(57)【要約】      （修正有）【課題】空間利用効率を向上することのできるマルチコア光ファイバを提供する。【解決手段】マルチコア光ファイバは、屈折率が均一なクラッド部に中心コアが配置され、その外周に外側コアが配置されたマルチコア光ファイバであって、中心コア１１ａは、４個のコアが正方格子状に間隔Λ１で配置されるか、或いは６個又は７個のコアが六方最密状に間隔Λ１で配置され、外側コア１１ｂは、Ｎ個のコアが円環状に間隔Λ２で配置され、間隔Λ１、間隔Λ２、及びコア数Ｎが所定の関係を満たすように配列される。【選択図】図５
2017021096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率が均一なクラッド部に中心コアが配置され、その外周に外側コアが配置されたマルチコア光ファイバであって、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に間隔Λ１で配置されるか、或いは６個又は７個のコアが六方最密状に間隔Λ１で配置され、
前記外側コアは、Ｎ個のコアが円環状に間隔Λ２で配置され、
前記間隔Λ１、前記間隔Λ２、及び前記コア数Ｎが以下の関係を満たすように配列されることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【数Ｃ１】
2017021096.tif 000006
ここで、前記Ｍは、前記中心コアが正方格子状の場合は４であり、前記中心コアが六方最密状の場合は６である。
【請求項２】
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下であり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上９８μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が９８μｍ２以上１１４μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下であり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上９８μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４】
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、トレンチ型のコア構造を有し、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上１１１μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５以上２０以下であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が１１１μｍ２以上１３１μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５】
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、トレンチ型のコア構造を有し、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上１１１μｍ２の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項６】
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下であり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７２μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１６以上１８以下であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が７２μｍ２以上８５μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項７】
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下であり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７２μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の複数のマルチコア光ファイバを備える光ファイバケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いるマルチコア光ファイバ及び光ファイバケーブルに属する。
【背景技術】
【０００２】
光通信サービスの普及・高度化に伴い、年々通信トラフィックは増加しており、光ファイバの伝送容量の拡大が求められている。伝送容量の拡大に向け、空間分割多重技術が注目されており、クラッドの内部に複数のコアを有するマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ：Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｒｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ）が積極的に検討されている（例えば、非特許文献１〜３）。
【０００３】
一般に円形のクラッドに円形のコアを配列する場合、各コアを三角格子状に等間隔に配置することでコアの最密充填を実現することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋ．Ｉｍａｍｕｒａ，Ｔ．Ｇｏｎｄａ  ａｎｄ  Ｒ．Ｓｕｇｉｚａｋｉ，“１９−ｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  ｎｅｗ  ｃｏｒｅ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ  ｔｏ  ｒｅａｌｉｚｅ  ｌｏｗ  ｃｒｏｓｓｔａｌｋ”，ＯＥＣＣ２０１４，６−１０，Ｊｕｌｙ，２０１４．
【非特許文献２】Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｙ．Ａｍｍａ，Ｋ．Ｔａｋｅｎａｇａ，Ｓ．Ｍａｔｓｕｏ，Ｋ．Ｓａｉｔｏｈ  ａｎｄ  Ｍ．Ｋｏｓｈｉｂａ，“Ｆｅｗ−Ｍｏｄｅ  Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  Ｆｉｂｅｒ  ｗｉｔｈ  ３６  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｍｏｄｅｓ  （Ｔｈｒｅｅ  ｍｏｄｅｓ  （ＬＰ０１，ＬＰ１１ａ，ＬＰ１１ｂ）×１２  ｃｏｒｅｓ）”，ＪＯＵＲＮＡＬ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴＷＡＶＥ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，  ＶＯＬ．  ３３，  ＮＯ．  ５，  ＭＡＲＣＨ  １，  ２０１５
【非特許文献３】Ｉ．Ｉｓｈｉｄａ  ａｎｄ  Ｓ．Ｍａｔｓｕｏ，“Ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ  ｃｏｒｅ−ｄｅｎｓｉｔｙ  ｃａｂｌｅ  ｗｉｔｈ  ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  ｆｉｂｅｒ”，ＯＥＣＣ２０１４，６−１０，Ｊｕｌｙ，２０１４．
【非特許文献４】Ｍ．  Ｋｏｓｈｉｂａ，Ｋ．Ｓａｉｔｏｈ，Ｋ．Ｔａｋｅｎａｇａ，Ｓ．Ｍａｔｓｕｏ，“Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｏｆ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ−Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ  ｆｏｒ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｃｏｒｅ  Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  Ｆｉｂｅｒｓ”，ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．５，Ｏｃｔｏｂｅｒ，２０１２．
【非特許文献５】Ｍ．Ｔａｃｈｉｋｕｒａ，Ｙ．Ｋｕｒｏｓａｗａ  ａｎｄ  Ｙ．Ｎａｍｅｋａｗａ，“Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ”，Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ＳＰＩＥ，ｖｏｌ．５６２３，ｐｐ．６２２−６２９，Ｊａｎｕａｒｙ，２００５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実際に通信媒体に利用可能な光ファイバのクラッド外径は、ガラスの強度や許容可能な曲げ半径により制限される。最外層に配置されたコアとクラッド外周までの距離は、コアの伝送損失により制限される。このため、任意のクラッド外径に対して、六方最密充填により配列可能なコア数が必ずしも最大とはならない。また、コア間のクロストーク（ＸＴ）や伝送損失増加の影響はコアの実効断面積に依存し、最外周に配置可能なコア数も実効断面積と共に変化するという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、マルチコア光ファイバにおける空間利用効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るマルチコア光ファイバは、
屈折率が均一なクラッド部に中心コアが配置され、その外周に外側コアが配置されたマルチコア光ファイバであって、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に間隔Λ１で配置されるか、或いは６個又は７個のコアが六方最密状に間隔Λ１で配置され、
前記外側コアは、Ｎ個のコアが円環状に間隔Λ２で配置され、
前記間隔Λ１、前記間隔Λ２、及び前記コア数Ｎが式（１）の関係を満たすように配列されることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【０００８】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下であり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上９８μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が９８μｍ２以上１１４μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５であってもよい。
【０００９】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下であり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上９８μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であってもよい。
【００１０】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、トレンチ型のコア構造を有し、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上１１１μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５以上２０以下であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が１１１μｍ２以上１３１μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５であってもよい。
【００１１】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、トレンチ型のコア構造を有し、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上１１１μｍ２の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であってもよい。
【００１２】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下であり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７２μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１６以上１８以下であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が７２μｍ２以上８５μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５であってもよい。
【００１３】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下であり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７２μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であってもよい。
【００１４】
本発明に係る光ファイバケーブル又は光コードは、本発明に係る複数のマルチコア光ファイバを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマルチコア光ファイバによれば、最外層に配置可能なコア数を最大化する関係式を明確化したことにより、マルチコア光ファイバにおける空間利用効率を向上することができる。特に、マルチコア光ファイバにおける単位断面積あたりの空間利用効率を最大化するという効果を奏する。また、前記関係式と実効断面積との関係を考慮することにより、所望のクラッド外径における空間利用効率を最大化できるといった効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る第１のマルチコア光ファイバの断面図の一例を示す。
【図２】本発明の実施形態に係る第２のマルチコア光ファイバの断面図の一例を示す。
【図３】六方最密格子状のコアの配列例を示す。
【図４】外側コアを円環状に配置させた状態の一例を示す。
【図５】中心コア１１ａが六方最密状の場合の式（１）の説明図を示す。
【図６】Λ１、Λ２、Ｎの関係の一例を示す。
【図７】実効断面積Ａｅｆｆと最小クラッド厚ｔｍｉｎの関係の一例を示す。
【図８】実施形態１に係る実効断面積Ａｅｆｆと空間利用効率ＳＵＥの関係の一例を示す。
【図９】実施形態１に係る実効断面積Ａｅｆｆと最大コア数の関係の一例を示す。
【図１０】トレンチ層を有するコアの屈折率分布の一例を示す。
【図１１】実施形態２に係る実効断面積Ａｅｆｆと空間利用効率ＳＵＥの関係の一例を示す。
【図１２】実施形態２に係る実効断面積Ａｅｆｆと最大コア数の関係の一例を示す。
【図１３】実施形態３に係る実効断面積Ａｅｆｆと空間利用効率ＳＵＥの関係の一例を示す。
【図１４】実施形態３に係る実効断面積Ａｅｆｆと最大コア数の関係の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１８】
本発明の実施形態に係る光ファイバケーブル又は光コードは、本実施形態に係る複数のマルチコア光ファイバを備える。以下では、本実施形態に係るマルチコア光ファイバの実施の形態について図面を用いて説明する。図１及び図２は、それぞれ、本実施形態の第１及び第２のマルチコア光ファイバの断面構造例を示す概念図である。図１に示す第１のマルチコア光ファイバ９１は、光ファイバのクラッド部１２の中心に、正方格子状に４個の中心コア１１ａを配置する。図２に示す第２のマルチコア光ファイバ９２は、光ファイバのクラッド部１２の中心に、六方最密状に７個の中心コア１１ａを配置する。本実施形態の第１及び第２のマルチコア光ファイバは、中心に配置された中心コア１１ａの外側に、円環状に外側コア１１ｂを配置する。
【００１９】
ここで、中心に配置された中心コア１１ａの中心間の間隔をΛ１、円環状に配置された外側コア１１ｂの中心間の間隔をΛ２、クラッドの直径をＤ、最外コアとクラッドの境界までの距離であるクラッド厚をｔ、円環状に配置された外側コア１１ｂのコア数をＮと定義する。尚、図２において、六方最密状に配置する中心コア１１ａ＃１〜１１ａ７の内、中心に配置したコア１１ａ＃７を除いた６コアの場合でも良い。
【００２０】
この時、以下の関係式（１）を満たす様にΛ１、Λ２、Ｎの関係を制御することにより、外側コア１１ｂの間隔Λ２を最小化しかつ外側コア１１ｂのコア数Ｎを最大化することが可能となる。関係式（１）の左辺は、クラッド中心から間隔Λ２で円環上に配置された外側コア１１ｂまでの距離を表す。関係式（１）の右辺は、間隔Λ１の間隔でＭ個の中心コア１１ａを配置し、中心コア１１ａの間隔がΛ１となるように中心コア１１ａの更に外側にＮ個の外側コア１１ｂを配置した場合の、外側コア１１ｂとクラッド中心間の距離を表す。すなわち、右辺は全ての中心コア１１ａの間隔をΛ１以上とするために必要なクラッド中心からの距離を示す。前記の両辺の数式は、余弦及び正弦定理を用いて導出できる。
【数１】
2017021096.tif 000003
ここで、中心コア１１ａが正方格子状の場合はＭ＝４であり、中心コア１１ａが六方最密格子状の場合はＭ＝６である。
【００２１】
図３〜図５に、中心コア１１ａが六方最密状の場合の式（１）の説明図を示す。図３は、六方最密格子状のコアの配列例を示す。中心コア１１ａ＃１〜１１ａ＃７の周囲に外側コア１１ｃ＃１〜１１ｃ＃１２が配置されている。六方最密状の場合、各コアが間隔Λ１で配置されている。図４は、外側コアを円環状に配置した状態の一例を示す。外側コア１１ｃ＃１〜１１ｃ＃１２が円環状に配置すると、外側コア１１ｂ＃１〜１１ｂ＃１２のようになる。外側コア１１ｂ＃１〜１１ｂ＃１２のように最も外側に配置される外側コア１１ｃ＃１〜１１ｃ＃１２を円環に配置すると、外側コア１１ｂ＃１〜１１ｂ＃１２の配置を円環上で移動させることが可能になるため、外側コア１１ｂ＃１〜１１ｂ＃１２の回転角度に自由度をもつことができる。
【００２２】
そこで、図５に示すように、関係式（１）を満たすようにΛ２を制御すれば、同一コア数でも中心から最外コアまでの距離を縮小することができる。このとき、外側コア１１ｂ＃１〜１１ｂ＃１２が配置されている円環上において、各コアが配置される位置を調整することが好ましい。これにより、外側コア１１ｂ＃１〜１１ｂ＃１２のコア数を増加させることができる場合がある。
【００２３】
ここで、間隔Λ１は所望のコア間のクロストークを満たすように設定する必要がある。実効断面積Ａｅｆｆに応じた最小の間隔Λ１は、非特許文献４に記載の長手方向の曲げを考慮したパワー結合理論を用いて、導出することができる。図６に、Λ１、Λ２、Ｎの関係の一例を示す。実効断面積Ａｅｆｆは８０とし、カットオフ波長は後述する実施形態に合わせて１５３０ｎｍ及び１２６０ｎｍの場合について示す。
【００２４】
また、クラッド厚ｔは、閉じ込め損失に影響することが知られており、所望の閉じ込め損失を満たす最小クラッド厚ｔｍｉｎは、任意のカットオフ波長、及び実効断面積Ａｅｆｆに応じて一意に決定される。
【００２５】
図７に、実効断面積Ａｅｆｆと最小クラッド厚ｔｍｉｎの関係を示す。ここで、カットオフ波長は１５３０ｎｍとし、ｔｍｉｎは長距離伝送においても伝送損失の増加を抑制するため、閉じ込め損失が０．０１ｄＢ／１００ｋｍとなる値とした。
【００２６】
図７より、実効断面積Ａｅｆｆの増加に伴い最小クラッド厚は増加し、実効断面積Ａｅｆｆに対して一意に最小クラッド厚が決定されることがわかる。従って、前記関係を用いて任意の実効断面積Ａｅｆｆにおけるクラッド外径Ｄとコア数の関係が導出できる。
【００２７】
ここで、マルチコア光ファイバの空間利用効率ＳＵＥを式（２）のように定義する。Ｎ、Ａｅｆｆ、Ｄは、それぞれ、コア数、コア１つあたりの実効断面積、クラッド径を示す。
【数２】
2017021096.tif 000004
【００２８】
（実施形態１）
以下では、本発明のマルチコア光ファイバの実施形態について説明する。尚、本発明の実施形態では各コアが単一モードで動作する場合を対象として説明するが、本実施形態のマルチコア光ファイバは、各コアが２つ以上の伝搬モードを導波可能である場合にも適用できる。
【００２９】
まず、コア１１ａ及び１１ｂのクラッド１２に対する比屈折率差がΔであるステップ型の屈折率分布を有する場合について説明する。比屈折率差Δは、コア部１１ａ及び１１ｂの屈折率ｎ１、クラッド１２の屈折率ｎ２を用いて式（３）により定義される。
【数３】
2017021096.tif 000005
【００３０】
クラッド径Ｄは機械強度に影響することが知られており（非特許文献５）、本実施形態から以下の実施形態ではクラッド径の最大値を２５０μｍとした。
【００３１】
図８に、実効断面積Ａｅｆｆと空間利用効率ＳＵＥとの関係の一例を示す。図９に、実効断面積Ａｅｆｆと最大コア数との関係の一例を示す。ここで、カットオフ波長は長距離通信で利用されているＣ及びＬバンドへの適用を想定し１５３０ｎｍとした。点線Ｌ１１及びＬ２１は、７コアを六方最密状に配置した場合を示す。点線Ｌ１２及びＬ２２は、４コアを正方格子状に配置した場合を示す。また、実線Ｌ１３及びＬ２３は、本実施形態の第２のマルチコア光ファイバ９２の場合を示す。実線Ｌ１４及びＬ２４は、本実施形態の第１のマルチコア光ファイバ９１の場合を示す。
【００３２】
図８及び図９から、本実施形態の第１及び第２のマルチコア光ファイバでは、最密充填上の配置に比べて、空間利用効率ＳＵＥが大きくなる範囲があることがわかる。特に、実線Ｌ１３に示すように、六方最密＋円環では、実効断面積Ａｅｆｆが９８μｍ２以下の範囲で、空間利用効率ＳＵＥを最大で５．８まで最大化できることがわかる。このとき、実線Ｌ２３に示すように、最大コア数は１９である。一方、実線Ｌ１４に示すように、正方最密＋円環の場合では、実効断面積Ａｅｆｆが９８μｍ２以上１１４μｍ２の範囲で、空間利用効率ＳＵＥを５．１〜５．３まで最大化できることがわかる。このとき、実線Ｌ２４に示すように、最大コア数は１５である。
【００３３】
また、図９より、実線Ｌ２４に示す正方最密＋円環では、実効断面積Ａｅｆｆが１１４μｍ２以下の範囲で、最大コア数が１５〜１９の範囲で制御できることがわかる。これは、実効断面積Ａｅｆｆに応じて設置するコア数を柔軟に可変できることを示している。
【００３４】
特に、従来の光伝送路では、心線数が４の倍数で運用されることが多い。そのため、コア数は４の倍数とすることが望ましい。更に、実効断面積Ａｅｆｆが９８μｍ２以下では最大コア数が１６以上となり、最密充填より空間利用効率ＳＵＥを拡大できるためより望ましい。また、実効断面積Ａｅｆｆの縮小は非線形現象による信号品質劣化を引き起こすため、６０μｍ２以上とすることがより望ましい。
【００３５】
（実施形態２）
以下では、コアの周囲に低屈折率なトレンチ層を有する屈折率分布の場合について説明する。
【００３６】
図１０は、トレンチ層を有する屈折率分布の構造を示す。比屈折率差がΔ１のステップ型のコア部の中心から距離Ｒａに幅ｗ、比屈折率差Δ２のトレンチ層を有する。本実施形態では、幅ｗ及び比屈折率差Δ２をそれぞれ５μｍ及び−０．５％とした。また、Ｒａはトレンチが無い場合のモードフィールド半径の２．１倍となるように設定した。ここで、Ｒａをモードフィールド半径の２．１以上に設定することにより、トレンチ層の付与に伴うモードフィールド半径の減少率を１０％未満とすることができ好ましい。
【００３７】
図１１に、トレンチ層付与時における実効断面積Ａｅｆｆと空間利用効率ＳＵＥの関係の一例を示す。図１２に、トレンチ層付与時における実効断面積Ａｅｆｆと最大コア数の関係の一例を示す。トレンチ層を付与することで、カットオフ波長は長波長化することが知られている。そこで、トレンチ層を除いたコアのみの場合におけるカットオフ波長は１４００ｎｍとした。
【００３８】
点線Ｌ３１及びＬ４１は、７コアを六方最密状に配置した場合を示す。点線Ｌ３２及びＬ４２は、４コアを正方最密状に配置した場合を示す。また、実線Ｌ３３及びＬ４３は、本実施形態の第２のマルチコア光ファイバ９２の場合を示す。実線Ｌ３４及びＬ４４は、本実施形態の第１のマルチコア光ファイバ９１の場合を示す。
【００３９】
図１１から、図８と同様に、本実施形態の第１及び第２のマルチコア光ファイバでは、最密充填構造に比べて、空間利用効率ＳＵＥが大きくなる範囲があることがわかる。特に、実線Ｌ３３に示すように、六方最密＋円環では、実効断面積Ａｅｆｆが１１１μｍ２以下の範囲で、空間利用効率ＳＵＥを最大６．６まで最大化できることがわかる。このとき、実線Ｌ４３に示すように、最大コア数は１９である。一方、実線Ｌ３４に示すように、正方最密＋円環の場合では、実効断面積Ａｅｆｆが１１１〜１３１μｍ２の範囲で、空間利用効率ＳＵＥを５．６〜６．１で最大化できることがわかる。このとき、実線Ｌ４４に示すように、最大コア数は１５である。
【００４０】
また、図１２より、実線Ｌ４４に示す正方最密＋円環では、実効断面積Ａｅｆｆが１３１μｍ２以下の範囲で、円環上のコア数が１５〜２０の範囲で変化することがわかる。実施形態１と同様に、実効断面積Ａｅｆｆが１１１μｍ２以下では最大コア数を１６以上とすることができ、最密構造に比べて空間利用効率ＳＵＥを拡大できるため望ましい。また、実効断面積Ａｅｆｆの縮小は非線形現象による信号品質劣化を引き起こすため、６０μｍ２以上とすることがより望ましい。
【００４１】
（実施形態３）
以下では、コアのクラッドに対する比屈折率がΔであるステップ型の屈折率分布を有する場合でカットオフ波長が１２６０ｎｍの場合について説明する。前記カットオフ波長は従来のシングルモード光ファイバと同等の値である。
【００４２】
図１３に、実効断面積Ａｅｆｆと空間利用効率ＳＵＥの関係の一例を示す。図１４に、実効断面積Ａｅｆｆと最大コア数の関係の一例を示す。点線Ｌ５１及びＬ６１は、７コアを六方最密状に配置した場合を示す。点線Ｌ５２及びＬ６２は、４コアを正方格子状に配置した場合を示す。また、実線Ｌ５３及びＬ６３は、本実施形態の第２のマルチコア光ファイバ９２の場合を示す。実線Ｌ５４及びＬ６４は、本実施形態の第１のマルチコア光ファイバ９１の場合を示す。
【００４３】
図１３から、本実施形態の第１及び第２のマルチコア光ファイバでは、最密充填状の配置に比べて、空間利用効率ＳＵＥが大きくなる範囲があることがわかる。特に、実線Ｌ５３に示すように、六方最密＋円環では、実効断面積Ａｅｆｆが７２μｍ２以下の範囲で、空間利用効率ＳＵＥを最大で４．３まで最大化できることがわかる。このとき、実線Ｌ６３に示すように、最大コア数は１９である。一方、実線Ｌ５４に示すように、正方最密＋円環の場合では、実効断面積Ａｅｆｆが７２〜８５μｍ２の範囲で、空間利用効率ＳＵＥを３．６〜４．０まで最大化できることがわかる。このとき、実線Ｌ６４に示すように、最大コア数は１５である。
【００４４】
また、図１４より、実線Ｌ６４に示す正方最密＋円環では、実効断面積Ａｅｆｆが８５μｍ２以下の範囲で、最大コア数が１５〜１８の範囲で制御できることがわかる。特に実施形態１及び実施形態２と同様に、実効断面積Ａｅｆｆが７２μｍ２以下では最大コア数を１６以上１８以下とでき、最密構造に比べて空間利用効率ＳＵＥを拡大できるためより望ましい。また、実効断面積Ａｅｆｆの縮小は非線形現象による信号品質劣化を引き起こすため、６０μｍ２以上とすることがより望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１１ａ：中心コア
１１ｂ：外側コア
１２：クラッド
９１：第１のマルチコア光ファイバ
９２：第２のマルチコア光ファイバ
【図１】
2017021096.tif 000007
【図２】
2017021096.tif 000008
【図３】
2017021096.tif 000009
【図４】
2017021096.tif 000010
【図５】
2017021096.tif 000011
【図６】
2017021096.tif 000012
【図７】
2017021096.tif 000013
【図８】
2017021096.tif 000014
【図９】
2017021096.tif 000015
【図１０】
2017021096.tif 000016
【図１１】
2017021096.tif 000017
【図１２】
2017021096.tif 000018
【図１３】
2017021096.tif 000019
【図１４】
2017021096.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月13日(2016.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率が均一なクラッド部に中心コアが配置され、その外周に外側コアが配置されたマルチコア光ファイバであって、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に隣接するコア間のクロストーク条件を満たす間隔Λ１で配置されるか、或いは６個又は７個のコアが六方最密状に隣接するコア間のクロストーク条件を満たす間隔Λ１で配置され、
前記外側コアは、Ｎ個のコアが円環状に間隔Λ２で配置され、
前記コア数Ｎが以下の関係を満たす最大の値であることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【数Ｃ１】
2017021096.tif 000021
ここで、前記Ｍは、前記中心コアが正方格子状の場合は４であり、前記中心コアが六方最密状の場合は６である。
【請求項２】
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１５３０ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上６２μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６２μｍ２以上７１μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１８であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が７１μｍ２以上８５μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１７であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が８５μｍ２以上９８μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１６であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が９８μｍ２以上１１４μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１５３０ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上９８μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４】
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、トレンチ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１４００ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７０μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が７０μｍ２以上８０μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１８であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が８０μｍ２以上９５μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１７であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が９５μｍ２以上１１１μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１６であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が１１１μｍ２以上１３１μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５】
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、トレンチ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１４００ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上１１１μｍ２の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項６】
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１２６０ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７２μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１６であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が７２μｍ２以上８５μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項７】
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１２６０ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７２μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９である、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の複数のマルチコア光ファイバを備える光ファイバケーブル。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係るマルチコア光ファイバは、
屈折率が均一なクラッド部に中心コアが配置され、その外周に外側コアが配置されたマルチコア光ファイバであって、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に隣接するコア間のクロストーク条件を満たす間隔Λ１で配置されるか、或いは６個又は７個のコアが六方最密状に隣接するコア間のクロストーク条件を満たす間隔Λ１で配置され、
前記外側コアは、Ｎ個のコアが円環状に間隔Λ２で配置され、
前記コア数Ｎが式（１）の関係を満たす最大の値であることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１５３０ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上６２μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６２μｍ２以上７１μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１８であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が７１μｍ２以上８５μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１７であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が８５μｍ２以上９８μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１６であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が９８μｍ２以上１１４μｍ２以下でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５であってもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１５３０ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上９８μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であってもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、トレンチ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１４００ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７０μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が７０μｍ２以上８０μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１８であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が８０μｍ２以上９５μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１７であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が９５μｍ２以上１１１μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１６であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が１１１μｍ２以上１３１μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５であってもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、トレンチ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１４００ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上１１１μｍ２の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であってもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、４個のコアが正方格子状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１２６０ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７２μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１６であるか、或いは、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が７２μｍ２以上８５μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１５であってもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明に係るマルチコア光ファイバでは、
前記中心コアは、６個又は７個のコアが六方最密状に配置され、
前記中心コア及び前記外側コアは、ステップ型のコア構造を有し、
カットオフ波長は、１２６０ｎｍであり、かつ、
前記中心コア及び前記外側コアにおけるコア１個あたりの実効断面積が６０μｍ２以上７２μｍ２以下の範囲でありかつ前記外側コアのコア数Ｎが１９であってもよい。