マルチコアインターフェイス
【課題】細径光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差を高くしても、マルチコアファイバとの接続部での接続損失を低減することが可能なマルチコアインターフェイスを提供する。
【解決手段】クラッド２ｂの外径がマルチコアファイバ１０のコア間隔と等しく、コア径がマルチコアファイバ１０のコア径よりも小さく形成された複数の細径光ファイバ２を有し、細径光ファイバ２の先端部の被覆層２ｃを除去すると共に、被覆層２ｃを除去した細径光ファイバ２の先端部を束ねてフェルール３の貫通孔４に挿入し、束ねた細径光ファイバ２の端面と、フェルール３の端面とを一致させ、細径光ファイバ２をフェルール３に固定して構成され、かつ、フェルール３に挿入される細径光ファイバ２の先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部１３を形成した。
【解決手段】クラッド２ｂの外径がマルチコアファイバ１０のコア間隔と等しく、コア径がマルチコアファイバ１０のコア径よりも小さく形成された複数の細径光ファイバ２を有し、細径光ファイバ２の先端部の被覆層２ｃを除去すると共に、被覆層２ｃを除去した細径光ファイバ２の先端部を束ねてフェルール３の貫通孔４に挿入し、束ねた細径光ファイバ２の端面と、フェルール３の端面とを一致させ、細径光ファイバ２をフェルール３に固定して構成され、かつ、フェルール３に挿入される細径光ファイバ２の先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部１３を形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチコアファイバの端部に接続され、複数のコアに個別に光を入射する、あるいは複数のコアを伝搬する光を個別に取り出すためのマルチコアインターフェイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の伝送容量の増大に伴い、空間分割多重方式（Space Division Multiplexing；ＳＤＭ）やモード分割多重方式（Mode Division Multiplexing；ＭＤＭ）を用いた光通信の研究開発が進められており、従来用いられている波長分割多重方式（Wavelength Division Multiplexing；ＷＤＭ）等と組み合わせることにより、光通信の伝送容量を飛躍的に向上させる試みがなされてきている。
【０００３】
空間分割多重方式では、光の伝送経路を複数用意する必要がある。この空間分割多重方式に用いる光ケーブルとしては、例えば、多数の光ファイバを束ねて一本の光ケーブルとしたものが考えられる。しかし、このような光ケーブルはコストが高く、また光ケーブル全体の外径が大きいために、静圧の高い海底に敷設される海底光ケーブルとしては利用できないという問題がある。
【０００４】
そこで、共通のクラッドに複数のコアを形成したマルチコアファイバ（Multi-Core Fiber；ＭＣＦ）が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
マルチコアファイバでは、共通のクラッドに複数のコアを形成するため、複数の光ファイバを束ねて１本の光ケーブルとする場合と比較して低コストであり、また、光ケーブル全体の外径を小さくできるため、静圧の高い海底においても利用可能となる。
【０００６】
このようなマルチコアファイバを用いて空間分割多重方式を実現し、さらに、各コアを伝搬する光信号に波長分割多重方式等を適用することで、伝送容量のさらなる向上を図ることが可能となる。
【０００７】
ところで、マルチコアファイバを用いたマルチコア伝送システムでは、送信器からマルチコアファイバへ、またマルチコアファイバから受信器へのファンアウト機能を有する光機能部品が必要になってくる。
【０００８】
つまり、マルチコアファイバを用いて空間分割多重方式を実現しようとすると、マルチコアファイバの複数のコアに個別に光を入射する、あるいは複数のコアを伝搬する光を個別に取り出すための光機能部品が必要になってくる。このような光機能部品をマルチコアインターフェイス（Multi-Core Interface；ＭＣＩ）と呼称する。
【０００９】
特に、長距離伝送用の光ケーブルにマルチコアファイバを用いる場合、伝送路の途中に光増幅器（中継器）を挿入する必要があるが、複数のコアを伝搬する光を一括して増幅する光増幅器を実現することは困難であり、実現したとしても非常に高価なものとなってしまう。よって、マルチコアファイバの複数のコアを伝搬する光を取り出して個別にＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）などの光増幅器に入力し、各光増幅器で増幅された光を再び複数のコアに個別に入射するマルチコアインターフェイスが必要になる。しかし、現在の光ファイバカプラなどでは、マルチコアファイバに対応することはできず、マルチコアインターフェイスとして用いることができない。
【００１０】
さらに、海底光ケーブルにマルチコアファイバを用いる場合、海底における高い静圧に耐えるため、マルチコアファイバの径をなるべく小さくすることが要求される。マルチコアファイバの径は、径を小さくするほど曲げによる破断を抑制できることからも、なるべく小さくすることが望ましい。よって、このような径の小さいマルチコアファイバに対応可能なマルチコアインターフェイスが望まれる。
【００１１】
そこで、本発明者らは、クラッドの外径がマルチコアファイバのコア間隔と等しく形成された複数の細径光ファイバを使用し、複数の細径光ファイバの先端部を束ねてフェルールに挿入した構造のマルチコアインターフェイスを提案中である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−３４１１４７号公報
【特許文献２】特開２０１０−５５０２８号公報
【特許文献３】特開２００５−１３４６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述の提案したマルチコアインターフェイスでは、外径が非常に細い細径光ファイバを用いるため、側圧などの影響によるマイクロベンドに起因した伝送損失が大きくなってしまうという問題がある。
【００１４】
この問題の対策として、マルチコアインターフェイスに用いる細径光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差Δｎを高くして光の閉じ込め効果を高くすることが有効である。
【００１５】
しかし、比屈折率差Δｎを高くする場合、シングルモード条件を満足させるためにはコア径を小さくする必要があり、その結果、細径光ファイバのＭＦＤ（モードフィールド径）が小さくなってしまう。細径光ファイバのＭＦＤが小さくなると、マルチコアインターフェイス用の細径光ファイバと接続先のマルチコアファイバとの間でＭＦＤの差が大きくなり、マルチコアファイバとマルチコアインターフェイスの接続部における接続損失が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、細径光ファイバを用いたマルチコアインターフェイスにおいて、細径光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差を高くしても、マルチコアファイバとの接続部での接続損失を低減することが可能なマルチコアインターフェイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、複数のコアと該複数のコアの周囲を覆う共通のクラッドとを有し、前記複数のコアが三角格子を形成するよう等間隔に形成されたマルチコアファイバの端部に接続され、前記複数のコアに個別に光を入射する、あるいは前記複数のコアを伝搬する光を個別に取り出すためのマルチコアインターフェイスであって、１つのコアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、該クラッドを覆う被覆層と、を有し、前記クラッドの外径が、前記マルチコアファイバのコア間隔と等しく形成され、コア径が前記マルチコアファイバのコア径よりも小さく形成された複数の細径光ファイバと、該複数の細径光ファイバを挿入する貫通孔が形成されたフェルールと、を有し、前記複数の細径光ファイバの先端部の前記被覆層を除去すると共に、当該被覆層を除去した前記複数の細径光ファイバの先端部を束ねて前記フェルールの前記貫通孔に挿入し、束ねた前記複数の細径光ファイバの端面と、前記フェルールの端面とを一致させ、前記複数の細径光ファイバを前記フェルールに固定して構成され、かつ、前記フェルールに挿入される前記細径光ファイバの先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部を形成したマルチコアインターフェイスである。
【００１８】
前記コア径拡大部は、前記細径光ファイバの先端部を加熱処理することにより形成され、先端に向かって拡径するテーパ状に形成されてもよい。
【００１９】
前記コア径拡大部は、前記細径光ファイバの先端に、前記マルチコアファイバのコア径と前記細径光ファイバの先端のコア径との中間のコア径に形成された中間光ファイバを融着接続して形成されてもよい。
【００２０】
前記細径光ファイバは、コアのクラッドに対する比屈折率差が０．４％より大きいとよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、細径光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差を高くしても、マルチコアファイバとの接続部での接続損失を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係るマルチコアインターフェイスの側断面図であり、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、（ｃ）は接続対象となるマルチコアファイバの横断面図、（ｄ）は細径光ファイバの横断面図、（ｅ）はマルチコアファイバにマルチコアインターフェイスを接続したときの側面図、（ｆ）はその接続部の拡大断面図、（ｇ）は（ｆ）の１Ｇ部の拡大図である。
【図２】図１のマルチコアインターフェイスを用いたマルチコア伝送システムの概略構成図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るマルチコアインターフェイスを示す図であり、（ａ）はマルチコアファイバにマルチコアインターフェイスを接続したときの接続部の拡大断面図、（ｂ）はその３Ｂ部の拡大図である。
【図４】本発明の一変形例に係るマルチコアインターフェイスの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２４】
図１（ａ）は本実施の形態に係るマルチコアインターフェイスの側断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、図１（ｃ）は接続対象となるマルチコアファイバの横断面図、図１（ｄ）は細径光ファイバの横断面図、図１（ｅ）はマルチコアファイバにマルチコアインターフェイスを接続したときの側面図、図１（ｆ）はその接続部の拡大断面図、図１（ｇ）は図１（ｆ）の１Ｇ部の拡大図である。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｇ）に示すように、マルチコアインターフェイス１は、マルチコアファイバ１０の端部に接続され、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１に個別に光を入射する、あるいは複数のコア１１を伝搬する光を個別に取り出すためのものである。
【００２６】
マルチコアファイバ１０は、複数のコア１１と、複数のコア１１の周囲を覆う共通のクラッド１２とを有し、複数のコア１１の中心が三角格子を形成するよう等間隔に形成されたものである。ここでは、クラッド１２の中心に１つのコア１１を形成し、かつ、そのコア１１の中心を軸とした同軸円上に中心が位置するように６つのコア１１を等間隔で形成したマルチコアファイバ１０を用いる場合を説明する。これら７つのコア１１は、隣り合うコア１１の中心同士の間隔（コア間隔）ｄ1が全て等しくなるように形成されている。マルチコアファイバ１０のクラッド径Ｄ1は、例えば約１２５μｍであり、コア間隔ｄ1は、例えば約４２μｍである。
【００２７】
マルチコアインターフェイス１は、マルチコアファイバ１０の７つのコア１１に対応した７本の細径光ファイバ２と、細径光ファイバ２を挿入する貫通孔４が形成されたフェルール３と、を有している。なお、ここでは、マルチコアファイバ１０の７つのコア１１に対応して７本の細径光ファイバ２を用いる場合を説明するが、細径光ファイバ２の本数は、マルチコアファイバ１０のコア１１の数と同じ本数とする。
【００２８】
細径光ファイバ２は、１つのコア２ａと、コア２ａの周囲を覆うクラッド２ｂと、クラッド２ｂを覆う被覆層２ｃと、を有している。
【００２９】
細径光ファイバ２のクラッド２ｂの外径（クラッド径）ｄ2は、マルチコアファイバ１０のコア間隔ｄ1と略等しく形成される。細径光ファイバ２のクラッド径ｄ2は、例えば約４２μｍである。
【００３０】
細径光ファイバ２は、マイクロベンドに起因した伝送損失を抑制し、側圧などの影響を小さくするために、そのコア２ａのクラッド２ｂに対する比屈折率差Δｎ２が高く設定されている。この比屈折率差Δｎ２は、細径光ファイバ２の細さ（クラッド径ｄ2）や、要求される伝送損失の特性などに応じて適宜設定すればよく、通常は、φ２０ｍｍの曲げを加えた際の伝送損失が１ｄＢ／ターン以下となるように設定すれば十分である。
【００３１】
より具体的には、本実施の形態のように細径光ファイバ２のクラッド径ｄ2が５０μｍ以下である場合、上述の特性を満足するためには、少なくとも、比屈折率差Δｎ２を０．４％より大きくする必要がある。マルチコアファイバ１０のコア１１のクラッド１２に対する比屈折率差Δｎ１は、一般的な値である０．３〜０．４％程度に設定されるので、Δｎ２＞Δｎ１となる。
【００３２】
細径光ファイバ２のコア径は、設定する比屈折率差Δｎ２に応じて、シングルモード条件を満足するコア径に設定される。比屈折率差Δｎ２を高くするほど、シングルモード条件を満足するコア径は小さくなるので、細径光ファイバ２のコア径は、マルチコアファイバ１０のコア径よりも小さくなる。
【００３３】
なお、細径光ファイバ２は、センサなどに応用例が多数報告されており、例えば、クラッド径４０μｍ、被覆層２ｃとして厚さ６μｍのポリイミド樹脂を用いた細径光ファイバ２では、破断強度が約７Ｎ、動疲労試験から得られた疲労係数（Ｎ値）が約２１と、クラッド径１２５μｍの通常の光ファイバと同等の機械的信頼性を有している。
【００３４】
マルチコアインターフェイス１は、各細径光ファイバ２の先端部の被覆層２ｃを除去すると共に、当該被覆層２ｃを除去した各細径光ファイバ２の先端部を束ねてフェルール３の貫通孔４に挿入し、束ねた各細径光ファイバ２の端面と、フェルール３の端面とを一致させ、各細径光ファイバ２をフェルール３に固定してなる。
【００３５】
被覆層２ｃを除去した７本の細径光ファイバ２の先端部を束ねたときの、その束ねた細径光ファイバ２の外径（最大外径）Ｄ2は、マルチコアファイバ１０のクラッド径Ｄ1と略同じとなるようにされる。細径光ファイバ２のクラッド径ｄ2を約４２μｍとした場合、束ねた細径光ファイバ２の外径Ｄ2は、約１２６μｍ（≒１２５μｍ）となる。
【００３６】
また、細径光ファイバ２の被覆層２ｃは、１０μｍ以下の厚さに形成されることが望ましい。これは、細径光ファイバ２の先端部を束ねる際に、各細径光ファイバ２の被覆層２ｃが干渉して、細径光ファイバ２の先端部を束ね難くなることを抑制し、かつ、束ねた細径光ファイバ２の先端部をフェルール３の貫通孔４に挿入した際に、被覆層２ｃが干渉して細径光ファイバ２に不要な応力がかかり、細径光ファイバ２が破損したり光損失が増加してしまうことを抑制するためである。なお、従来用いられている通常の細径光ファイバは、被覆層が１２５μｍ程度と厚く、この細径光ファイバをそのまま本発明に適用すると、細径光ファイバの先端部が束ね難くなり作業性が低下し、貫通孔４に挿入した際に細径光ファイバ２が破損したり光損失の増加を招くおそれがある。
【００３７】
本実施の形態では、フェルール３の貫通孔４は、断面視で円形状に形成される。貫通孔４の径は、束ねた細径光ファイバ２の外径Ｄ2と略同じに形成される。フェルール３としては、どのような材質のものを用いてもよく、例えば、金属やガラス、あるいは樹脂からなるものを用いてもよい。
【００３８】
貫通孔４の細径光ファイバ２の挿入側には、各細径光ファイバ２の先端部後方の被覆層２ｃを有する部分を収容するための凹溝５が形成され、フェルール３は、各細径光ファイバ２の先端から、被覆層２ｃを有する部分までを覆うように形成される。
【００３９】
本実施の形態では、一定の径の凹溝５を形成したが、細径光ファイバ２を貫通孔４に挿入しやすくするために、凹溝５を貫通孔４側に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成してもよい。
【００４０】
貫通孔４および凹溝５には、接着剤６が充填され、各細径光ファイバ２とフェルール３とを接着固定するようにされる。接着剤６としては、例えば、熱硬化性樹脂、常温硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。
【００４１】
また、細径光ファイバ２を貫通孔４に挿入しやすくするため、細径光ファイバ２を貫通孔４に挿入するに先立ち、束ねた細径光ファイバ２の先端部に超音波振動を加えて一体化し、一体化した細径光ファイバ２を貫通孔４に挿入するようにしてもよい。
【００４２】
束ねた各細径光ファイバ２の端面と、フェルール３の端面とを一致させる際には、束ねた各細径光ファイバ２の先端部をフェルール３の端面から若干突出させた状態で各細径光ファイバ２とフェルール３とを接着固定した後、突出部に研磨加工を施して、各細径光ファイバ２の端面をフェルール３の端面と一致させるとよい。
【００４３】
マルチコアファイバ１０の端部にマルチコアインターフェイス１を接続する際には、図１（ｅ）に示すように、マルチコアファイバ１０の端部にマルチコアファイバ用フェルール１４を設け、そのマルチコアファイバ用フェルール１４の端面とマルチコアインターフェイス１のフェルール３の端面とを突き合わせて、マルチコアファイバ１０の各コア１１と各細径光ファイバ２のコア２ａとを光結合させるようにすればよい。このとき、両フェルール１４，３間には、コア１１，２ａと同等の屈折率を有する屈折率整合剤を介在させ、接続部における光損失を低減させることが望ましい。
【００４４】
さて、上述のように、本実施の形態に係るマルチコアインターフェイス１では、細径光ファイバ２の比屈折率差Δｎ２を高く設定しており、シングルモード条件を満足するためにコア径が小さく形成されている。そのため、細径光ファイバ２のＭＦＤがマルチコアファイバ１０のＭＦＤよりも小さくなり、このまま両者を接続すると、ＭＦＤの差に起因して接続部での接続損失が大きくなってしまう。
【００４５】
そこで、本実施の形態に係るマルチコアインターフェイス１では、図１（ｆ），（ｇ）に示すように、フェルール３に挿入される細径光ファイバ２の先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部１３を形成している。コア径拡大部１３を形成することで、細径光ファイバ２の先端部におけるＭＦＤを拡大して、接続部でのＭＦＤの差を小さくして（あるいは両者のＭＦＤを略一致させて）、ＭＦＤの差に起因する接続損失を低減することが可能になる。
【００４６】
本実施の形態では、細径光ファイバ２の先端部を加熱処理することで、コア２ａに添加されているドーパントをクラッド２ｂ側に拡散させるＴＥＣ（Thermal Expanded Core、コア径拡大法）により、先端に向かって拡径するテーパ状にコア径拡大部１３を形成している。ＴＥＣでは、加熱条件（温度や時間）によりコア径をどの程度拡大するか調整することができるので、細径光ファイバ２の先端部におけるＭＦＤがマルチコアファイバ１０のＭＦＤと同等の値となるようにコア径拡大部１３を形成することができる。
【００４７】
なお、マルチコアファイバ１０の７つのコア１１は、通常同じコア径に形成されているため、細径光ファイバ２として同じコア径のものを用い、その先端部に同じ加工条件でＴＥＣを行い、同じコア形状のコア径拡大部１３を形成すればよい。ただし、例えば、マルチコアファイバ１０のコア１１が異なるコア径に形成されている場合は、光結合されるマルチコアファイバ１０のコア１１のＭＦＤと略等しくなるように、各細径光ファイバ２の先端部のコア径（ＴＥＣによる拡径後のコア径）を設定するとよい。
【００４８】
次に、本発明のマルチコアインターフェイス１を用いたマルチコア伝送システムについて説明する。ここでは、空間分割多重方式と波長分割多重方式を併用したマルチコア伝送システムについて説明する。
【００４９】
図２に示すように、マルチコア伝送システム２１は、送信器２２と、光増幅器としてのＥＤＦＡ２３ａ，２３ｂと、受信器２４と、を備えており、送信器２２とＥＤＦＡ２３ａとを、マルチコアファイバ１０ａとマルチコア分散補償ファイバ（ＭＣ−ＤＣＦ（Multi Core Dispersion Compensating Fiber））２５とを介して接続し、かつ、ＥＤＦＡ２３ａと受信器２４の前段に設置されたＥＤＦＡ２３ｂとを、マルチコアファイバ１０ｂを介して接続したものである。マルチコアファイバ１０ａとマルチコア分散補償ファイバ２５とは、融着接続またはコネクタ接続により接続されている。
【００５０】
送信器２２とマルチコアファイバ１０ａとは、マルチコアインターフェイス１ａを介して接続されており、マルチコア分散補償ファイバ２５とＥＤＦＡ２３ａとは、マルチコアインターフェイス１ｂを介して接続されている。また、ＥＤＦＡ２３ａとマルチコアファイバ１０ｂとは、マルチコアインターフェイス１ｃを介して接続されており、マルチコアファイバ１０ｂと受信器２４の前段に設置されたＥＤＦＡ２３ｂとは、マルチコアインターフェイス１ｄを介して接続されている。これらマルチコアインターフェイス１ａ〜１ｄは、全て本発明のマルチコアインターフェイスである。
【００５１】
送信器２２は、異なる波長の光を発光するｎ個のＬＤ（Laser Diode）２２ａと、その各ＬＤ２２ａからの光を合波するＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating、アレイ導波路回折格子）２２ｂとを有する送信部２２ｃを複数備えている。なお、図２では、図の簡略化のため、送信部２２ｃの数を３つのみ記載しているが、送信部２２ｃの数は、マルチコアファイバ１０ａ、１０ｂのコア１１と同数とされる。
【００５２】
各送信部２２ｃのＡＷＧ２２ｂから伸びる光ファイバは、マルチコアインターフェイス１ａの細径光ファイバ２と融着接続またはコネクタ接続により接続される。これにより、送信器２２の各送信部２２ｃは、マルチコアインターフェイス１ａを介して、マルチコアファイバ１０ａの各コア１１とそれぞれ光結合される。
【００５３】
マルチコアインターフェイス１ｂの各細径光ファイバ２は、ＥＤＦＡ２３ａの入力側から伸びる光ファイバと融着接続またはコネクタ接続により接続される。これにより、マルチコア分散補償ファイバ２５の各コアは、マルチコアインターフェイス１ｂを介して、各ＥＤＦＡ２３ａと光結合される。なお、マルチコア分散補償ファイバ２５のコア径は、一般に、通常のマルチコアファイバ１０ａ，１０ｂのコア径よりも小さくされるため、マルチコアインターフェイス１ｂの各細径光ファイバ２のコア径（コア径拡大部１３の拡径後のコア径）も、これに対応して小さくされる。
【００５４】
ＥＤＦＡ２３ａの出力側から伸びる光ファイバは、マルチコアインターフェイス１ｃの細径光ファイバ２と融着接続またはコネクタ接続により接続される。これにより、各ＥＤＦＡ２３ａは、マルチコアインターフェイス１ｃを介して、マルチコアファイバ１０ｂの各コア１１と光結合される。
【００５５】
マルチコアインターフェイス１ｄの各細径光ファイバ２は、ＥＤＦＡ２３ｂの入力側から伸びる光ファイバと融着接続またはコネクタ接続により接続される。これにより、マルチコアファイバ１０ｂの各コア１１は、マルチコアインターフェイス１ｄを介して、各ＥＤＦＡ２３ｂと光結合される。
【００５６】
受信器２４は、ＥＤＦＡ２３ｂから出力された光を波長ごとに分波するＡＷＧ２４ｂと、ＡＷＧ２４ｂで分波された光を受光するｎ個のＰＤ（Photo Diode）２４ａとを有する受信部２４ｃを複数備えている。各受信部２４ｃは、光ファイバ等を介してＥＤＦＡ２３ｂと光学的に接続されている。なお、図２では、図の簡略化のため、受信部２４ｃの数を３つとしているが、受信部２４ｃの数は、マルチコアファイバ１０ａ、１０ｂのコア１１と同数とされる。
【００５７】
マルチコア伝送システム２１では、各ＬＤ２２ａで発光した光は、ＡＷＧ２２ｂで合波され、マルチコアインターフェイス１ａを介してマルチコアファイバ１０ａのコア１１に入射する。マルチコアファイバ１０ａのコアに入射した光は、マルチコアファイバ１０ａ、マルチコア分散補償ファイバ２５を通過し、マルチコアインターフェイス１ｂを介してＥＤＦＡ２３ａに入射し、ＥＤＦＡ２３ａにて増幅される。
【００５８】
ＥＤＦＡ２３ａで増幅された光は、マルチコアインターフェイス１ｃを介してマルチコアファイバ１０ｂのコア１１に入射し、マルチコアファイバ１０ｂを通過し、マルチコアインターフェイス１ｄを介してＥＤＦＡ２３ｂに入射する。ＥＤＦＡ２３ｂに入射した光は、ＥＤＦＡ２３ｂにて増幅され、その増幅された光が、受信器２４の受信部２４ｃに入射する。受信部２４ｃに入射した光は、ＡＷＧ２４ｂにて分波され、各ＰＤ２４ａで受光される。
【００５９】
このマルチコア伝送システム２１では、ＬＤ２２ａとＰＤ２４ａの数をｎ個とし、マルチコアファイバ１０ａ、１０ｂのコア数（つまり送信部２２ｃや受信部２４ｃ、ＥＤＦＡ２３ａ，２３ｂの数）をｍ個とすると、ｎ×ｍチャンネルの光信号を送受信できることとなり、伝送容量を飛躍的に向上させることが可能である。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態に係るマルチコアインターフェイス１では、フェルール３に挿入される細径光ファイバ２の先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部１３を形成している。
【００６１】
これにより、細径光ファイバ２のコア２ａのクラッド２ｂに対する比屈折率差Δｎ２を高く設定し、シングルモード条件を満足させるために細径光ファイバ２のコア径を小さくした場合であっても、コア径拡大部１３にてコア径を拡大して、マルチコアファイバ１０との接続部でのＭＦＤの差を小さくし、ＭＦＤの差に起因する接続損失を低減することが可能となる。
【００６２】
なお、コア径拡大部１３では、コア径が大きくなるために光の閉じ込め効果が小さくなり、曲げ特性（耐マイクロベンド特性）等が劣化してしまうが、本発明においては、このコア径拡大部１３はフェルール３に覆われているため、コア径拡大部１３に曲げが加わったり外部から大きな負荷が加わったりすることはなく、問題にはならない。
【００６３】
また、本実施の形態では、ＴＥＣによりコア径拡大部１３を形成しているため、コア１３を先端に向かって拡径するテーパ状に形成して、細径光ファイバ２の先端部のコア径をマルチコアファイバ１０のコア径と同等の値とし、接続損失をより低減することが可能となる。
【００６４】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
【００６５】
図３に示すマルチコアインターフェイス３１は、基本的に図１のマルチコアインターフェイス１と同じ構成であるが、コア径拡大部１３の構成が異なる。
【００６６】
マルチコアインターフェイス３１では、細径光ファイバ２の先端に、マルチコアファイバ１０のコア径と細径光ファイバ２のコア径との中間のコア径に形成された（つまりマルチコアファイバ１０と細径光ファイバ２の中間のＭＦＤの）中間光ファイバ３２を融着接続してコア径拡大部１３を形成している。なお、ここでは、便宜上細径光ファイバ２と中間光ファイバ３２を別部材のように記載しているが、本発明においては、中間光ファイバ３２を細径光ファイバ２の一部として扱う。
【００６７】
マルチコアインターフェイス３１では、中間光ファイバ３２が、細径光ファイバ２とマルチコアファイバ１０のＭＦＤの差を緩和する役割を果たすので、細径光ファイバ２とマルチコアファイバ１０とを直接接続した場合と比較して、接続損失を低減することが可能である。
【００６８】
さらに、中間光ファイバ３２を細径光ファイバ２に融着接続することにより、細径光ファイバ２のコア２ａに融着接続時の熱が加わって自然にＴＥＣが行われ、細径光ファイバ２の先端部にコア２ａをテーパ状に拡径したテーパ部３３が形成されるので、このテーパ部３３が中間光ファイバ３２と細径光ファイバ２間のＭＦＤの差を緩和して伝送損失をより低減することが可能になる。
【００６９】
なお、マルチコアインターフェイス３１では、中間光ファイバ３２と細径光ファイバ２との接続箇所、中間光ファイバ３２とマルチコアファイバ１０との接続箇所の２箇所で接続損失が発生するため、上述のマルチコアインターフェイス１と比較して接続損失は大きくなる。
【００７０】
よって、上述のＴＥＣによるコア径拡大で十分にＭＦＤの差を小さくできない場合に、補助的に中間光ファイバ３２を併用することが望ましい。この場合、細径光ファイバ２の先端に、マルチコアファイバ１０のコア径と細径光ファイバ２の先端のコア径（つまりＴＥＣによる拡径後のコア径）との中間のコア径に形成された中間光ファイバ３２を融着接続してコア径拡大部１３を形成すればよい。
【００７１】
なお、細径光ファイバ２の先端部のコア径をＴＥＣにより拡径することに加えて、さらに、中間光ファイバ３２の先端部のコア径をＴＥＣにより拡径して、２段階のテーパ形状とすることも可能である。また、細径光ファイバ２の先端部にＴＥＣを行わず、中間光ファイバ３２の先端部のみにＴＥＣを行うことも当然に可能である。
【００７２】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００７３】
例えば、上記実施の形態では、フェルール３の貫通孔４を断面視で円形状に形成したが、これに限らず、図４に示すように、フェルール３の貫通孔４を、断面視で六角形状に形成してもよい。フェルール３の貫通孔４を断面視で六角形状に形成することにより、細径光ファイバ２を整列させやすくすることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ マルチコアインターフェイス
２ 細径光ファイバ
２ａ コア
２ｂ クラッド
２ｃ 被覆層
３ フェルール
４ 貫通孔
５ 凹溝
６ 接着剤
１０ マルチコアファイバ
１１ コア
１２ クラッド
１３ コア径拡大部
１４ マルチコアファイバ用フェルール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチコアファイバの端部に接続され、複数のコアに個別に光を入射する、あるいは複数のコアを伝搬する光を個別に取り出すためのマルチコアインターフェイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の伝送容量の増大に伴い、空間分割多重方式（Space Division Multiplexing；ＳＤＭ）やモード分割多重方式（Mode Division Multiplexing；ＭＤＭ）を用いた光通信の研究開発が進められており、従来用いられている波長分割多重方式（Wavelength Division Multiplexing；ＷＤＭ）等と組み合わせることにより、光通信の伝送容量を飛躍的に向上させる試みがなされてきている。
【０００３】
空間分割多重方式では、光の伝送経路を複数用意する必要がある。この空間分割多重方式に用いる光ケーブルとしては、例えば、多数の光ファイバを束ねて一本の光ケーブルとしたものが考えられる。しかし、このような光ケーブルはコストが高く、また光ケーブル全体の外径が大きいために、静圧の高い海底に敷設される海底光ケーブルとしては利用できないという問題がある。
【０００４】
そこで、共通のクラッドに複数のコアを形成したマルチコアファイバ（Multi-Core Fiber；ＭＣＦ）が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
マルチコアファイバでは、共通のクラッドに複数のコアを形成するため、複数の光ファイバを束ねて１本の光ケーブルとする場合と比較して低コストであり、また、光ケーブル全体の外径を小さくできるため、静圧の高い海底においても利用可能となる。
【０００６】
このようなマルチコアファイバを用いて空間分割多重方式を実現し、さらに、各コアを伝搬する光信号に波長分割多重方式等を適用することで、伝送容量のさらなる向上を図ることが可能となる。
【０００７】
ところで、マルチコアファイバを用いたマルチコア伝送システムでは、送信器からマルチコアファイバへ、またマルチコアファイバから受信器へのファンアウト機能を有する光機能部品が必要になってくる。
【０００８】
つまり、マルチコアファイバを用いて空間分割多重方式を実現しようとすると、マルチコアファイバの複数のコアに個別に光を入射する、あるいは複数のコアを伝搬する光を個別に取り出すための光機能部品が必要になってくる。このような光機能部品をマルチコアインターフェイス（Multi-Core Interface；ＭＣＩ）と呼称する。
【０００９】
特に、長距離伝送用の光ケーブルにマルチコアファイバを用いる場合、伝送路の途中に光増幅器（中継器）を挿入する必要があるが、複数のコアを伝搬する光を一括して増幅する光増幅器を実現することは困難であり、実現したとしても非常に高価なものとなってしまう。よって、マルチコアファイバの複数のコアを伝搬する光を取り出して個別にＥＤＦＡ（Erbium Doped Fiber Amplifier）などの光増幅器に入力し、各光増幅器で増幅された光を再び複数のコアに個別に入射するマルチコアインターフェイスが必要になる。しかし、現在の光ファイバカプラなどでは、マルチコアファイバに対応することはできず、マルチコアインターフェイスとして用いることができない。
【００１０】
さらに、海底光ケーブルにマルチコアファイバを用いる場合、海底における高い静圧に耐えるため、マルチコアファイバの径をなるべく小さくすることが要求される。マルチコアファイバの径は、径を小さくするほど曲げによる破断を抑制できることからも、なるべく小さくすることが望ましい。よって、このような径の小さいマルチコアファイバに対応可能なマルチコアインターフェイスが望まれる。
【００１１】
そこで、本発明者らは、クラッドの外径がマルチコアファイバのコア間隔と等しく形成された複数の細径光ファイバを使用し、複数の細径光ファイバの先端部を束ねてフェルールに挿入した構造のマルチコアインターフェイスを提案中である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−３４１１４７号公報
【特許文献２】特開２０１０−５５０２８号公報
【特許文献３】特開２００５−１３４６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述の提案したマルチコアインターフェイスでは、外径が非常に細い細径光ファイバを用いるため、側圧などの影響によるマイクロベンドに起因した伝送損失が大きくなってしまうという問題がある。
【００１４】
この問題の対策として、マルチコアインターフェイスに用いる細径光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差Δｎを高くして光の閉じ込め効果を高くすることが有効である。
【００１５】
しかし、比屈折率差Δｎを高くする場合、シングルモード条件を満足させるためにはコア径を小さくする必要があり、その結果、細径光ファイバのＭＦＤ（モードフィールド径）が小さくなってしまう。細径光ファイバのＭＦＤが小さくなると、マルチコアインターフェイス用の細径光ファイバと接続先のマルチコアファイバとの間でＭＦＤの差が大きくなり、マルチコアファイバとマルチコアインターフェイスの接続部における接続損失が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、細径光ファイバを用いたマルチコアインターフェイスにおいて、細径光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差を高くしても、マルチコアファイバとの接続部での接続損失を低減することが可能なマルチコアインターフェイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、複数のコアと該複数のコアの周囲を覆う共通のクラッドとを有し、前記複数のコアが三角格子を形成するよう等間隔に形成されたマルチコアファイバの端部に接続され、前記複数のコアに個別に光を入射する、あるいは前記複数のコアを伝搬する光を個別に取り出すためのマルチコアインターフェイスであって、１つのコアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、該クラッドを覆う被覆層と、を有し、前記クラッドの外径が、前記マルチコアファイバのコア間隔と等しく形成され、コア径が前記マルチコアファイバのコア径よりも小さく形成された複数の細径光ファイバと、該複数の細径光ファイバを挿入する貫通孔が形成されたフェルールと、を有し、前記複数の細径光ファイバの先端部の前記被覆層を除去すると共に、当該被覆層を除去した前記複数の細径光ファイバの先端部を束ねて前記フェルールの前記貫通孔に挿入し、束ねた前記複数の細径光ファイバの端面と、前記フェルールの端面とを一致させ、前記複数の細径光ファイバを前記フェルールに固定して構成され、かつ、前記フェルールに挿入される前記細径光ファイバの先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部を形成したマルチコアインターフェイスである。
【００１８】
前記コア径拡大部は、前記細径光ファイバの先端部を加熱処理することにより形成され、先端に向かって拡径するテーパ状に形成されてもよい。
【００１９】
前記コア径拡大部は、前記細径光ファイバの先端に、前記マルチコアファイバのコア径と前記細径光ファイバの先端のコア径との中間のコア径に形成された中間光ファイバを融着接続して形成されてもよい。
【００２０】
前記細径光ファイバは、コアのクラッドに対する比屈折率差が０．４％より大きいとよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、細径光ファイバのコアのクラッドに対する比屈折率差を高くしても、マルチコアファイバとの接続部での接続損失を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係るマルチコアインターフェイスの側断面図であり、（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、（ｃ）は接続対象となるマルチコアファイバの横断面図、（ｄ）は細径光ファイバの横断面図、（ｅ）はマルチコアファイバにマルチコアインターフェイスを接続したときの側面図、（ｆ）はその接続部の拡大断面図、（ｇ）は（ｆ）の１Ｇ部の拡大図である。
【図２】図１のマルチコアインターフェイスを用いたマルチコア伝送システムの概略構成図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るマルチコアインターフェイスを示す図であり、（ａ）はマルチコアファイバにマルチコアインターフェイスを接続したときの接続部の拡大断面図、（ｂ）はその３Ｂ部の拡大図である。
【図４】本発明の一変形例に係るマルチコアインターフェイスの横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２４】
図１（ａ）は本実施の形態に係るマルチコアインターフェイスの側断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図、図１（ｃ）は接続対象となるマルチコアファイバの横断面図、図１（ｄ）は細径光ファイバの横断面図、図１（ｅ）はマルチコアファイバにマルチコアインターフェイスを接続したときの側面図、図１（ｆ）はその接続部の拡大断面図、図１（ｇ）は図１（ｆ）の１Ｇ部の拡大図である。
【００２５】
図１（ａ）〜（ｇ）に示すように、マルチコアインターフェイス１は、マルチコアファイバ１０の端部に接続され、マルチコアファイバ１０の複数のコア１１に個別に光を入射する、あるいは複数のコア１１を伝搬する光を個別に取り出すためのものである。
【００２６】
マルチコアファイバ１０は、複数のコア１１と、複数のコア１１の周囲を覆う共通のクラッド１２とを有し、複数のコア１１の中心が三角格子を形成するよう等間隔に形成されたものである。ここでは、クラッド１２の中心に１つのコア１１を形成し、かつ、そのコア１１の中心を軸とした同軸円上に中心が位置するように６つのコア１１を等間隔で形成したマルチコアファイバ１０を用いる場合を説明する。これら７つのコア１１は、隣り合うコア１１の中心同士の間隔（コア間隔）ｄ1が全て等しくなるように形成されている。マルチコアファイバ１０のクラッド径Ｄ1は、例えば約１２５μｍであり、コア間隔ｄ1は、例えば約４２μｍである。
【００２７】
マルチコアインターフェイス１は、マルチコアファイバ１０の７つのコア１１に対応した７本の細径光ファイバ２と、細径光ファイバ２を挿入する貫通孔４が形成されたフェルール３と、を有している。なお、ここでは、マルチコアファイバ１０の７つのコア１１に対応して７本の細径光ファイバ２を用いる場合を説明するが、細径光ファイバ２の本数は、マルチコアファイバ１０のコア１１の数と同じ本数とする。
【００２８】
細径光ファイバ２は、１つのコア２ａと、コア２ａの周囲を覆うクラッド２ｂと、クラッド２ｂを覆う被覆層２ｃと、を有している。
【００２９】
細径光ファイバ２のクラッド２ｂの外径（クラッド径）ｄ2は、マルチコアファイバ１０のコア間隔ｄ1と略等しく形成される。細径光ファイバ２のクラッド径ｄ2は、例えば約４２μｍである。
【００３０】
細径光ファイバ２は、マイクロベンドに起因した伝送損失を抑制し、側圧などの影響を小さくするために、そのコア２ａのクラッド２ｂに対する比屈折率差Δｎ２が高く設定されている。この比屈折率差Δｎ２は、細径光ファイバ２の細さ（クラッド径ｄ2）や、要求される伝送損失の特性などに応じて適宜設定すればよく、通常は、φ２０ｍｍの曲げを加えた際の伝送損失が１ｄＢ／ターン以下となるように設定すれば十分である。
【００３１】
より具体的には、本実施の形態のように細径光ファイバ２のクラッド径ｄ2が５０μｍ以下である場合、上述の特性を満足するためには、少なくとも、比屈折率差Δｎ２を０．４％より大きくする必要がある。マルチコアファイバ１０のコア１１のクラッド１２に対する比屈折率差Δｎ１は、一般的な値である０．３〜０．４％程度に設定されるので、Δｎ２＞Δｎ１となる。
【００３２】
細径光ファイバ２のコア径は、設定する比屈折率差Δｎ２に応じて、シングルモード条件を満足するコア径に設定される。比屈折率差Δｎ２を高くするほど、シングルモード条件を満足するコア径は小さくなるので、細径光ファイバ２のコア径は、マルチコアファイバ１０のコア径よりも小さくなる。
【００３３】
なお、細径光ファイバ２は、センサなどに応用例が多数報告されており、例えば、クラッド径４０μｍ、被覆層２ｃとして厚さ６μｍのポリイミド樹脂を用いた細径光ファイバ２では、破断強度が約７Ｎ、動疲労試験から得られた疲労係数（Ｎ値）が約２１と、クラッド径１２５μｍの通常の光ファイバと同等の機械的信頼性を有している。
【００３４】
マルチコアインターフェイス１は、各細径光ファイバ２の先端部の被覆層２ｃを除去すると共に、当該被覆層２ｃを除去した各細径光ファイバ２の先端部を束ねてフェルール３の貫通孔４に挿入し、束ねた各細径光ファイバ２の端面と、フェルール３の端面とを一致させ、各細径光ファイバ２をフェルール３に固定してなる。
【００３５】
被覆層２ｃを除去した７本の細径光ファイバ２の先端部を束ねたときの、その束ねた細径光ファイバ２の外径（最大外径）Ｄ2は、マルチコアファイバ１０のクラッド径Ｄ1と略同じとなるようにされる。細径光ファイバ２のクラッド径ｄ2を約４２μｍとした場合、束ねた細径光ファイバ２の外径Ｄ2は、約１２６μｍ（≒１２５μｍ）となる。
【００３６】
また、細径光ファイバ２の被覆層２ｃは、１０μｍ以下の厚さに形成されることが望ましい。これは、細径光ファイバ２の先端部を束ねる際に、各細径光ファイバ２の被覆層２ｃが干渉して、細径光ファイバ２の先端部を束ね難くなることを抑制し、かつ、束ねた細径光ファイバ２の先端部をフェルール３の貫通孔４に挿入した際に、被覆層２ｃが干渉して細径光ファイバ２に不要な応力がかかり、細径光ファイバ２が破損したり光損失が増加してしまうことを抑制するためである。なお、従来用いられている通常の細径光ファイバは、被覆層が１２５μｍ程度と厚く、この細径光ファイバをそのまま本発明に適用すると、細径光ファイバの先端部が束ね難くなり作業性が低下し、貫通孔４に挿入した際に細径光ファイバ２が破損したり光損失の増加を招くおそれがある。
【００３７】
本実施の形態では、フェルール３の貫通孔４は、断面視で円形状に形成される。貫通孔４の径は、束ねた細径光ファイバ２の外径Ｄ2と略同じに形成される。フェルール３としては、どのような材質のものを用いてもよく、例えば、金属やガラス、あるいは樹脂からなるものを用いてもよい。
【００３８】
貫通孔４の細径光ファイバ２の挿入側には、各細径光ファイバ２の先端部後方の被覆層２ｃを有する部分を収容するための凹溝５が形成され、フェルール３は、各細径光ファイバ２の先端から、被覆層２ｃを有する部分までを覆うように形成される。
【００３９】
本実施の形態では、一定の径の凹溝５を形成したが、細径光ファイバ２を貫通孔４に挿入しやすくするために、凹溝５を貫通孔４側に向かって徐々に縮径するテーパ状に形成してもよい。
【００４０】
貫通孔４および凹溝５には、接着剤６が充填され、各細径光ファイバ２とフェルール３とを接着固定するようにされる。接着剤６としては、例えば、熱硬化性樹脂、常温硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを用いることができる。
【００４１】
また、細径光ファイバ２を貫通孔４に挿入しやすくするため、細径光ファイバ２を貫通孔４に挿入するに先立ち、束ねた細径光ファイバ２の先端部に超音波振動を加えて一体化し、一体化した細径光ファイバ２を貫通孔４に挿入するようにしてもよい。
【００４２】
束ねた各細径光ファイバ２の端面と、フェルール３の端面とを一致させる際には、束ねた各細径光ファイバ２の先端部をフェルール３の端面から若干突出させた状態で各細径光ファイバ２とフェルール３とを接着固定した後、突出部に研磨加工を施して、各細径光ファイバ２の端面をフェルール３の端面と一致させるとよい。
【００４３】
マルチコアファイバ１０の端部にマルチコアインターフェイス１を接続する際には、図１（ｅ）に示すように、マルチコアファイバ１０の端部にマルチコアファイバ用フェルール１４を設け、そのマルチコアファイバ用フェルール１４の端面とマルチコアインターフェイス１のフェルール３の端面とを突き合わせて、マルチコアファイバ１０の各コア１１と各細径光ファイバ２のコア２ａとを光結合させるようにすればよい。このとき、両フェルール１４，３間には、コア１１，２ａと同等の屈折率を有する屈折率整合剤を介在させ、接続部における光損失を低減させることが望ましい。
【００４４】
さて、上述のように、本実施の形態に係るマルチコアインターフェイス１では、細径光ファイバ２の比屈折率差Δｎ２を高く設定しており、シングルモード条件を満足するためにコア径が小さく形成されている。そのため、細径光ファイバ２のＭＦＤがマルチコアファイバ１０のＭＦＤよりも小さくなり、このまま両者を接続すると、ＭＦＤの差に起因して接続部での接続損失が大きくなってしまう。
【００４５】
そこで、本実施の形態に係るマルチコアインターフェイス１では、図１（ｆ），（ｇ）に示すように、フェルール３に挿入される細径光ファイバ２の先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部１３を形成している。コア径拡大部１３を形成することで、細径光ファイバ２の先端部におけるＭＦＤを拡大して、接続部でのＭＦＤの差を小さくして（あるいは両者のＭＦＤを略一致させて）、ＭＦＤの差に起因する接続損失を低減することが可能になる。
【００４６】
本実施の形態では、細径光ファイバ２の先端部を加熱処理することで、コア２ａに添加されているドーパントをクラッド２ｂ側に拡散させるＴＥＣ（Thermal Expanded Core、コア径拡大法）により、先端に向かって拡径するテーパ状にコア径拡大部１３を形成している。ＴＥＣでは、加熱条件（温度や時間）によりコア径をどの程度拡大するか調整することができるので、細径光ファイバ２の先端部におけるＭＦＤがマルチコアファイバ１０のＭＦＤと同等の値となるようにコア径拡大部１３を形成することができる。
【００４７】
なお、マルチコアファイバ１０の７つのコア１１は、通常同じコア径に形成されているため、細径光ファイバ２として同じコア径のものを用い、その先端部に同じ加工条件でＴＥＣを行い、同じコア形状のコア径拡大部１３を形成すればよい。ただし、例えば、マルチコアファイバ１０のコア１１が異なるコア径に形成されている場合は、光結合されるマルチコアファイバ１０のコア１１のＭＦＤと略等しくなるように、各細径光ファイバ２の先端部のコア径（ＴＥＣによる拡径後のコア径）を設定するとよい。
【００４８】
次に、本発明のマルチコアインターフェイス１を用いたマルチコア伝送システムについて説明する。ここでは、空間分割多重方式と波長分割多重方式を併用したマルチコア伝送システムについて説明する。
【００４９】
図２に示すように、マルチコア伝送システム２１は、送信器２２と、光増幅器としてのＥＤＦＡ２３ａ，２３ｂと、受信器２４と、を備えており、送信器２２とＥＤＦＡ２３ａとを、マルチコアファイバ１０ａとマルチコア分散補償ファイバ（ＭＣ−ＤＣＦ（Multi Core Dispersion Compensating Fiber））２５とを介して接続し、かつ、ＥＤＦＡ２３ａと受信器２４の前段に設置されたＥＤＦＡ２３ｂとを、マルチコアファイバ１０ｂを介して接続したものである。マルチコアファイバ１０ａとマルチコア分散補償ファイバ２５とは、融着接続またはコネクタ接続により接続されている。
【００５０】
送信器２２とマルチコアファイバ１０ａとは、マルチコアインターフェイス１ａを介して接続されており、マルチコア分散補償ファイバ２５とＥＤＦＡ２３ａとは、マルチコアインターフェイス１ｂを介して接続されている。また、ＥＤＦＡ２３ａとマルチコアファイバ１０ｂとは、マルチコアインターフェイス１ｃを介して接続されており、マルチコアファイバ１０ｂと受信器２４の前段に設置されたＥＤＦＡ２３ｂとは、マルチコアインターフェイス１ｄを介して接続されている。これらマルチコアインターフェイス１ａ〜１ｄは、全て本発明のマルチコアインターフェイスである。
【００５１】
送信器２２は、異なる波長の光を発光するｎ個のＬＤ（Laser Diode）２２ａと、その各ＬＤ２２ａからの光を合波するＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating、アレイ導波路回折格子）２２ｂとを有する送信部２２ｃを複数備えている。なお、図２では、図の簡略化のため、送信部２２ｃの数を３つのみ記載しているが、送信部２２ｃの数は、マルチコアファイバ１０ａ、１０ｂのコア１１と同数とされる。
【００５２】
各送信部２２ｃのＡＷＧ２２ｂから伸びる光ファイバは、マルチコアインターフェイス１ａの細径光ファイバ２と融着接続またはコネクタ接続により接続される。これにより、送信器２２の各送信部２２ｃは、マルチコアインターフェイス１ａを介して、マルチコアファイバ１０ａの各コア１１とそれぞれ光結合される。
【００５３】
マルチコアインターフェイス１ｂの各細径光ファイバ２は、ＥＤＦＡ２３ａの入力側から伸びる光ファイバと融着接続またはコネクタ接続により接続される。これにより、マルチコア分散補償ファイバ２５の各コアは、マルチコアインターフェイス１ｂを介して、各ＥＤＦＡ２３ａと光結合される。なお、マルチコア分散補償ファイバ２５のコア径は、一般に、通常のマルチコアファイバ１０ａ，１０ｂのコア径よりも小さくされるため、マルチコアインターフェイス１ｂの各細径光ファイバ２のコア径（コア径拡大部１３の拡径後のコア径）も、これに対応して小さくされる。
【００５４】
ＥＤＦＡ２３ａの出力側から伸びる光ファイバは、マルチコアインターフェイス１ｃの細径光ファイバ２と融着接続またはコネクタ接続により接続される。これにより、各ＥＤＦＡ２３ａは、マルチコアインターフェイス１ｃを介して、マルチコアファイバ１０ｂの各コア１１と光結合される。
【００５５】
マルチコアインターフェイス１ｄの各細径光ファイバ２は、ＥＤＦＡ２３ｂの入力側から伸びる光ファイバと融着接続またはコネクタ接続により接続される。これにより、マルチコアファイバ１０ｂの各コア１１は、マルチコアインターフェイス１ｄを介して、各ＥＤＦＡ２３ｂと光結合される。
【００５６】
受信器２４は、ＥＤＦＡ２３ｂから出力された光を波長ごとに分波するＡＷＧ２４ｂと、ＡＷＧ２４ｂで分波された光を受光するｎ個のＰＤ（Photo Diode）２４ａとを有する受信部２４ｃを複数備えている。各受信部２４ｃは、光ファイバ等を介してＥＤＦＡ２３ｂと光学的に接続されている。なお、図２では、図の簡略化のため、受信部２４ｃの数を３つとしているが、受信部２４ｃの数は、マルチコアファイバ１０ａ、１０ｂのコア１１と同数とされる。
【００５７】
マルチコア伝送システム２１では、各ＬＤ２２ａで発光した光は、ＡＷＧ２２ｂで合波され、マルチコアインターフェイス１ａを介してマルチコアファイバ１０ａのコア１１に入射する。マルチコアファイバ１０ａのコアに入射した光は、マルチコアファイバ１０ａ、マルチコア分散補償ファイバ２５を通過し、マルチコアインターフェイス１ｂを介してＥＤＦＡ２３ａに入射し、ＥＤＦＡ２３ａにて増幅される。
【００５８】
ＥＤＦＡ２３ａで増幅された光は、マルチコアインターフェイス１ｃを介してマルチコアファイバ１０ｂのコア１１に入射し、マルチコアファイバ１０ｂを通過し、マルチコアインターフェイス１ｄを介してＥＤＦＡ２３ｂに入射する。ＥＤＦＡ２３ｂに入射した光は、ＥＤＦＡ２３ｂにて増幅され、その増幅された光が、受信器２４の受信部２４ｃに入射する。受信部２４ｃに入射した光は、ＡＷＧ２４ｂにて分波され、各ＰＤ２４ａで受光される。
【００５９】
このマルチコア伝送システム２１では、ＬＤ２２ａとＰＤ２４ａの数をｎ個とし、マルチコアファイバ１０ａ、１０ｂのコア数（つまり送信部２２ｃや受信部２４ｃ、ＥＤＦＡ２３ａ，２３ｂの数）をｍ個とすると、ｎ×ｍチャンネルの光信号を送受信できることとなり、伝送容量を飛躍的に向上させることが可能である。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態に係るマルチコアインターフェイス１では、フェルール３に挿入される細径光ファイバ２の先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部１３を形成している。
【００６１】
これにより、細径光ファイバ２のコア２ａのクラッド２ｂに対する比屈折率差Δｎ２を高く設定し、シングルモード条件を満足させるために細径光ファイバ２のコア径を小さくした場合であっても、コア径拡大部１３にてコア径を拡大して、マルチコアファイバ１０との接続部でのＭＦＤの差を小さくし、ＭＦＤの差に起因する接続損失を低減することが可能となる。
【００６２】
なお、コア径拡大部１３では、コア径が大きくなるために光の閉じ込め効果が小さくなり、曲げ特性（耐マイクロベンド特性）等が劣化してしまうが、本発明においては、このコア径拡大部１３はフェルール３に覆われているため、コア径拡大部１３に曲げが加わったり外部から大きな負荷が加わったりすることはなく、問題にはならない。
【００６３】
また、本実施の形態では、ＴＥＣによりコア径拡大部１３を形成しているため、コア１３を先端に向かって拡径するテーパ状に形成して、細径光ファイバ２の先端部のコア径をマルチコアファイバ１０のコア径と同等の値とし、接続損失をより低減することが可能となる。
【００６４】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
【００６５】
図３に示すマルチコアインターフェイス３１は、基本的に図１のマルチコアインターフェイス１と同じ構成であるが、コア径拡大部１３の構成が異なる。
【００６６】
マルチコアインターフェイス３１では、細径光ファイバ２の先端に、マルチコアファイバ１０のコア径と細径光ファイバ２のコア径との中間のコア径に形成された（つまりマルチコアファイバ１０と細径光ファイバ２の中間のＭＦＤの）中間光ファイバ３２を融着接続してコア径拡大部１３を形成している。なお、ここでは、便宜上細径光ファイバ２と中間光ファイバ３２を別部材のように記載しているが、本発明においては、中間光ファイバ３２を細径光ファイバ２の一部として扱う。
【００６７】
マルチコアインターフェイス３１では、中間光ファイバ３２が、細径光ファイバ２とマルチコアファイバ１０のＭＦＤの差を緩和する役割を果たすので、細径光ファイバ２とマルチコアファイバ１０とを直接接続した場合と比較して、接続損失を低減することが可能である。
【００６８】
さらに、中間光ファイバ３２を細径光ファイバ２に融着接続することにより、細径光ファイバ２のコア２ａに融着接続時の熱が加わって自然にＴＥＣが行われ、細径光ファイバ２の先端部にコア２ａをテーパ状に拡径したテーパ部３３が形成されるので、このテーパ部３３が中間光ファイバ３２と細径光ファイバ２間のＭＦＤの差を緩和して伝送損失をより低減することが可能になる。
【００６９】
なお、マルチコアインターフェイス３１では、中間光ファイバ３２と細径光ファイバ２との接続箇所、中間光ファイバ３２とマルチコアファイバ１０との接続箇所の２箇所で接続損失が発生するため、上述のマルチコアインターフェイス１と比較して接続損失は大きくなる。
【００７０】
よって、上述のＴＥＣによるコア径拡大で十分にＭＦＤの差を小さくできない場合に、補助的に中間光ファイバ３２を併用することが望ましい。この場合、細径光ファイバ２の先端に、マルチコアファイバ１０のコア径と細径光ファイバ２の先端のコア径（つまりＴＥＣによる拡径後のコア径）との中間のコア径に形成された中間光ファイバ３２を融着接続してコア径拡大部１３を形成すればよい。
【００７１】
なお、細径光ファイバ２の先端部のコア径をＴＥＣにより拡径することに加えて、さらに、中間光ファイバ３２の先端部のコア径をＴＥＣにより拡径して、２段階のテーパ形状とすることも可能である。また、細径光ファイバ２の先端部にＴＥＣを行わず、中間光ファイバ３２の先端部のみにＴＥＣを行うことも当然に可能である。
【００７２】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００７３】
例えば、上記実施の形態では、フェルール３の貫通孔４を断面視で円形状に形成したが、これに限らず、図４に示すように、フェルール３の貫通孔４を、断面視で六角形状に形成してもよい。フェルール３の貫通孔４を断面視で六角形状に形成することにより、細径光ファイバ２を整列させやすくすることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ マルチコアインターフェイス
２ 細径光ファイバ
２ａ コア
２ｂ クラッド
２ｃ 被覆層
３ フェルール
４ 貫通孔
５ 凹溝
６ 接着剤
１０ マルチコアファイバ
１１ コア
１２ クラッド
１３ コア径拡大部
１４ マルチコアファイバ用フェルール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコアと該複数のコアの周囲を覆う共通のクラッドとを有し、前記複数のコアが三角格子を形成するよう等間隔に形成されたマルチコアファイバの端部に接続され、前記複数のコアに個別に光を入射する、あるいは前記複数のコアを伝搬する光を個別に取り出すためのマルチコアインターフェイスであって、
１つのコアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、該クラッドを覆う被覆層と、を有し、前記クラッドの外径が、前記マルチコアファイバのコア間隔と等しく形成され、コア径が前記マルチコアファイバのコア径よりも小さく形成された複数の細径光ファイバと、
該複数の細径光ファイバを挿入する貫通孔が形成されたフェルールと、
を有し、
前記複数の細径光ファイバの先端部の前記被覆層を除去すると共に、当該被覆層を除去した前記複数の細径光ファイバの先端部を束ねて前記フェルールの前記貫通孔に挿入し、束ねた前記複数の細径光ファイバの端面と、前記フェルールの端面とを一致させ、前記複数の細径光ファイバを前記フェルールに固定して構成され、
かつ、前記フェルールに挿入される前記細径光ファイバの先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部を形成した
ことを特徴とするマルチコアインターフェイス。
【請求項２】
前記コア径拡大部は、前記細径光ファイバの先端部を加熱処理することにより形成され、先端に向かって拡径するテーパ状に形成される
請求項１記載のマルチコアインターフェイス。
【請求項３】
前記コア径拡大部は、前記細径光ファイバの先端に、前記マルチコアファイバのコア径と前記細径光ファイバの先端のコア径との中間のコア径に形成された中間光ファイバを融着接続して形成される
請求項１または２記載のマルチコアインターフェイス。
【請求項４】
前記細径光ファイバは、コアのクラッドに対する比屈折率差が０．４％より大きい
請求項１〜３いずれかに記載のマルチコアインターフェイス。
【請求項１】
複数のコアと該複数のコアの周囲を覆う共通のクラッドとを有し、前記複数のコアが三角格子を形成するよう等間隔に形成されたマルチコアファイバの端部に接続され、前記複数のコアに個別に光を入射する、あるいは前記複数のコアを伝搬する光を個別に取り出すためのマルチコアインターフェイスであって、
１つのコアと、該コアの周囲を覆うクラッドと、該クラッドを覆う被覆層と、を有し、前記クラッドの外径が、前記マルチコアファイバのコア間隔と等しく形成され、コア径が前記マルチコアファイバのコア径よりも小さく形成された複数の細径光ファイバと、
該複数の細径光ファイバを挿入する貫通孔が形成されたフェルールと、
を有し、
前記複数の細径光ファイバの先端部の前記被覆層を除去すると共に、当該被覆層を除去した前記複数の細径光ファイバの先端部を束ねて前記フェルールの前記貫通孔に挿入し、束ねた前記複数の細径光ファイバの端面と、前記フェルールの端面とを一致させ、前記複数の細径光ファイバを前記フェルールに固定して構成され、
かつ、前記フェルールに挿入される前記細径光ファイバの先端部に、コア径を拡大したコア径拡大部を形成した
ことを特徴とするマルチコアインターフェイス。
【請求項２】
前記コア径拡大部は、前記細径光ファイバの先端部を加熱処理することにより形成され、先端に向かって拡径するテーパ状に形成される
請求項１記載のマルチコアインターフェイス。
【請求項３】
前記コア径拡大部は、前記細径光ファイバの先端に、前記マルチコアファイバのコア径と前記細径光ファイバの先端のコア径との中間のコア径に形成された中間光ファイバを融着接続して形成される
請求項１または２記載のマルチコアインターフェイス。
【請求項４】
前記細径光ファイバは、コアのクラッドに対する比屈折率差が０．４％より大きい
請求項１〜３いずれかに記載のマルチコアインターフェイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−９７２４１（Ｐ２０１３−９７２４１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１０９５（Ｐ２０１１−２４１０９５）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／革新的光ファイバ技術の研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２２年度、独立行政法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／革新的光ファイバ技術の研究開発」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]