーＰｉｎが検出された。次に、ＣＣ−ＭＣＦ１０ＢをＣＣ−ＭＣＦ１０ＡとＭＭＦ２０Ｂとの間に挿入し、図５に示された測定系が用意された。そして、光源３から測定用の光Ｌ１を出力しながら、２つの側面画像と１つの端面画像とが取得された。これらの画像に基づいて算出された各コア１１の相対位置から、結合効率が計算された。この結合効率が最大となるように軸合わせが行われ、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの融着接続が行われた。さらに、融着後に図１と同じ測定系を構成し、パワーＰｏｕｔが検出された。
【００３６】
図８は、上記各実施例におけるＰｉｎとＰｏｕｔとの対数スケールにおける差、すなわち接続損失を示す表である。なお、この図表には、各実施例をそれぞれ５回試行した結果と、その平均値が示されている。図８の表から明らかなように、上記各実施形態の軸合わせ方法によれば、接続損失を０．５ｄＢ未満といった実用的な値に抑えることができる。
【００３７】
本発明によるＣＣ−ＭＣＦの軸合わせ方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施形態を、必要な目的および効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、第１実施形態および第２実施形態では４つのコア１１を有するＣＣ−ＭＣＦ１０Ａ，１０Ｂの軸合わせについて例示したが、ＣＣ−ＭＣＦのコアの個数はこれに限らず、２つ以上の任意の個数とすることができる。
【符号の説明】
【００３８】
３…光源、５…光検出器、１０Ａ…第１ＣＣ−ＭＣＦ（第１結合型マルチコア光ファイバ）、１０Ｂ…第２ＣＣ−ＭＣＦ（第２結合型マルチコア光ファイバ）、１０ｃ…一端面、１０ｄ…他端面、１１…コア、１２…クラッド、１３…被覆、２０Ａ…第１ＭＭＦ（第１マルチモード光ファイバ）、２０Ｂ…第２ＭＭＦ（第２マルチモード光ファイバ）、２０ｃ…一端面、２０ｄ…他端面、２１…コア、２２…クラッド、２３…被覆樹脂、３１〜３３…カメラ、Ｃ１、Ｃ２…中心軸線、Ｌ１〜Ｌ３…測定用の光。
【図１】
2017217539.tif 000003
【図２】
2017217539.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017217539.tif 000007
【図６】
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【図７】
2017217539.tif 000009
【図８】
2017217539.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月9日(2018.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａにおける隣り合うコア１１間のモード結合係数、およびＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂにおける隣り合うコア１１間のモード結合係数は、共に１（１／ｍ）以上である。あるいは、ＣＣ−ＭＣＦ１０Ａにおける隣り合うコア１１間のパワー結合係数、およびＣＣ−ＭＣＦ１０Ｂにおける隣り合うコア１１間のパワー結合係数は、共に１０（１／ｋｍ）以上である。ここで、モード結合係数とは、あるモードが単位長さを伝搬する際に別のモードに結合する成分の複素振幅の比率である。より詳細には、非特許文献１（Masanori Koshiba et al., “Multi-core fiber design and analysis: coupledmode theory and coupled-power theory”, Optics Express Vol. 19, No. 26, pp. B102-B111 (2011)）に記載されているように、モード結合方程式の係数として定義される。本実施形態では記述を簡潔にするために、隣り合うコアの各々において定義される基底モードの間のモード結合係数を、コア間のモード結合係数と呼ぶ。また、パワー結合係数とは、あるモードが単位長さを伝搬する際に別のモードに結合する成分のパワーの比率である。より詳細には、非特許文献１に記載されているように、パワー結合方程式の係数として定義される。本実施形態では記述を簡潔にするために、１つのＭＣＦ内において、隣り合うコアそれぞれについて定義される基底モードの間のパワー結合係数を、コア間のパワー結合係数と呼ぶ。さらに、コア１１は中心軸線Ｃ１を中心として、中心軸線Ｃ１に沿って螺旋状に伸びてもよい。螺旋の周期は、例えば０．５（ｍ）以下である。
【国際調査報告】
2017217539.tif 000011
2017217539.tif 000012
2017217539.tif 000013
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