(57)【要約】【課題】マルチコアファイバを用いて群速度分散の累積を簡単に解消する光伝送路を提供する。【解決手段】クラッド２０と複数のコア３１，３２とを備えたマルチコアファイバ１０を複数互いに接続して形成されている光伝送路であって、複数のコアは、群速度分散が正常分散である第１のコア３１と、群速度分散が異常分散である第２のコア３２とを備えており、ファイバ中心軸を回転軸とした第１のコアの回転対称の位置には第２のコアが配置されており、マルチコアファイバ同士は、接続面において第１のコアと第２のコアとが当接して接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドと複数のコアとを備えたマルチコアファイバを複数互いに接続して形成されている光伝送路であって、
前記複数のコアは、群速度分散が正常分散である第１のコアと、群速度分散が異常分散である第２のコアとを備えており、
ファイバ中心軸を回転軸とした前記第１のコアの回転対称の位置には前記第２のコアが配置されており、
前記マルチコアファイバ同士は、接続面において前記第１のコアと前記第２のコアとが当接して接続されている、光伝送路。
【請求項２】
前記マルチコアファイバ内では、前記第１のコアに隣接し且つ近接しているのは前記第２のコアであり、前記第２のコアに隣接し且つ近接しているのは前記第１のコアである、請求項１に記載されている光伝送路。
【請求項３】
前記第１のコアの群速度分散の絶対値と前記第２のコアの群速度分散の絶対値とが等しい、請求項２に記載されている光伝送路。
【請求項４】
入力端から出力端までに一つの光信号が通過する前記第１のコアの長さと前記第２のコアの長さとは略同じである、請求項３に記載されている光伝送路。
【請求項５】
前記第１のコアの群速度分散スロープと前記第２のコアの群速度分散スロープとは符号が異なっている、請求項４に記載されている光伝送路。
【請求項６】
前記第１のコア及び前記第２のコアのいずれか一方の配置位置を示す位置表示部材をさらに含む、請求項２から５のいずれか一つに記載されている光伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送路に関し、特にマルチコアファイバを複数互いに接続している光伝送路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年光ファイバが通信用、エネルギー伝達など様々な用途において、大量に用いられるようになっている。なかでも大量のデータを短時間で送るための通信用のデータ導通路として光ファイバは導電線を駆逐して、使用量が飛躍的に増えてきている。
【０００３】
上述のように、通信用の光ファイバには、１本のファイバでより多くのデータを送受信できるようにすることが求められている。そのために、１本の光ファイバに複数のコアを入れて、各コアで別々の信号を送ることができるマルチコアファイバが検討されている。（例えば非特許文献１，２）
また、通信用の光ファイバは長距離にわたって敷設され、世界各地との通信に使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５６３０７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】竹永他、2010年電子情報通信学会通信ソサエティ大会、BS-6-6(2010)
【非特許文献２】M.Koshiba, et al., IEICE Electronics Express., 6,98-103(2009)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、通常の通信用の光ファイバとして用いられるシングルモードファイバでは、波の速度（群速度）が波長によって異なることから群速度分散が存在し、信号波形が変形する現象が生じる。群速度分散は、伝送距離に比例して累積していくため、長距離の光ファイバによる光信号伝送では、伝送特性が大きく劣化してしまう。この問題に対処するために、特許文献１に開示されているように、分散補償ファイバを用いることが提案されているが、マルチコアファイバにおける分散補償ファイバの検討は未だ行われていない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マルチコアファイバを用いて群速度分散の累積を簡単に解消する光伝送路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光伝送路は、クラッドと複数のコアとを備えたマルチコアファイバを複数互いに接続して形成されており、前記複数のコアは、群速度分散が正常分散である第１のコアと、群速度分散が異常分散である第２のコアとを備えており、ファイバ中心軸を回転軸とした前記第１のコアの回転対称の位置には前記第２のコアが配置されており、前記マルチコアファイバ同士は、接続面において前記第１のコアと前記第２のコアとが当接して接続されている構成とした。ここで、ファイバ中心軸を回転軸とした第１のコアの回転対称の位置には第２のコアが配置されているというのは、第１のコアは、ファイバ中心軸を回転軸としてファイバを回転させることにより、回転前の第２のコアが存した位置に移動する、ということである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光伝送路は、群速度分散が正常分散である第１のコアと異常分散である第２のコアとがファイバ中心軸の周りに回転させたときに重なり合う位置に配置されているマルチコアファイバを複数用いているので、マルチコアファイバ同士を接続する際に一方のファイバを中心軸周りに回転させるだけで第１のコアと第２のコアとの接続ができて、これにより分散補償を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係るマルチコアファイバの端面を示す図である。
【図２】実施形態２に係るマルチコアファイバの端面を示す図である。
【図３】実施形態２の変形例１に係るマルチコアファイバの端面を示す図である。
【図４】実施形態２の変形例２に係るマルチコアファイバの端面を示す図である。
【図５】実施形態３に係るマルチコアファイバの端面を示す図である。
【図６】実施形態３の変形例に係るマルチコアファイバの端面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態を説明する前に、本発明に用いる言葉の意味についての説明をする。
【００１２】
本発明においては、群速度分散の大きさを表す量として分散パラメータＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を用いる。群速度分散が正常分散であるのは、分散パラメータが負の値となっている場合であり、異常分散であるのは、分散パラメータが正の値となっている場合である。
【００１３】
群速度分散スロープとは、波長λの変化に対する群速度分散の分散パラメータＤの変化の割合、ｄＤ／ｄλのことである。
【００１４】
また、マルチコアファイバ内において第１のコアの隣に第２のコアを配置し、第２のコアの隣に第１のコアを配置することが好ましい。この関係を、第１のコアに隣接し且つ近接しているのは第２のコアであり、第２のコアに隣接し且つ近接しているのは第１のコアである、と表現する。
【００１５】
この、第１のコアに隣接し且つ近接しているのは第２のコアである、というのは、１つの第１のコアの周囲に複数のコアがある場合、隣接しているコアの中で最も近い位置にあるコアは第２のコアであるということである。第１と第２と言う言葉を入れ替えると前段落の各文章の後半部分の説明となる。１つのコアに最も近い位置にあるコアが複数存在する場合もある。この場合、ファイバの製造バラツキなどの関係上、最短コア間距離の１．１倍以下のコア間距離を有するコアも最も近い位置にあるコアとする。
【００１６】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
【００１７】
（実施形態１）
図１に示すように、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０は、石英からなるクラッド２０の中に６本の第１のコア３１，３１，…と６本の第２のコア３２，３２，…、計１２本のコアが存している。なお、第１のコア３１と第２のコア３２を図面で見分けるために、図面での表現上は第１のコア３１を黒塗りとしているが、実際には第１のコア３１が黒いわけではない。以下の図面においても同様の表現としている。
【００１８】
１２本の第１のコア３１，３１，…及び第２のコア３２，３２，…は、ファイバ横断面において、正十二角形の各頂点に配置されている。２本の第１のコア３１，３１が隣同士並んで配置され、それらの隣には２本一組で並んだ第２のコア３２，３２が配置されて、正十二角形を形作っている。
【００１９】
第１のコア３１，３１，…は群速度分散が正常分散（分散パラメータが負）であり、第２のコア３２，３２，…は異常分散（分散パラメータが正）である。いずれのコア３１，３２も石英にＧｅ等がドープされて石英よりも大きい屈折率となっている。そして、第１のコア３１，３１，…の分散パラメータを−Ｄ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）とすると、第２のコア３２，３２，…の分散パラメータはＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）となっている。即ち、第１のコア３１，３１，…と第２のコア３２，３２，…とは、互いの分散パラメータの絶対値が等しく符号が逆になっている。なお、分散パラメータの絶対値が等しいというのは、数学的に厳密な意味で等しいということではなく、ファイバの原材料の構造・物質構成・特性などのバラツキやファイバの製造工程での製造条件・環境等のバラツキ等を考慮して多少の差異、例えば平均値のプラスマイナス１０％の範囲内であれば等しいものとする。
【００２０】
第１のコア３１，３１，…と第２のコア３２，３２，…とは、各コア３１，３２の比屈折率差及びコア径を調整することによって、上述の分散パラメータを設定することができる。例えばコア径を小さくすると分散パラメータは負の値を取ることができる。
【００２１】
また、第１のコア３１，３１，…と第２のコア３２，３２，…とは、それぞれの群速度分散スロープの符号が逆であって且つ分散スロープの絶対値を等しく設定している。このように設定するには、例えば第２のコア３２，３２，…を通常のステップ型のコアとして分散スロープの符号を＋にして、第１のコア３１，３１，…の周囲のクラッドを同心円の二重構造とし内側の屈折率を外側より低くすることにより分散スロープの符号を−にする。なお、群速度分散スロープの絶対値が等しいというのは、数学的に厳密な意味で等しいということではなく、ファイバの原材料の構造・物質構成・特性などのバラツキやファイバの製造工程での製造条件・環境等のバラツキ等を考慮して多少の差異、例えば平均値のプラスマイナス２０％の範囲内であれば等しいものとする。
【００２２】
このようなマルチコアファイバ１０の製造方法は、石英の多孔パイプにコア用ロッド挿入して母材として用いる方法や石英の単孔パイプにコアロッドと石英ロッドを詰め込んで母材とする方法等を挙げることができる。
【００２３】
本実施形態のマルチコアファイバ１０の第１のコア３１，３１，…と第２のコア３２，３２，…とは上述のように正十二角形に配置されている。従って本実施形態のマルチコアファイバ１０は、ファイバ中心軸を回転軸として６０°回転させると、第１のコア３１，３１，…が回転前の第２のコア３２，３２，…が存した位置に移動し、逆に第２のコア３２，３２，…が回転前の第１のコア３１，３１，…が存した位置に移動する。即ち、６０°の回転によって第１のコア３１，３１，…の位置と第２のコア３２，３２，…の位置とが逆になる。
【００２４】
従って、２本の本実施形態のマルチコアファイバ１０の端面同士を接続させるとき、ファイバ中止軸周りを回転させることによって、一方のファイバ１０の第１のコア３１，３１，…を他方のファイバ１０の第２のコア３２，３２，…に突き合わせて当接させられるようになり、この状態で一方のファイバ１０の第２のコア３２，３２，…は他方のファイバ１０の第１のコア３１，３１，…に突き合わせられ当接させられている。このようにして２本のマルチコアファイバ１０の全てのコアにおいて、第１のコア３１は第２のコア３２に、第２のコア３２は第１のコア３１にそれぞれ接続されることができる。
【００２５】
ここで接続された２本のマルチコアファイバ１０が互いに同じ長さであるとすると、上述のように第１のコア３１，３１，…と第２のコア３２，３２，…とは、互いの分散パラメータの絶対値が等しく符号が逆になっているため、全てのコアにおいて完全に分散補償がなされる。つまり、接続された２本のマルチコアファイバ１０に入射した光信号は、群速度分散がない状態で出射される。さらに、上述のように第１のコア３１，３１，…と第２のコア３２，３２，…とは、互いの分散スロープの絶対値が等しく符号が逆になっているため、波長多重通信を行ったときでも全ての波長において分散補償がなされる。
【００２６】
本実施形態のマルチコアファイバ１０を複数用いて、上記のように接続を行って光伝送路を形成すると、上記の２本のマルチコアファイバ１０の場合と同様に、全てのコアについて分散補償が行われ、波長多重通信を行ったときでも全ての波長において分散補償が行われる。この場合、光伝送路の入力端から出力端までにおいて、全てのコアでは第１のコア３１，３１，…と第２のコア３２，３２，…とが同じ長さ用いられていることが好ましい。このような光伝送路は、本実施形態のマルチコアファイバ１０を複数用いれば、単にファイバ中心軸周りに回転させて接続するだけの簡単な方法で形成することができる。即ち、マルチコアファイバを用いた光伝送路において、１種類のファイバを用いるのみで簡単且つ低コストで全てのコアについて分散補償を行うことができる。分散補償のために、別種の分散補償ファイバを使用する必要がない。
【００２７】
（実施形態２）
実施形態２に係るマルチコアファイバは、コアの配置が実施形態１とは異なり、それ以外の点については実施形態１と同じである。以下では実施形態１と同じ点については省略するが、実施形態１の記載がそのまま本実施形態にも当てはまる。光伝送路についても同様である。
【００２８】
図２に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１１は、石英からなるクラッド２１の中に３本の第１のコア３１，３１，３１と３本の第２のコア３２，３２，３２、計６本のコアが存している。６本の第１のコア３１，３１，３１及び第２のコア３２，３２，３２は、ファイバ横断面において、正六角形の各頂点に配置されている。第１のコア３１，３１，３１と第２のコア３２，３２，３２とは交互に配置されて、正六角形を形作っている。この構成により、実施形態１と同様に、マルチコアファイバ１１をファイバ中心軸の周りに６０°回転させると、第１のコア３１，３１，３１の位置と第２のコア３２，３２，３２の位置とが逆になる。
【００２９】
本実施形態では実施形態１と異なり、隣接し且つ近接しているコア同士は種類の異なるコアである。即ち、第１のコア３１に隣接し且つ近接しているコアは第２のコア３２であるし、第２のコア３２に隣接し且つ近接しているコアは第１のコア３１である。このような構成により、本実施形態のマルチコアファイバ１１及びそれを用いた光伝送路は、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０，光伝送路に比べて、実施形態１の効果を全て奏した上で、さらにクロストークを抑制できるという効果を奏する。以下、クロストークの抑制効果について説明する。
【００３０】
マルチコアファイバでは、シングルコアファイバと同じ径の光ファイバの中に複数のコアが入っているため、隣り合うコアの間の距離が短く、これらのコアにクロストークが生じるという問題があった。クロストークを抑制するためにはコアの間の距離を大きくすればよいのであるが、そうすると光ファイバ自体の径が大きくなってしまって現行の通信用装置や設備に適用できなくなってしまい、新たな通信用装置や設備を製造するコストが膨大になってしまう。
【００３１】
クロストークを抑制する別の方法として、隣り合う２つのコアの伝搬定数に差を設けることが研究されている（例えば非特許文献２参照）。
【００３２】
ここで実施形態１において第１のコア３１と第２のコア３２とでは伝搬定数に大きな差があることを本願発明者らは見出した。即ち第１のコア３１と第２のコア３２とでは分散パラメータの符号が正負逆であるため、伝搬定数に大きな差ができるのである。この知見より第１のコア３１と第２のコア３２とが互いに隣り合う配置にすれば、クロストークを抑制することもできると考えて本実施形態のマルチコアファイバ１１を作製したところ、クロストークが大きく抑制されることが確認された。
【００３３】
本実施形態のマルチコアファイバ１１及びそれを複数接続した光伝送路では、実施形態１と同じく簡単且つ低コストで全てのコアについて分散補償を行うことができ、波長多重通信を行ったときでも全ての波長において分散補償が行われる。さらに各コア間のクロストークも十分に抑制される。これら全ての効果が、１種類のマルチコアファイバ１１を用いるのみで達成できる。
【００３４】
−変形例１−
さらにクラッド２４内にマーカ（位置表示部材）４１を配置した変形例１に係るマルチコアファイバ１４を図３に示す。なお、マーカ形状を図において目立たせるために黒塗りとしているが、実際に黒くなっているわけではない。
【００３５】
本変形例では、第１のコア３１，３１，３１の配置を示すマーカ４１，４１，４１を３つ配置している。マーカ４１，４１，４１の形状は略二等辺三角形であり、等しい二辺に挟まれた角が第１のコア３１，３１，３１を指している。マーカ４１，４１，４１はコア３１，３２の光学特性に影響を与えず、かつはっきりと見えるものがよい。例えばクラッド２４と大きく屈折率が異なる物質などを挙げることができる。
【００３６】
本変形例ではファイバ中心軸にコアが存していないので、ファイバ中心軸近辺にマーカ４１，４１，４１を置いている。マーカ４１，４１，４１の等しい二辺に挟まれた角がファイバの外側を向き、この角に対向する辺がファイバ中心軸の側に置かれているので、マーカ４１，４１，４１はファイバ中心軸から第１のコア３１，３１，３１へ向かう二等辺三角形となっている。別の言葉でいうと、ファイバ横断面において正六角形の各頂点に第１のコア３１と第２のコア３２とが交互に配置されているマルチコアファイバ１４において、ファイバ中心軸と第１のコア３１とを結ぶ線上にマーカ４１が配置され、マーカ４１は前記線上に延びている形状を有していて、ファイバ中心軸から見て第１のコア３１を指し示している。
【００３７】
本変形例では３つの第１のコア３１，３１，３１のそれぞれを示すマーカ４１，４１，４１が存しており、マーカ形状もコアの位置を明確に示す形状であるので、２本のマルチコアファイバ１４同士を接続する際に、マルチコアファイバ１４同士の位置合わせを容易に且つ短時間で行うことができる。なお、マーカ４１は第１のコア３１に替えて第２のコア３２を示すように形成してもよい。
【００３８】
−変形例２−
変形例２に係るマルチコアファイバ１６は、図４に示すように、変形例１とは異なり、マーカ４２が一つだけである。このマーカ４２は一つの第１のコア４２とファイバ中心軸との中間近辺のクラッド２６内に形成されている。２本のマルチコアファイバ１６を接続する際に、双方のマーカ４２が、ファイバ中心軸を対称中心とする点対称の位置に存するようにマルチコアファイバ１６の端面の位置決めを行えば、双方のファイバの第１のコア３１は第２のコア３２に、第２のコア３２は第１のコア３１に接続される。このようにマーカ４２が存していることにより、ファイバ同士の接続時における位置合わせが短時間で容易に行える。なお、本変形例では、マーカ４２をクラッド２６と大きく屈折率が異なる物質としてもよいし、エアホールにしてもよい。マーカ４２は第１のコア３１に替えて第２のコア３２を示すように形成してもよい。
【００３９】
（実施形態３）
実施形態３に係るマルチコアファイバは、コアの数及び配置が実施形態２とは異なり、それ以外の点については実施形態２と同じである。以下では実施形態２と同じ点については省略するが、実施形態２の記載がそのまま本実施形態にも当てはまる。
【００４０】
図５に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１２は、石英からなるクラッド２２の中に８本の第１のコア３３，３３，…と８本の第２のコア３４，３４，…、計１６本のコアが存している。１６本の第１のコア３３，３３，…及び第２のコア３４，３４，…は、ファイバ横断面において、正方形を成す碁盤の目に配置されている。第１のコア３３，３３，…と第２のコア３４，３４，…とは交互に配置されて、全体で大きな正方形を形作っている。この構成により、マルチコアファイバ１２をファイバ中心軸の周りに９０°回転させると、第１のコア３３，３３，…の位置と第２のコア３４，３４，…の位置とが逆になる。このような構造のため、実施形態１，２と同様に２本のマルチコアファイバ１２同士を接続する際に、種類の異なるコア同士の接続のみを簡単に行うことができる。
【００４１】
また、実施形態２と同様に、隣接し且つ近接しているコア同士は種類の異なるコアであるので、クロストークを十分に抑制することができる。その他、実施形態２と同じ効果を本実施形態のマルチコアファイバ及びそれを用いた光伝送路は奏する。
【００４２】
−変形例−
さらにクラッド２８内にマーカ（位置表示部材）４３を配置した、実施形態２の変形例と類似のマルチコアファイバ１８を図６に示す。なお、マーカ形状を図において目立たせるために黒塗りとしているが、実際に黒くなっているわけではない。
【００４３】
本変形例では、マルチコアファイバ１８の一つの直径上に並んだ４本の第１のコア３３，３３，…の配置を示すマーカ４３，４３を２つ配置している。マーカ４３，４３は第１のコア３３，３３，…よりもファイバ側壁に近い方に形成されている。マーカ４３，４３はコア３３，３４の光学特性に影響を与えず、かつはっきりと見えるものがよい。例えばクラッド２８と大きく屈折率が異なる物質やエアホールなどを挙げることができる。
【００４４】
２本のマルチコアファイバ１８を接続する際に、各ファイバにおける２つのマーカ４３，４３を結ぶ線が、互いに直交するようにマルチコアファイバ１８の端面の位置決めを行えば、双方のファイバの第１のコア３３は第２のコア３４に、第２のコア３４は第１のコア３３に接続される。このようにマーカ４３，４３が存していることにより、ファイバ同士の接続時における位置合わせが短時間で容易に行える。なお、マーカ４３は第１のコア３３に替えて第２のコア３４を示すように形成してもよい。
【００４５】
（その他の実施形態）
上記の実施形態や変形例は本発明の例示であり、本発明はこれらの例示に限定されない。コアの配置は全体で正八角形や円形などどのような形状でもよいし、コアの数も第１のコアと第２のコアがそれぞれ１本以上あればよい。
【００４６】
第１のコアと第２のコアとの分散パラメータの絶対値は等しくなくても構わない。また、第１のコアと第２のコアとの群速度分散スロープの絶対値は等しくなくても構わない。
【００４７】
上記の実施形態においてはファイバ中心軸にコアが配置されていなかったが、ファイバ中心軸にコアを配置してもよい。この中心軸部分のコアは、それ以外のコアとは異なる使用、例えば保守用途とすれば分散補償をする必要がない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明したように、本発明に係る光伝送路は、複数のコアのそれぞれにおいて分散補償がなされており、光通信用伝送路等として有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１０            マルチコアファイバ
１１            マルチコアファイバ
１２            マルチコアファイバ
１４            マルチコアファイバ
１６            マルチコアファイバ
１８            マルチコアファイバ
２０            クラッド
２１            クラッド
２２            クラッド
２４            クラッド
２６            クラッド
２８            クラッド
３１，３３      第１のコア
３２，３４      第２のコア
４１            マーカ（位置表示部材）
４２            マーカ（位置表示部材）
４３            マーカ（位置表示部材）
【図１】
2012203036.tif 000003
【図２】
2012203036.tif 000004
【図３】
2012203036.tif 000005
【図４】
2012203036.tif 000006
【図５】
2012203036.tif 000007
【図６】
2012203036.tif 000008