(57)【要約】【課題】隣接するコア間の距離が短くてもクロストークが発生しにくく、従来に比べて更なるコアの高密度化を実現することができ、光伝送路の大容量化と多重化に貢献することができるマルチコアファイバを提供する。【解決手段】クラッド１１中に複数のコア１２ａ，１２ｂを有し、複数のコア１２ａ，１２ｂが断面視で１重以上の偶数角形状又は矩形格子状に配置されたグレーデッドインデックス型のマルチコアファイバ１０，２０であって、隣接する第１のコア１２ａと第２のコア１２ｂの位相定数間隔を一致させると共に第２のコア１２ｂの位相定数を第１のコア１２ａの位相定数間隔の中央に位置させたものである。【選択図】図１
2013171181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド中に複数のコアを有し、前記複数のコアが断面視で１重以上の偶数角形状又は矩形格子状に配置されたグレーデッドインデックス型のマルチコアファイバであって、
隣接する第１のコアと第２のコアの位相定数間隔を一致させると共に前記第２のコアの位相定数を前記第１のコアの位相定数間隔の中央に位置させたことを特徴とするマルチコアファイバ。
【請求項２】
前記第１のコアと前記第２のコアの中心屈折率をそれぞれｎ0a，ｎ0b、前記第１のコアと前記第２のコアの位相定数間隔をそれぞれΔβa，Δβb、任意の位相定数間隔をΔβ、波数をｋとしたとき、下式（１），（２）の関係を満たす請求項１に記載のマルチコアファイバ。
【数１】
2013171181.tif 000014
【数２】
2013171181.tif 000015
【請求項３】
隣接する第１のコア間と隣接する第２のコア間に空孔が形成される請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッド中に複数のコアを有するグレーデッドインデックス型のマルチコアファイバ（ＧＩ−ＭＣＦ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信の需要増加に伴い、光伝送路の大容量化と多重化が求められていることから、１本の光ファイバ中で空間分割多重伝送を行うことができるマルチコアファイバが注目されている。
【０００３】
このマルチコアファイバは、均一な屈折率を有するクラッド中に複数のコアを配置することによって複数の光伝送を可能にしたものであり、１本の光ファイバ中で安定した空間分割多重伝送を行うことができる。
【０００４】
その中でもグレーデッドインデックス型のマルチコアファイバは、耐屈曲性や接続容易性に優れると共に高速伝送が可能であることから、研究、開発が盛んに行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１７０３３６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】武笠、外２名、「モード多重伝送用３モードファイバの最適化検討」、IEICE Technical Report OFT2011-33、社団法人電子情報通信学会、２０１１年１０月、ｐ．１１−１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光伝送路の大容量化と多重化のためには、クラッド中に複数のコアを高密度で配置することが望ましいが、限られた断面積のクラッド中に多数のコアが配置されることになるため、隣接するコア間の距離は高密度化に伴って短くなる傾向にある。
【０００８】
隣接するコア間の距離が短くなると、あるコアに入射した光が別のコアに漏れ出して伝送損失が増加するクロストークと呼ばれる現象が発生し易くなる。クロストークを低下させるためには、隣接するコア間の距離を十分に確保する必要があるが、そうするとクラッド中に配置できるコアの数を大きく増加させることはできない。
【０００９】
このようにマルチコアファイバにおけるコアの高密度化と低クロストーク化は相反する関係にあり、光伝送路の大容量化と多重化には限界があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、隣接するコア間の距離が短くてもクロストークが発生しにくく、従来に比べて更なるコアの高密度化を実現することができ、光伝送路の大容量化と多重化に貢献することができるマルチコアファイバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的を達成するために創案された本発明は、クラッド中に複数のコアを有し、前記複数のコアが断面視で１重以上の偶数角形状又は矩形格子状に配置されたグレーデッドインデックス型のマルチコアファイバであって、隣接する第１のコアと第２のコアの位相定数間隔を一致させると共に前記第２のコアの位相定数を前記第１のコアの位相定数間隔の中央に位置させたマルチコアファイバである。
【００１２】
前記第１のコアと前記第２のコアの中心屈折率をそれぞれｎ0a，ｎ0b、前記第１のコアと前記第２のコアの位相定数間隔をそれぞれΔβa，Δβb、任意の位相定数間隔をΔβ、波数をｋとしたとき、下式（１），（２）の関係を満たすと良い。
【００１３】
【数１】
2013171181.tif 000003
【００１４】
【数２】
2013171181.tif 000004
【００１５】
隣接する第１のコア間と隣接する第２のコア間に空孔が形成されると良い。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、隣接するコア間の距離が短くてもクロストークが発生しにくく、従来に比べて更なるコアの高密度化を実現することができ、光伝送路の大容量化と多重化に貢献可能なマルチコアファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るマルチコアファイバを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るマルチコアファイバを示す断面図である。
【図３】コアの位相定数間隔と位相定数の位置を調整する方法を説明する図である。
【図４】本発明の原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１，２に示すように、本実施の形態に係るマルチコアファイバ１０，２０は、クラッド１１中に複数のコア１２ａ，１２ｂを有し、複数のコア１２ａ，１２ｂが断面視で１重以上の偶数角形状（図１の形態）又は矩形格子状（図２の形態）に配置されたグレーデッドインデックス型のマルチコアファイバであって、隣接する第１のコア（ＧＩ−ａ）１２ａと第２のコア（ＧＩ−ｂ）１２ｂの位相定数間隔を一致させると共に第２のコア１２ｂの位相定数を第１のコア１２ａの位相定数間隔の中央に位置させたことを特徴とするものである。
【００２０】
グレーデッドインデックス型のマルチコアファイバにおけるコアの位相定数βは、コアの中心屈折率ｎ0、波数ｋ、モード番号ｍ、及び位相定数間隔Δβを用いて下式（３）のように表される。
【００２１】
【数３】
2013171181.tif 000005
【００２２】
ここで、波数ｋは波長λを用いて下式（４）、位相定数間隔ΔβはパラメータＬを用いて下式（５）、パラメータＬはコアの半径ｒと比屈折率差Δとを用いて下式（６）、比屈折率差Δはコアの中心屈折率ｎ0とクラッドの屈折率ｎ1とを用いて下式（７）で表される。
【００２３】
【数４】
2013171181.tif 000006
【００２４】
【数５】
2013171181.tif 000007
【００２５】
【数６】
2013171181.tif 000008
【００２６】
【数７】
2013171181.tif 000009
【００２７】
従って、第１のコア１２ａと第２のコア１２ｂの位相定数間隔Δβa，Δβbを一致させるためには下式（８）を満たす必要があり、第２のコア１２ｂの位相定数βbを第１のコア１２ａの位相定数間隔Δβaの中央に位置させるためには下式（９）を満たす必要がある。なお、添え字「ａ」は第１のコア１２ａに関する値であることを示し、添え字「ｂ」は第２のコア１２ｂに関する値であることを示す。
【００２８】
【数８】
2013171181.tif 000010
【００２９】
【数９】
2013171181.tif 000011
【００３０】
式（５）と式（８）から下式（１０）の条件が導き出され、式（５）と式（９）から下式（１１）の条件が導き出される。
【００３１】
【数１０】
2013171181.tif 000012
【００３２】
【数１１】
2013171181.tif 000013
【００３３】
そして、式（６），（７）を式（１０），（１１）に代入すると共に波長λが同一であると仮定すれば、結局、２つの条件は、第１のコア１２ａと第２のコア１２ｂの中心屈折率ｎ0a，ｎ0bと、第１のコア１２ａと第２のコア１２ｂの半径ｒa，ｒbの関数として表すことができる。そのため、２つの条件を満たすためには、中心屈折率ｎ0a，ｎ0bと半径ｒa，ｒbを調整する必要がある。
【００３４】
図３に示すように、屈折率分布の形状が同じであれば、第１のコア１２ａの中心屈折率ｎ0aに対して第２のコア１２ｂの中心屈折率ｎ0bをシフトさせると、第２のコア１２ｂの半径ｒbも変化するため、第２のコア１２ｂの中心屈折率ｎ0bを調整することで、第２のコア１２ｂの位相定数間隔Δβb及び位相定数βbの位置を調整することができる。これにより、式（１０）と式（１１）の条件を満たすことができる。
【００３５】
この際、比屈折率差Δ、即ちコアとクラッドの屈折率差が大きいほど光の閉じ込め効果が大きくなるため、第１のコア１２ａの中心屈折率ｎ0aを設計上の最大屈折率で固定し、第２のコア１２ｂの中心屈折率ｎ0bを低下させる方向に調整することが好ましい。
【００３６】
ｉ＝１として２つの条件を満たした第１のコア１２ａと第２のコア１２ｂの位相定数βa，βbの形状を図４に示す。図４において、ｍamaxは第１のコア１２ａの最大モード数、ｍbmaxは第２のコア１２ｂの最大モード数、斜線部分はβの取り得る範囲（即ち、コア中心からクラッドまでの領域におけるβの値）を示す。
【００３７】
図４から分かるように、第２のコア１２ｂの位相定数間隔Δβbと位相定数βbの位置を調整することで、第１のコア１２ａと第２のコア１２ｂの位相定数間隔Δβa，Δβbを一致させると共に第２のコア１２ｂの位相定数βbを第１のコア１２ａの位相定数間隔Δβaの中央に位置させることができる。
【００３８】
このようにすることで、第１のコア１２ａと第２のコア１２ｂの位相定数βa，βbを重ならないように設定することができ、第１のコア１２ａと第２のコア１２ｂの位相定数差を最大にし、曲げによる位相定数変化が生じても隣接するコアへのクロストークを生じにくくすることができる。
【００３９】
そのため、本発明によれば、隣接するコア１２ａ，１２ｂ間の距離が短くてもクロストークが発生しにくく、従来に比べて更なるコア１２ａ，１２ｂの高密度化を実現することができ、光伝送路の大容量化と多重化に貢献可能なマルチコアファイバを提供することができる。
【００４０】
なお、図１，２のマルチコアファイバ１０，２０において、中心にコア１２ａ又は１２ｂを配置しても構わない。この場合、中心にコア１２ａ又は１２ｂを配置しない場合に比べてクロストークは多少増加するが、それでも従来に比べればクロストークを低下させることが可能である。
【００４１】
また、図１では６角形状に１重でコア１２ａ，１２ｂを配置したが、２重以上に複数のコア１２ａ，１２ｂを配置してより高密度化を図ることもできる。
【００４２】
更に、図２のように高密度で複数のコア１２ａ，１２ｂを配置した場合には、同種コア同士の距離も近接するため、同種コア間のクロストークが増加する場合がある。その場合には、隣接する第１のコア１２ａ間と隣接する第２のコア１２ｂ間に空孔１３を形成することで、同種コア間のクロストークを低下させることができる。この技術を上述した技術と組み合わせることで、異種コア間及び同種コア間におけるクロストークを最大限に低下させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０，２０  マルチコアファイバ
１１  クラッド
１２ａ  第１のコア
１２ｂ  第２のコア
１３  空孔
【図１】
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【図３】
2013171181.tif 000017
【図４】
2013171181.tif 000018
【図２】
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