マルチコアファイバ
【課題】 コア間のクロストークを低減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】 マルチコアファイバ１は、複数のコア要素１０と、それぞれのコア要素１０の外周面を囲むクラッド２０と、を備え、それぞれのコア要素１０は、コア１１と、コア１１の外周面を囲む第１クラッド１２と、第１クラッド１２の外周面を囲む第２クラッド１３と、を有し、コア１１の屈折率をｎ１とし、第１クラッド１２の屈折率をｎ２とし、第２クラッド１３の屈折率をｎ３とし、クラッド２０の屈折率をｎ４とする場合、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
の全てを満たすことを特徴とする。
【解決手段】 マルチコアファイバ１は、複数のコア要素１０と、それぞれのコア要素１０の外周面を囲むクラッド２０と、を備え、それぞれのコア要素１０は、コア１１と、コア１１の外周面を囲む第１クラッド１２と、第１クラッド１２の外周面を囲む第２クラッド１３と、を有し、コア１１の屈折率をｎ１とし、第１クラッド１２の屈折率をｎ２とし、第２クラッド１３の屈折率をｎ３とし、クラッド２０の屈折率をｎ４とする場合、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
の全てを満たすことを特徴とする。
【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に関し、特に、クロストークを低減することができるマルチコアファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般に普及している光ファイバ通信システムに用いられる光ファイバは、１本のコアの外周がクラッドにより囲まれた構造をしており、このコア内を光信号が伝搬することで情報が伝送される。そして、近年光ファイバ通信システムの普及に伴い、伝送される情報量が飛躍的に増大している。このような伝送される情報量の増大に伴い、光ファイバ通信システムにおいては、数十本から数百本といった多数の光ファイバが用いられることで、大容量の長距離光通信が行われている。
【０００３】
こうした光ファイバ通信システムにおける光ファイバの数を低減させるため、複数のコアの外周が１つのクラッドにより囲まれたマルチコアファイバを用いて、それぞれのコアを伝搬する光により、複数の信号を伝送させることが知られている。
【０００４】
下記特許文献１には、このようなマルチコアファイバの一例が記載されている。このマルチコアファイバにおいては、１つのクラッド内に複数のコアが配置されている。そして、それぞれのコア同士のクロストークを低減するために、それぞれのコアの伝搬定数は、互いに異なるものとされ、このためにそれぞれのコアの屈折率が互いに異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１０／０３８８６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、マルチコアファイバが使用される用途によっては、コアの伝搬定数が異ならない方が良い場合もあり、コアの伝搬定数が異ならない場合においても、コア間のクロストークを低減することができるマルチコアファイバが求められている。
【０００７】
そこで、本発明は、コア間のクロストークを低減することができるマルチコアファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のマルチコアファイバは、複数のコア要素と、それぞれの前記コア要素の外周面を囲むクラッドと、を備え、それぞれの前記コア要素は、コアと、前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外周面を囲む第２クラッドと、を有し、前記コアの屈折率をｎ１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ３とし、前記クラッドの屈折率をｎ４とする場合、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
の全てを満たすことを特徴とするものである。
【０００９】
このようなマルチコアファイバにおいては、それぞれのコア要素において、コアが、コアの屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する第１クラッドに囲まれているため、コアを光が伝播することができる。そして、第１クラッドは、第１クラッドの屈折率ｎ２よりも小さい屈折率ｎ３を有する第２クラッドに囲まれおり、それぞれのコア要素がトレンチ構造を有しているため、コアを伝播する光は、コアにより強く閉じ込められる。また、第２クラッドの屈折率ｎ３が第１クラッドの屈折率ｎ２よりも低くされているため、光はコアと第１クラッドの領域により強く閉じこめられる。従って、それぞれのコアを伝播する光がコア要素の外に漏れることが抑制される。このため、このようなマルチコアファイバによれば、コア間のクロストークを低減することができる。
【００１０】
また、前記コアの半径をｒ１とし、前記第１クラッドの外周の半径をｒ２とする場合に、
２．０≦ｒ２／ｒ１≦２．６
を満たすことが好ましい。
【００１１】
コアと第１クラッドが、ｒ２／ｒ１が２．０以上であることにより、第１クラッドにかかる基本モードのパワー比率を小さく抑えることができ、モードフィールド径や波長分散といった特性の変動を小さく抑えることができる。従って、モードフィールド径や実効コア断面積を大きくしたままクロストークの低減をより改善することができる。また、ｒ２／ｒ１が２．６以下であることにより、コア要素の直径を小さくすることができ、互いに隣り合うコアの中心間距離を小さくすることができる。
【００１２】
なお、本明細書における有効数字は、一般的な規格の考え方に準じるものであり、記載された数値よりも一桁小さい位の数が四捨五入される場合に、記載された数と等しくなる場合を含む。例えば、上記の様に２．０以上とされる場合、１．９５を含み、２．６以下とされる場合、２．６４を含む。
【００１３】
また、上記マルチコアファイバにおいて、互いに隣り合う前記コア要素の第２クラッドの外周面同士の距離をｗとする場合に、ｗは、５μｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
このようなマルチコアファイバによれば、それぞれのコア間のクロストークをより低減することができる。
【００１５】
さらに、上記マルチコアファイバにおいて、互いに隣り合う前記コア要素の前記コア同士の中心間の距離をΛとする場合に、
０．１８≦ｗ／Λ≦０．４７
を満たすことが好ましい。
【００１６】
このようなマルチコアファイバによれば、それぞれのコア間のクロストークをさらに低減することができる。
【００１７】
また、上記マルチコアファイバにおいて、前記第１クラッドの外周の半径をｒ２とし、前記前記コアを波長が１５５０ｎｍの光が伝播する場合におけるモードフィールド径をＭＦＤとする場合に、
０．８９≦ｒ２／ＭＦＤ≦１．１８
を満たすことが好ましい。
【００１８】
第１クラッドの径とモードフィールド径の関係において、ｒ２／ＭＦＤが０．８９以上であることにより、第１クラッドにかかる基本モードのパワー比率を小さく抑えることができ、モードフィールド径や波長分散といった特性の変動を小さく抑えることができる。従って、モードフィールド径や実効コア断面積を大きくしたままクロストークの低減をより改善することができる。また、ｒ２／ＭＦＤが１．１８以下であることにより、コア要素の直径を小さくすることができ、互いに隣り合うコアの中心間距離を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、コア間のクロストークを低減することができるマルチコアファイバが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。
【図２】図２は、マルチコアファイバにおける第１クラッドの屈折率の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るマルチコアファイバの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。具体的には、図１の（Ａ）は、本実施形態のマルチコアファイバの長さ方向に垂直な断面における構造の様子を示す図であり、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）のＢ−Ｂ線における屈折率分布を示す図である。
【００２３】
図１の（Ａ）に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数のコア要素１０と、複数のコア要素１０全体を包囲すると共にそれぞれのコア要素１０の間を埋めて、それぞれのコア要素１０の外周面を囲むクラッド２０と、クラッド２０の外周面を被覆する内側保護層３１と、内側保護層３１の外周面を被覆する外側保護層３２と、を備える。
【００２４】
それぞれのコア要素１０は、コア１１と、コア１１の外周面を囲む第１クラッド１２と、第１クラッド１２の外周面を囲む第２クラッド１３とを有している。本実施形態においては、各コア要素１０において、それぞれのコア１１（半径ｒ１）の直径は互いに等しく、それぞれの第１クラッド１２（外周の半径ｒ２）の外径は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１３（外周の半径ｒ３）の外径は互いに等しくされている。従って、それぞれの第１クラッド１２の厚さは、互いに等しく、さらに、それぞれの第２クラッド１３の厚さは互いに等しくされている。また、マルチコアファイバ１を構成するそれぞれの部材の大きさは、特に限定されるわけではないが、本実施形態においては、コア１１の直径（２ｒ１）は、８．２μｍとされ、第１クラッド１２の外径（２ｒ２）は、１９μｍとされ、第２クラッド１３の外径（２ｒ３）は、２７μｍとされ、クラッド２０の直径は、１５０μｍとされ、内側保護層３１の外径は、２２０μｍとされ、外側保護層３２の外径は、２７０μｍとされる。
【００２５】
本実施形態においては、コア１１の直径、及び、第１クラッド１３の外径が上記のようにされており、コア１１の半径ｒ１、第１クラッド１２の外周の半径ｒ２は、
２．０＜ｒ２／ｒ１＜２．６
を満たしている。
【００２６】
また、図１の（Ｂ）に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ２は、コア１１の屈折率ｎ１よりも低くされ、第２クラッド１３の屈折率ｎ３は、第１クラッド１２の屈折率ｎ２よりも更に低くされている。さらに、クラッド２０の屈折率ｎ４は、第１クラッド１２の屈折率ｎ２と第２クラッド１３の屈折率ｎ２との間の屈折率とされている。別言すれば、それぞれの屈折率ｎ１〜ｎ４は、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
を全て満たしている。このように、それぞれのコア要素１０を屈折率から見る場合に、第２クラッド１３は溝状とされており、このため、コア要素１０は、トレンチ構造を有している。
【００２７】
なお、光ファイバの導波特性は、上記の屈折率に基づくクラッド２０の屈折率に対する比屈折率差Δで規定される。ｉ＝１、２、３としたとき、ｎｉの屈折率を有する層のクラッド２０に対する比屈折率差Δｉは、以下の式で定義される。
【数１】
【００２８】
なお、図１の（Ｂ）においては、内側保護層３１、及び、外側保護層３２の屈折率については省略している。
【００２９】
このように第２クラッド１３の屈折率ｎ３が、第１クラッド１２の屈折率ｎ２及びクラッド２０の屈折率ｎ４よりも小さくされることで、コア１１への光の閉じ込め効果が大きくなり、コア１１を伝播する光がコア要素１０から漏えいすることを防止することができる。そして、屈折率の低い第２クラッド１３及びクラッド２０が障壁となり、互いに隣り合うコア１１同士のクロストークを防止することができる。
【００３０】
コア１１の比屈折率差Δ１は、特性として有するべきモードフィールド径ＭＦＤに応じて規定される。第１クラッド１２のクラッド２０に対する比屈折率差Δ２は、ほぼゼロであることが多いが、波長分散特性の調整のために正負の値に適時設定される。
【００３１】
従って、上記屈折率ｎ１〜ｎ４については、上記式を全て満たす限りにおいて、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、図１の（Ｂ）に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ２が、コア１１の屈折率ｎ１とクラッド２０の屈折率ｎ４との間に設定されている。つまり、第１クラッド１２の屈折率ｎ２、クラッド２０の屈折率ｎ４は、
ｎ２＞ｎ４
を満たしている。
【００３２】
また、トレンチ型のコア要素１０においては、上記の様に、コア１１の半径ｒ１、第１クラッド１２の外周の半径ｒ２が、
２．０＜ｒ２／ｒ１＜２．６
を満たすことが好ましい。コア１１及び第１クラッド１２において、ｒ２／ｒ１が２．０以上であることにより、第１クラッド１２にかかる基本モードのパワー比率を小さく抑えることができ、モードフィールド径ＭＦＤや波長分散といった特性の変動を小さく抑えることができる。従って、モードフィールド径ＭＦＤや実効コア断面積Ａeffを大きくしたままクロストークの低減をより改善することができる。また、ｒ２／ｒ１が２．６以下であることにより、コア要素１０の直径を小さくすることができ、互いに隣り合うコア１１の中心間距離Λを小さくすることができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、それぞれのコア要素１０におけるコア１１の屈折率ｎ１は、互いに等しくされており、それぞれのコア要素１０における第１クラッド１２の屈折率ｎ２は互いに等しくされており、それぞれのコア要素１０における第２クラッド１３の屈折率ｎ３は互いに等しくされている。
【００３４】
また、本実施形態は、図１に示すように、コア要素１０が７つの場合のマルチコアファイバであり、クラッド２０の中心に１つのコア要素が配置され、このコア要素１０のコア１１の中心と、クラッド２０の中心とが一致している。そして、この中心に配置されたコア要素１０を取り囲むようにして、残りのコア要素１０がクラッド２０の外周側に配置されている。このクラッド２０の外周側に配置されたそれぞれのコア要素１０は、それぞれのコア１１の中心が略同心円状に配置されており、それぞれのコア１１の中心同士の間隔が、互いに等しくされている。さらに、クラッド２０の中心に配置されたコア要素１０のコア１１の中心と、クラッド２０の外周側に配置されたそれぞれのコア要素１０のコア１１の中心との間隔と、クラッド２０の外周側に配置されたそれぞれのコア要素１０のコア１１の中心同士の間隔とは、互いに略等しくされている。こうして、互いに隣り合うコア要素１０のコア１１の中心間隔は、全て等しくされている。このため、互いに隣り合うコア要素１０における第２クラッド１３の外周面の間隔も全て等しくされている。
【００３５】
そして、互いに隣り合うコア１１の中心間の距離をΛとする場合、距離Λは、３０μｍ以上とされることがクロストークを低減させる観点から好ましく、５０μｍ以下とされることが、クラッド２０の細径化の観点からより好ましい。さらに、互いに隣り合う第２クラッド１３の外周面同士の距離をｗとする場合に、距離ｗは、使用波長よりも大きくされることが、互いに隣り合うコア１１同士のクロストークを低減させる観点から好ましく、使用波長の３倍以上であることが、このクロストークをより低減させることができることから好ましい。そして、距離ｗが５μｍ以上であれば、長波長の通信波長として通常使用する１５００ｎｍ帯の波長に対して、３倍以上の距離となるため、通常の通信において、十分クロストークを低減できるため好ましい。
【００３６】
そして、距離Λと距離ｗは、
０．１８≦ｗ／Λ≦０．４７
を満たすことがクロストークをより低減させることができるため好ましい。
【００３７】
上述のように本実施形態においては、各コア要素１０において、それぞれのコア１１の直径は互いに等しく、それぞれの第１クラッド１２の外径は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１３の外径は互いに等しくされているが、第１クラッド１２の厚さや、第２クラッド１３の厚さが調整されても良い。
【００３８】
このようなマルチコアファイバ１においては、それぞれのコア１１に光が入力されると、それらの光がそれぞれのコア１１を伝播する。このとき、コア１１を伝播する光は、コア１１の外周面から外側に僅かな広がりを持って伝播し、所定のモードフィールド径ＭＦＤとされる。そして、このモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッド１２の半径ｒ２は、コア１１を伝播する光の波長が１５５０ｎｍである場合に、
０．８９≦ｒ２／ＭＦＤ≦１．８８
を満たすことが好ましい。第１クラッドの径とモードフィールド径との件径において、ｒ２／ＭＦＤが０．８９以上であることにより、第１クラッド１２にかかる基本モードのパワー比率を小さく抑えることができ、モードフィールド径ＭＤＦや波長分散といった特性の変動を小さく抑えることができる。従って、モードフィールド径ＭＦＤや実効コア断面積Ａeffを大きくしたままクロストークの低減をより改善することができる。また、ｒ２／ＭＦＤが１．１８以下であることにより、コア要素１０の直径を小さくすることができ、互いに隣り合うコアの中心間距離を小さくすることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、それぞれのコア要素１０において、コア１１が、コア１１の屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する第１クラッド１２に囲まれているため、コア１１を光が伝播することができる。そして、第１クラッド１２は、第１クラッド１２の屈折率ｎ２よりも小さい屈折率ｎ３を有する第２クラッド１３に囲まれているため、コア１１を伝播する光は、コア１１により強く閉じ込められる。また、クラッド２０の屈折率ｎ４がコア１１の屈折率ｎ１よりも低くされているため、光はクラッド２０側よりもコア１１に引き寄せられる。従って、それぞれのコア１１を伝播する光がコア要素１０の外に漏れることが抑制される。このため、このようなマルチコアファイバ１によれば、コア１１間のクロストークを低減することができる。
【００４０】
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４１】
例えば、上記実施形態においては、図１（Ｂ）に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ２が、コア１１の屈折率ｎ１とクラッド２０の屈折率ｎ４との間に設定されるものとしたが、本発明は、これに限らない。図２は、マルチコアファイバ１における第１クラッド１２の屈折率の変形例を示す図である。図２に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ２が、クラッド２０の屈折率ｎ４と第２クラッド１３の屈折率ｎ３との間に設定されても良い。つまり、第１クラッド１２の屈折率ｎ２、クラッド２０の屈折率ｎ４は、
ｎ２＜ｎ４
を満たしていても良い。なお、図２において、１１はコア１１に対応する位置を示し、１２は第１クラッド１２に対応する位置を示し、１３は第２クラッド１３に対応する位置を示し、２０はクラッド２０に対応する位置を示す。
【００４２】
また、特に図示しないが、第１クラッド１２の屈折率ｎ２と、クラッド２０の屈折率ｎ４とが、等しくされても良い。つまり、第１クラッド１２の屈折率ｎ２、クラッド２０の屈折率ｎ４は、
ｎ２＝ｎ４
を満たしていても良い。
【００４３】
また、上記実施形態においては、コア要素１０の数を７つとしたが、本発明はこれに限らず、コア要素１０は、複数であれば７つ以下でも良く、７つ以上でも良い。例えば、コア要素が３つでも良く、或いは、上述のように図１におけるクラッド２０の外周側に配置されたコア要素１０の更に外周側に１２個個のコア要素１０を配置して、１９個のコア要素がそれぞれ三角格子状に配置されも良い。さらに、コア要素１０が、例えば、４行×５列という具合に整列された格子状に配置されても良く、その他の配列で配置されても良い。
【００４４】
また上記実施形態においては、互いに隣り合うコア要素１０におけるコア１１の直径（半径ｒ１）や屈折率ｎ１が互いに等しくされているが、本発明はこれに限らず、互いに隣り合うコア要素１０におけるコア１１の直径（半径ｒ１）及び屈折率ｎ１の少なくとも一方が、互いに異なるようにすることとしても良い。この場合、クロストークをより低減することができる。
【００４５】
同様に、上記実施形態においては、互いに隣り合うコア要素１０における第１クラッド１２の外径ｒ２や屈折率ｎ２、及び、第２クラッド１３の外径ｒ３や屈折率ｎ３が互いに等しくされているが、本発明はこれに限らず、互いに隣り合うコア要素１０における第１クラッド１２の外径ｒ２や屈折率ｎ２、及び、第２クラッド１３の外径ｒ３や屈折率ｎ３のいずれかが、互いに異なるようにすることとしても良い。この場合においても、クロストークをより低減することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【００４７】
（実施例１）
上記実施形態と同様の構造のマルチコアファイバを想定して、シミュレーションを行った。このシミュレーションにおいて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１を４．１μｍとし、第１クラッドの外周の半径ｒ２を９．５９μｍとし、第２クラッドの外周の半径ｒ３を１３．２８μｍとした。従って、コアの半径ｒ１と第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ１／ｒ２は、２．３４となる。また、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１を０．３６％とし、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２を０．００％とし、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３を−０．７０％とした。さらに互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λを４０μｍとし、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを１３．４４μｍとした。従って、距離ｗと距離Λとの比ｗ／Λは、０．３４となる。これら条件を表１に示す。
【００４８】
次に、想定したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。これらシミュレーションの結果を表２に示す。
【００４９】
（比較例１）
半径ｒ１が４．０μｍで、クラッドに対する比屈折率差Δ１が０．４であること以外は実施例１と同様のコアが、実施例１と同様に、実施例１と同様のクラッドに配置され、第１クラッド、及び、第２クラッドが配されないマルチコアファイバを想定した。この条件を表１に示す。
【００５０】
次に、実施例１と同様にして、想定したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。これらシミュレーションの結果を表２に示す。
【００５１】
表２に示すように、クラッドの中心に配置されたコア、及び、クラッドの外周側に配置されたコアについて、実施例１のマルチコアファイバと比較例１のマルチコアファイバとでは、カットオフ波長λｃに差が生じなかった。また、波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍのそれぞれの場合において、実施例１のマルチコアファイバと比較例１のマルチコアファイバとでは、モードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffに殆ど差が生じなかった。また、マルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量について、本発明による実施例１のマルチコアファイバは、−２０ｄＢ以下となる良好な結果となったが、従来技術によるマルチコアファイバは、−１４ｄＢとなり、クロストークが大きい結果となった。
【００５２】
（実施例２）
実施例１で想定したマルチコアファイバの条件と同様の条件となるようにして、マルチコアファイバを作製し、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３を測定した。そして、その測定結果に基づいて、コアの半径ｒ１と第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ１／ｒ２を求めた。また、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３を測定した。さらに互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを測定し、距離ｗと距離Λとの比ｗ／Λを求めた。この結果を表１に示す。
【００５３】
表１に示すように、作製したマルチコアファイバにおいては、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３、及び、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗが、実施例１で設定した条件と僅かに異なった。
【００５４】
次に、作製したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃを測定した。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合おいて、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffを測定した。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００５５】
表２に示すように、クラッドの中心に配置されたコア、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、実施例１のシミュレーション結果と同様の結果となった。また、波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍにおけるモードフィールド径及び実効コア断面積は、実施例１のシミュレーション結果と殆ど変わらない結果となった。さらに、マルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量は、実施例１のシミュレーション結果と、同様の結果となった。
【００５６】
（比較例２）
比較例１で想定したマルチコアファイバの条件と同様の条件となるようにして、マルチコアファイバを作製し、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、互いに隣り合うコアの中心間の距離Λを測定した。その結果を表１に示す。
【００５７】
次に、作製したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃを測定した。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffを測定した。さらに、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００５８】
表２に示すように、作製したマルチコアファイバにおいても、クラッドの中心に配置されたコア、及び、クラッドの外周側に配置されたコアについて、実施例２のマルチコアファイバと比較例２のマルチコアファイバとでは、カットオフ波長λｃに差が生じなかった。また、波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍのそれぞれの場合において、実施例２のマルチコアファイバと比較例２のマルチコアファイバとでは、モードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffに殆ど差が生じなかった。また、マルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量について、本発明による実施例２のマルチコアファイバは、−２０ｄＢ以下となる良好な結果となったが、従来技術によるマルチコアファイバは、−１４ｄＢとなり、クロストークが大きい結果となった。
【００５９】
（実施例３）
実施例２で作製したマルチコアファイバに対して、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗが小さくなるようにして、マルチコアファイバを作製した。そして、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３を測定した。そして、その測定結果に基づいて、コアの半径ｒ１と第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ１／ｒ２を求めた。また、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３を測定した。さらに、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを測定し、距離ｗと距離Λとの比ｗ／Λを求めた。この結果を表１に示す。
【００６０】
表１に示すように、作製したマルチコアファイバにおいては、コアの半径ｒ１は、実施例２のマルチコアファイバのコアの半径ｒ１と同様の大きさになり、第１クラッドの屈折率Δ２も実施例２における第１クラッドの屈折率Δ２と同じになったが、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３は、実施例２と若干異なる値となった。また、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗは、表１に示す結果となった。
【００６１】
次に、作製したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃを測定した。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffを測定した。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００６２】
表２に示すように、実施例３で作製したマルチコアファイバにおいては、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、実施例２と同様の値となったが、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、１３９０nｍと実施例２のマルチコアファイバよりも大きな値となった。これは、距離ｗを小さくすることで、クラッドの外周側に配置されたコア要素の第２クラッドによる壁ができ、クラッドの中心に配置されたコア要素から高次モードが逃げづらくなったためと考えられる。また、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffは、実施例２の測定結果よりも大きな値となった。そして、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量は、−２５ｄＢとなり良好な結果であったが、実施例２の測定結果よりも大きい結果となった。
【００６３】
（実施例４）
互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λを実施例３で作製したマルチコアファイバと同様にすると共に、第１クラッド、第２クラッドの厚さを調整することで、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗが小さくなるようにして、マルチコアファイバを作製した。そして、作製したマルチコアファイバのコアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３を測定した。そして、その測定結果に基づいて、コアの半径ｒ１と第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ１／ｒ２を求めた。また、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３を測定した。さらに、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを測定し、距離ｗと距離Λとの比ｗ／Λを求めた。この結果を表１に示す。
【００６４】
表１に示すように、作製したマルチコアファイバにおいては、第１クラッドの屈折率Δ２は、実施例３における第１クラッドの屈折率Δ２と同じ屈折率になったが、コアの半径ｒ１、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３は、実施例３と若干異なる値となった。また、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３、及び、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗは、表１に示す結果となった。
【００６５】
次に、作製したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃを測定した。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合おいて、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffを測定した。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００６６】
表２に示すように、本実施例で作製したマルチコアファイバにおいては、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、実施例３と然程変わらない値となったが、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、１５３０ｎｍと実施例３のマルチコアファイバよりも更に大きな値となった。これは、実施例３よりも更に距離ｗを小さくすることで、クラッドの中心に配置されたコア要素から高次モードが更に逃げづらくなったためと考えられる。また、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffは、実施例２の測定結果よりも若干小さな値となった。これは、第１クラッド及び第２クラッドの厚さが実施例３のマルチコアファイバよりも大きくなり、コアに光を閉じ込める力が強くなったためと考えられる。また、１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量は、−２４ｄＢとなり良好な結果であったが、実施例３の測定結果よりも若干大きい結果となった。
【００６７】
（実施例５）
第１クラッド、第２クラッドの厚さを調整すると共に、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λを実施例４で作製したマルチコアファイバの距離Λよりも小さくすることで、実施例４で作製したマルチコアファイバの距離ｗよりも、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗが小さくなるマルチコアファイバを想定してシミュレーションを行った。また、中心コアにおいても、１３００ｎｍ帯でのシングルモード伝送が保証できるように、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長となるような設計を行った。このとき想定したマルチコアファイバの条件を表１に示す。
【００６８】
表１に示すように、想定したマルチコアファイバにおいては、コアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３を、及び、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを、実施例４のマルチコアファイバと若干異なる値とした。この距離ｗは、実施例４のマルチコアファイバの距離ｗよりも小さい値とした。また、第１クラッドの屈折率Δ２は、実施例４における第１クラッドの屈折率Δ２と同じ屈折率としたが、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３は、実施例４のマルチコアファイバと若干異なる値とした。
【００６９】
次に、想定したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。これらシミュレーションの結果を表２に示す。
【００７０】
表２に示すように、本実施例で想定したマルチコアファイバにおいては、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃが１２６０ｎｍとなり、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃが１１７０ｎｍとなった。こうして、それぞれ実施例４のマルチコアファイバよりも小さな値となり、全てのコアにおいて１３００ｎｍ帯での伝送を保証できる特性を有することができた。また、カットオフ波長が短くなるとマクロベンド損失が劣化し、実用が難しい光ファイバになる傾向があるが、本発明のようにトレンチ構造を有することにより、短いカットオフ波長でも実用的な曲げ損失を確保することが出来る。また、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffは、実施例２の測定結果よりも若干小さな値となった。また、想定したマルチファイバコアを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量は、−２０ｄＢとなり良好な結果であったが、実施例４の測定結果よりも若干大きい結果となった。
【００７１】
以下に表１を示す。表１においては、想定したマルチコアの各部位の大きさや屈折率の条件や、作製したマルチコアの各部位の大きさの測定結果が示されている。
【表１】
【００７２】
以下に表２を示す。表２においては、想定したマルチコアファイバのシュミレーションした結果や、作製したマルチコアファイバの測定結果が示されている。
【表２】
【００７３】
（実施例６）
次に海底ケーブルの様な長距離伝送用の光ファイバとして用いることができるマルチコアファイバを想定して、シミュレーションを行った。このような光ファイバにおいては、光の波長が１５５０ｎｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが１１０μｍ２程度であるため、これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、第１クラッドの外周の半径ｒ２、第２クラッドの外周の半径ｒ３、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを複数想定し、それぞれ条件によるマルチコアファイバを６−１から６−７９とした。そして、想定したマルチファイバコアを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をそれぞれ求めた。
【００７４】
この結果を表３に示す。
【表３】
表３に示すように、想定した何れのマルチコアファイバにおいても、クロストークは−２０ｄＢより小さく、良好な結果となった。
【００７５】
（実施例７〜実施例１０）
次に、上記実施形態と同じ構造を有し、実施例６よりも、実効コア断面積Ａｅｆｆが大きい光ファイバを想定した。具体的には、光の波長が１.５５μｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが１３０μｍ２であるマルチコアファイバを複数想定し、これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、第１クラッドの外周の半径ｒ２、第２クラッドの外周の半径ｒ３、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗをそれぞれ想定した。
【００７６】
これら条件を表４に示す。
【表４】
【００７７】
表４に示すように、想定した実施例７〜１０のそれぞれのマルチコアファイバにおいて、実施例７〜１０へとコアの半径ｒ１が大きくなるようにした。ただし、（ｒ１／ｒ２）が互いに同じになるように、ｒ２を調整した。また、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λをそれぞれ等しくして、実施例７〜１０へと順に距離ｗが大きくなるようにし、ｗ／Λは、実施例７〜１０へと順に大きくなるようにした。
【００７８】
（比較例３、比較例４）
次に、第１クラッド、及び、第２クラッドが配されず、実施例７〜１０で想定したマルチコアファイバと光の波長が１.５５μｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが同じマルチコアファイバを想定した。これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λをそれぞれ想定した。これら条件を上記表４に示す。
【００７９】
表４に示すように、比較例３のマルチコアファイバにおけるコアの半径ｒ１は、実施例７〜１０におけるマルチコアファイバのコアの半径ｒ１よりも大きくなるようにし、さらに、比較例３のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１は、実施例７〜１０のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１よりも大きな値となるようにした。さらに、互いに隣り合うコアの中心間距離Λを、実施例７〜１０と同様にした。また、比較例４のマルチコアファイバにおけるコアの半径ｒ１は、比較例３におけるマルチコアファイバのコアの半径ｒ１よりも大きくなるようにし、さらに、比較例４のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１は、比較例３のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１よりも大きな値となるようにした。
【００８０】
次に、想定した実施例７〜１０、及び、比較例３、４のマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤをシミュレーションし、この結果から、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）を求めた。さらに、実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。
【００８１】
これらシミュレーションの結果を表５に示す。
【表５】
【００８２】
表５に示すように、実効コア断面積Ａeffが大きい場合においても、実勢例７〜１０のマルチコアファイバによれば、比較例３、４のマルチコアファイバよりも、クロストークを低減することができる結果となった。さらに、（ｒ２／ＭＦＤ）が小さいほどクロストークが低減される結果となり、特に実施例７の様に、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）が０．９より小さくなると、極めてクロストークを低減できる結果となった。
【００８３】
（実施例１１〜実施例１４）
次に、上記実施形態のマルチコアファイバと同じ構造を有し、実施例７〜１０よりも、実効コア断面積Ａｅｆｆが大きい光ファイバを想定した。具体的には、光の波長が１５．５μｍにおける実効コア断面積Ａeffが１５０μｍ２であるマルチコアファイバを複数想定し、これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、第１クラッドの外周の半径ｒ２、第２クラッドの外周の半径ｒ３、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗをそれぞれ想定した。
【００８４】
これら条件を表６に示す。
【表６】
【００８５】
表６に示すように、想定した実施例１１〜１４のそれぞれのマルチコアファイバにおいて、実施例１１〜１４へとコアの半径ｒ１が大きくなるようにした。ただし、想定した実施例１１〜１４のそれぞれの光ファイバにおいて、（ｒ１／ｒ２）が実施例７〜１０のマルチコアファイバの（ｒ１／ｒ２）と同じになるように、第１クラッドの外周の半径ｒ２を調整した。また、それぞれの実施例１１〜１４のマルチコアファイバにおける互いに隣り合うコアの中心間の距離Λを、実施例７〜１０の距離Λと等しくして、実施例１１〜１４へと順に距離ｗが大きくなるようにし、ｗ／Λが、実施例１１〜１４へと順に大きくなるようにした。
【００８６】
（比較例５、比較例６）
次に、第１クラッド、及び、第２クラッドが配されず、実施例１１〜１４で想定したマルチコアファイバと、光の波長が１５．５μｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが同じマルチコアファイバを想定した。これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λをそれぞれ想定した。これら条件を表６に示す。
【００８７】
表６に示すように、比較例５のマルチコアファイバにおけるコアの半径ｒ１は、実施例７〜１０におけるマルチコアファイバのコアの半径ｒ１よりも大きくなるようにし、さらに、比較例５のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１は、実施例７〜１０のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１よりも大きな値となるようにした。さらに、互いに隣り合うコアの中心間距離Λを、実施例１１〜１４と同様にした。また、比較例６のマルチコアファイバにおけるコアの半径ｒ１は、比較例５におけるマルチコアファイバのコアの半径ｒ１よりも大きくなるようにし、さらに、比較例６のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１は、比較例５のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１よりも大きな値となるようにした。
【００８８】
次に、想定した実施例１１〜１４、及び、比較例５、６のマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤをシミュレーションし、この結果から、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）を求めた。さらに、実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。
【００８９】
これらシミュレーションの結果を表７に示す。
【表７】
【００９０】
表７に示すように、実効コア断面積Ａeffが実施例７〜１１よりも大きい場合においても、実勢例１１〜１４のマルチコアファイバによれば、比較例５、６のマルチコアファイバよりも、クロストークを低減することができる結果となった。さらに、（ｒ２／ＭＦＤ）が小さいほどクロストークが低減される結果となった。
【００９１】
（実施例１５〜実施例１９）
次に、上記実施形態のマルチコアファイバと同じ構造を有し、第２クラッドの比屈折率差Δ３が、実施例１〜５のマルチコアファイバにおける第２クラッドの比屈折率差Δ３よりも、さらに小さいマルチコアファイバを想定した。
【００９２】
実施例１５、実施例１７、実施例１９のマルチコアファイバは、コアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、コアの比屈折率差Δ１、及び、第１クラッドの屈折率Δ２、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λが、実施例４のマルチコアファイバのそれぞれの値と同様となるようにした。そして、実施例１５のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３よりも小さくなるようにした。つまり、実施例１５のマルチコアファイバは、屈折率が低くトレンチ部となっている第２クラッドの厚さが、実施例４のマルチコアファイバよりも薄い形状とした。また、実施例１７のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１５のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさになるようにした。また、実施例１９のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１７のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさになるようにした。従って、実施例１７、及び、実施例１９のマルチコアファイバも、実施例１５のマルチコアファイバと同様に、第２クラッドの厚さが、実施例４のマルチコアファイバよりも薄い形状とした。
【００９３】
また、実施例１６、実施例１８のマルチコアファイバは、コアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、コアの比屈折率差Δ１、及び、第１クラッドの屈折率Δ２、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λが、実施例３のマルチコアファイバのそれぞれの値と同様となるようにした。そして、実施例１６のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例３のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３よりも小さくなるようにした。つまり、実施例１６のマルチコアファイバは、屈折率が低くトレンチ部となっている第２クラッドの厚さが、実施例３のマルチコアファイバよりも薄い形状とした。また、実施例１８のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例３のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１６のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさになるようにした。従って、実施例１８のマルチコアファイバも、実施例１６のマルチコアファイバと同様に、第２クラッドの厚さが、実施例３のマルチコアファイバよりも薄い形状とした。
【００９４】
これら条件を表８に示す。
【表８】
【００９５】
表８に示すように、実施例１５のマルチコアファイバにおいては、上述のように第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３よりも小さい分だけ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例４のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λよりも大きくなっている。また、実施例１７のマルチコアファイバにおいては、上述のように、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１５のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさであるため、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例４のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λと、実施例１５のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λとの間の大きさになっている。また、実施例１９のマルチコアファイバにおいては、上述のように、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１７のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさであるため、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例４のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λと、実施例１７のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λとの間の大きさになっている。
【００９６】
また、実施例１６のマルチコアファイバにおいては、上述のように第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例３のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３よりも小さい分だけ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例３のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λよりも大きくなっている。また、実施例１８のマルチコアファイバにおいては、上述のように、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例３のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１５のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさであるため、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例３のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λと、実施例１６のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λとの間の大きさになっている。
【００９７】
次に、想定した実施例１５〜１９のマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤをシミュレーションし、この結果から、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）を求めた。さらに、実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。
【００９８】
これらシミュレーションの結果を表９に示す。
【表９】
【００９９】
表９に示すように、実施例１５のマルチコアファイバは、第２クラッドが実施例４のマルチコアファイバよりも薄いにもかかわらず、第２クラッドの比屈折率差Δ３を実施例４のマルチコアファイバよりも小さくすることにより、実施例４のマルチコアファイバのクロストークと大きく差が無い結果となった。さらに、実施例１７のマルチコアファイバのクロストークは、実施例１５のマルチコアファイバのクロストークよりも低減され、さらに実施例１９のマルチコアファイバのクロストークは、実施例１７のマルチコアファイバのクロストークよりも低減される結果となった。
【０１００】
また、実施例１６のマルチコアファイバは、第２クラッドが実施例３のマルチコアファイバよりも薄いにもかかわらず、第２クラッドの比屈折率差Δ３を実施例３のマルチコアファイバよりも小さくすることにより、実施例３のマルチコアファイバのクロストークと大きく差が無い結果となった。さらに、実施例１８のマルチコアファイバのクロストークは、実施例１６のマルチコアファイバのクロストークよりも低減さる結果となった。
【０１０１】
（実施例２０〜実施例２２）
次に、第１クラッドの比屈折率差Δ２が変化することにより、クロストークがどのように変化するかを調べた。実施例２０においては、実施例２と略同様のマルチコアファイバを想定し、実施例２１においては、実施例２０のマルチコアファイバよりも、第１クラッドの比屈折率差Δ２が小さいマルチコアファイバを想定し、実施例２２においては、実施例２０のマルチコアファイバよりも、第１クラッドの比屈折率差Δ２が大きいマルチコアファイバを想定した。
【０１０２】
これら条件を表１０に示す。
【表１０】
【０１０３】
次に、想定した実施例２０〜２１のマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤをシミュレーションし、この結果から、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）を求めた。さらに、実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。
【０１０４】
これらシミュレーションの結果を表１１に示す。
【表１１】
【０１０５】
表１１に示すように、第１クラッドの比屈折率差Δ２がマイナスである実施例２１のマルチコアファイバ（第１クラッドの屈折率がクラッドの屈折率よりも低いマルチコアファイバ）や第１クラッドの比屈折率差Δ２がプラスである実施例２２のマルチコアファイバ（第１クラッドの屈折率がクラッドの屈折率よりも高いマルチコアファイバ）は、第１クラッドの比屈折率差Δ２がゼロである実施例２０のマルチコアファイバ（第１クラッドの屈折率とクラッドの屈折率とが同じマルチコアファイバ）とほぼ同等のクロストーク、光学特性を維持できる結果となった。
【０１０６】
以上の実施例より、本発明のマルチファイバコアによれば、コア間のクロストークを低減することができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上説明したように、本発明によれば、コア間のクロストークを低減することができるマルチコアファイバが提供される。
【符号の説明】
【０１０８】
１・・・マルチコアファイバ
１０・・・コア要素
１１・・・コア
１２・・・第１クラッド
１３・・・第２クラッド
２０・・・クラッド
３１・・・内側保護層
３２・・・外側保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチコアファイバに関し、特に、クロストークを低減することができるマルチコアファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般に普及している光ファイバ通信システムに用いられる光ファイバは、１本のコアの外周がクラッドにより囲まれた構造をしており、このコア内を光信号が伝搬することで情報が伝送される。そして、近年光ファイバ通信システムの普及に伴い、伝送される情報量が飛躍的に増大している。このような伝送される情報量の増大に伴い、光ファイバ通信システムにおいては、数十本から数百本といった多数の光ファイバが用いられることで、大容量の長距離光通信が行われている。
【０００３】
こうした光ファイバ通信システムにおける光ファイバの数を低減させるため、複数のコアの外周が１つのクラッドにより囲まれたマルチコアファイバを用いて、それぞれのコアを伝搬する光により、複数の信号を伝送させることが知られている。
【０００４】
下記特許文献１には、このようなマルチコアファイバの一例が記載されている。このマルチコアファイバにおいては、１つのクラッド内に複数のコアが配置されている。そして、それぞれのコア同士のクロストークを低減するために、それぞれのコアの伝搬定数は、互いに異なるものとされ、このためにそれぞれのコアの屈折率が互いに異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１０／０３８８６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、マルチコアファイバが使用される用途によっては、コアの伝搬定数が異ならない方が良い場合もあり、コアの伝搬定数が異ならない場合においても、コア間のクロストークを低減することができるマルチコアファイバが求められている。
【０００７】
そこで、本発明は、コア間のクロストークを低減することができるマルチコアファイバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のマルチコアファイバは、複数のコア要素と、それぞれの前記コア要素の外周面を囲むクラッドと、を備え、それぞれの前記コア要素は、コアと、前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外周面を囲む第２クラッドと、を有し、前記コアの屈折率をｎ１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ３とし、前記クラッドの屈折率をｎ４とする場合、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
の全てを満たすことを特徴とするものである。
【０００９】
このようなマルチコアファイバにおいては、それぞれのコア要素において、コアが、コアの屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する第１クラッドに囲まれているため、コアを光が伝播することができる。そして、第１クラッドは、第１クラッドの屈折率ｎ２よりも小さい屈折率ｎ３を有する第２クラッドに囲まれおり、それぞれのコア要素がトレンチ構造を有しているため、コアを伝播する光は、コアにより強く閉じ込められる。また、第２クラッドの屈折率ｎ３が第１クラッドの屈折率ｎ２よりも低くされているため、光はコアと第１クラッドの領域により強く閉じこめられる。従って、それぞれのコアを伝播する光がコア要素の外に漏れることが抑制される。このため、このようなマルチコアファイバによれば、コア間のクロストークを低減することができる。
【００１０】
また、前記コアの半径をｒ１とし、前記第１クラッドの外周の半径をｒ２とする場合に、
２．０≦ｒ２／ｒ１≦２．６
を満たすことが好ましい。
【００１１】
コアと第１クラッドが、ｒ２／ｒ１が２．０以上であることにより、第１クラッドにかかる基本モードのパワー比率を小さく抑えることができ、モードフィールド径や波長分散といった特性の変動を小さく抑えることができる。従って、モードフィールド径や実効コア断面積を大きくしたままクロストークの低減をより改善することができる。また、ｒ２／ｒ１が２．６以下であることにより、コア要素の直径を小さくすることができ、互いに隣り合うコアの中心間距離を小さくすることができる。
【００１２】
なお、本明細書における有効数字は、一般的な規格の考え方に準じるものであり、記載された数値よりも一桁小さい位の数が四捨五入される場合に、記載された数と等しくなる場合を含む。例えば、上記の様に２．０以上とされる場合、１．９５を含み、２．６以下とされる場合、２．６４を含む。
【００１３】
また、上記マルチコアファイバにおいて、互いに隣り合う前記コア要素の第２クラッドの外周面同士の距離をｗとする場合に、ｗは、５μｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
このようなマルチコアファイバによれば、それぞれのコア間のクロストークをより低減することができる。
【００１５】
さらに、上記マルチコアファイバにおいて、互いに隣り合う前記コア要素の前記コア同士の中心間の距離をΛとする場合に、
０．１８≦ｗ／Λ≦０．４７
を満たすことが好ましい。
【００１６】
このようなマルチコアファイバによれば、それぞれのコア間のクロストークをさらに低減することができる。
【００１７】
また、上記マルチコアファイバにおいて、前記第１クラッドの外周の半径をｒ２とし、前記前記コアを波長が１５５０ｎｍの光が伝播する場合におけるモードフィールド径をＭＦＤとする場合に、
０．８９≦ｒ２／ＭＦＤ≦１．１８
を満たすことが好ましい。
【００１８】
第１クラッドの径とモードフィールド径の関係において、ｒ２／ＭＦＤが０．８９以上であることにより、第１クラッドにかかる基本モードのパワー比率を小さく抑えることができ、モードフィールド径や波長分散といった特性の変動を小さく抑えることができる。従って、モードフィールド径や実効コア断面積を大きくしたままクロストークの低減をより改善することができる。また、ｒ２／ＭＦＤが１．１８以下であることにより、コア要素の直径を小さくすることができ、互いに隣り合うコアの中心間距離を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、コア間のクロストークを低減することができるマルチコアファイバが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。
【図２】図２は、マルチコアファイバにおける第１クラッドの屈折率の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るマルチコアファイバの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。具体的には、図１の（Ａ）は、本実施形態のマルチコアファイバの長さ方向に垂直な断面における構造の様子を示す図であり、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）のＢ−Ｂ線における屈折率分布を示す図である。
【００２３】
図１の（Ａ）に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数のコア要素１０と、複数のコア要素１０全体を包囲すると共にそれぞれのコア要素１０の間を埋めて、それぞれのコア要素１０の外周面を囲むクラッド２０と、クラッド２０の外周面を被覆する内側保護層３１と、内側保護層３１の外周面を被覆する外側保護層３２と、を備える。
【００２４】
それぞれのコア要素１０は、コア１１と、コア１１の外周面を囲む第１クラッド１２と、第１クラッド１２の外周面を囲む第２クラッド１３とを有している。本実施形態においては、各コア要素１０において、それぞれのコア１１（半径ｒ１）の直径は互いに等しく、それぞれの第１クラッド１２（外周の半径ｒ２）の外径は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１３（外周の半径ｒ３）の外径は互いに等しくされている。従って、それぞれの第１クラッド１２の厚さは、互いに等しく、さらに、それぞれの第２クラッド１３の厚さは互いに等しくされている。また、マルチコアファイバ１を構成するそれぞれの部材の大きさは、特に限定されるわけではないが、本実施形態においては、コア１１の直径（２ｒ１）は、８．２μｍとされ、第１クラッド１２の外径（２ｒ２）は、１９μｍとされ、第２クラッド１３の外径（２ｒ３）は、２７μｍとされ、クラッド２０の直径は、１５０μｍとされ、内側保護層３１の外径は、２２０μｍとされ、外側保護層３２の外径は、２７０μｍとされる。
【００２５】
本実施形態においては、コア１１の直径、及び、第１クラッド１３の外径が上記のようにされており、コア１１の半径ｒ１、第１クラッド１２の外周の半径ｒ２は、
２．０＜ｒ２／ｒ１＜２．６
を満たしている。
【００２６】
また、図１の（Ｂ）に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ２は、コア１１の屈折率ｎ１よりも低くされ、第２クラッド１３の屈折率ｎ３は、第１クラッド１２の屈折率ｎ２よりも更に低くされている。さらに、クラッド２０の屈折率ｎ４は、第１クラッド１２の屈折率ｎ２と第２クラッド１３の屈折率ｎ２との間の屈折率とされている。別言すれば、それぞれの屈折率ｎ１〜ｎ４は、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
を全て満たしている。このように、それぞれのコア要素１０を屈折率から見る場合に、第２クラッド１３は溝状とされており、このため、コア要素１０は、トレンチ構造を有している。
【００２７】
なお、光ファイバの導波特性は、上記の屈折率に基づくクラッド２０の屈折率に対する比屈折率差Δで規定される。ｉ＝１、２、３としたとき、ｎｉの屈折率を有する層のクラッド２０に対する比屈折率差Δｉは、以下の式で定義される。
【数１】
【００２８】
なお、図１の（Ｂ）においては、内側保護層３１、及び、外側保護層３２の屈折率については省略している。
【００２９】
このように第２クラッド１３の屈折率ｎ３が、第１クラッド１２の屈折率ｎ２及びクラッド２０の屈折率ｎ４よりも小さくされることで、コア１１への光の閉じ込め効果が大きくなり、コア１１を伝播する光がコア要素１０から漏えいすることを防止することができる。そして、屈折率の低い第２クラッド１３及びクラッド２０が障壁となり、互いに隣り合うコア１１同士のクロストークを防止することができる。
【００３０】
コア１１の比屈折率差Δ１は、特性として有するべきモードフィールド径ＭＦＤに応じて規定される。第１クラッド１２のクラッド２０に対する比屈折率差Δ２は、ほぼゼロであることが多いが、波長分散特性の調整のために正負の値に適時設定される。
【００３１】
従って、上記屈折率ｎ１〜ｎ４については、上記式を全て満たす限りにおいて、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、図１の（Ｂ）に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ２が、コア１１の屈折率ｎ１とクラッド２０の屈折率ｎ４との間に設定されている。つまり、第１クラッド１２の屈折率ｎ２、クラッド２０の屈折率ｎ４は、
ｎ２＞ｎ４
を満たしている。
【００３２】
また、トレンチ型のコア要素１０においては、上記の様に、コア１１の半径ｒ１、第１クラッド１２の外周の半径ｒ２が、
２．０＜ｒ２／ｒ１＜２．６
を満たすことが好ましい。コア１１及び第１クラッド１２において、ｒ２／ｒ１が２．０以上であることにより、第１クラッド１２にかかる基本モードのパワー比率を小さく抑えることができ、モードフィールド径ＭＦＤや波長分散といった特性の変動を小さく抑えることができる。従って、モードフィールド径ＭＦＤや実効コア断面積Ａeffを大きくしたままクロストークの低減をより改善することができる。また、ｒ２／ｒ１が２．６以下であることにより、コア要素１０の直径を小さくすることができ、互いに隣り合うコア１１の中心間距離Λを小さくすることができる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、それぞれのコア要素１０におけるコア１１の屈折率ｎ１は、互いに等しくされており、それぞれのコア要素１０における第１クラッド１２の屈折率ｎ２は互いに等しくされており、それぞれのコア要素１０における第２クラッド１３の屈折率ｎ３は互いに等しくされている。
【００３４】
また、本実施形態は、図１に示すように、コア要素１０が７つの場合のマルチコアファイバであり、クラッド２０の中心に１つのコア要素が配置され、このコア要素１０のコア１１の中心と、クラッド２０の中心とが一致している。そして、この中心に配置されたコア要素１０を取り囲むようにして、残りのコア要素１０がクラッド２０の外周側に配置されている。このクラッド２０の外周側に配置されたそれぞれのコア要素１０は、それぞれのコア１１の中心が略同心円状に配置されており、それぞれのコア１１の中心同士の間隔が、互いに等しくされている。さらに、クラッド２０の中心に配置されたコア要素１０のコア１１の中心と、クラッド２０の外周側に配置されたそれぞれのコア要素１０のコア１１の中心との間隔と、クラッド２０の外周側に配置されたそれぞれのコア要素１０のコア１１の中心同士の間隔とは、互いに略等しくされている。こうして、互いに隣り合うコア要素１０のコア１１の中心間隔は、全て等しくされている。このため、互いに隣り合うコア要素１０における第２クラッド１３の外周面の間隔も全て等しくされている。
【００３５】
そして、互いに隣り合うコア１１の中心間の距離をΛとする場合、距離Λは、３０μｍ以上とされることがクロストークを低減させる観点から好ましく、５０μｍ以下とされることが、クラッド２０の細径化の観点からより好ましい。さらに、互いに隣り合う第２クラッド１３の外周面同士の距離をｗとする場合に、距離ｗは、使用波長よりも大きくされることが、互いに隣り合うコア１１同士のクロストークを低減させる観点から好ましく、使用波長の３倍以上であることが、このクロストークをより低減させることができることから好ましい。そして、距離ｗが５μｍ以上であれば、長波長の通信波長として通常使用する１５００ｎｍ帯の波長に対して、３倍以上の距離となるため、通常の通信において、十分クロストークを低減できるため好ましい。
【００３６】
そして、距離Λと距離ｗは、
０．１８≦ｗ／Λ≦０．４７
を満たすことがクロストークをより低減させることができるため好ましい。
【００３７】
上述のように本実施形態においては、各コア要素１０において、それぞれのコア１１の直径は互いに等しく、それぞれの第１クラッド１２の外径は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１３の外径は互いに等しくされているが、第１クラッド１２の厚さや、第２クラッド１３の厚さが調整されても良い。
【００３８】
このようなマルチコアファイバ１においては、それぞれのコア１１に光が入力されると、それらの光がそれぞれのコア１１を伝播する。このとき、コア１１を伝播する光は、コア１１の外周面から外側に僅かな広がりを持って伝播し、所定のモードフィールド径ＭＦＤとされる。そして、このモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッド１２の半径ｒ２は、コア１１を伝播する光の波長が１５５０ｎｍである場合に、
０．８９≦ｒ２／ＭＦＤ≦１．８８
を満たすことが好ましい。第１クラッドの径とモードフィールド径との件径において、ｒ２／ＭＦＤが０．８９以上であることにより、第１クラッド１２にかかる基本モードのパワー比率を小さく抑えることができ、モードフィールド径ＭＤＦや波長分散といった特性の変動を小さく抑えることができる。従って、モードフィールド径ＭＦＤや実効コア断面積Ａeffを大きくしたままクロストークの低減をより改善することができる。また、ｒ２／ＭＦＤが１．１８以下であることにより、コア要素１０の直径を小さくすることができ、互いに隣り合うコアの中心間距離を小さくすることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、それぞれのコア要素１０において、コア１１が、コア１１の屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２を有する第１クラッド１２に囲まれているため、コア１１を光が伝播することができる。そして、第１クラッド１２は、第１クラッド１２の屈折率ｎ２よりも小さい屈折率ｎ３を有する第２クラッド１３に囲まれているため、コア１１を伝播する光は、コア１１により強く閉じ込められる。また、クラッド２０の屈折率ｎ４がコア１１の屈折率ｎ１よりも低くされているため、光はクラッド２０側よりもコア１１に引き寄せられる。従って、それぞれのコア１１を伝播する光がコア要素１０の外に漏れることが抑制される。このため、このようなマルチコアファイバ１によれば、コア１１間のクロストークを低減することができる。
【００４０】
以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４１】
例えば、上記実施形態においては、図１（Ｂ）に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ２が、コア１１の屈折率ｎ１とクラッド２０の屈折率ｎ４との間に設定されるものとしたが、本発明は、これに限らない。図２は、マルチコアファイバ１における第１クラッド１２の屈折率の変形例を示す図である。図２に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ２が、クラッド２０の屈折率ｎ４と第２クラッド１３の屈折率ｎ３との間に設定されても良い。つまり、第１クラッド１２の屈折率ｎ２、クラッド２０の屈折率ｎ４は、
ｎ２＜ｎ４
を満たしていても良い。なお、図２において、１１はコア１１に対応する位置を示し、１２は第１クラッド１２に対応する位置を示し、１３は第２クラッド１３に対応する位置を示し、２０はクラッド２０に対応する位置を示す。
【００４２】
また、特に図示しないが、第１クラッド１２の屈折率ｎ２と、クラッド２０の屈折率ｎ４とが、等しくされても良い。つまり、第１クラッド１２の屈折率ｎ２、クラッド２０の屈折率ｎ４は、
ｎ２＝ｎ４
を満たしていても良い。
【００４３】
また、上記実施形態においては、コア要素１０の数を７つとしたが、本発明はこれに限らず、コア要素１０は、複数であれば７つ以下でも良く、７つ以上でも良い。例えば、コア要素が３つでも良く、或いは、上述のように図１におけるクラッド２０の外周側に配置されたコア要素１０の更に外周側に１２個個のコア要素１０を配置して、１９個のコア要素がそれぞれ三角格子状に配置されも良い。さらに、コア要素１０が、例えば、４行×５列という具合に整列された格子状に配置されても良く、その他の配列で配置されても良い。
【００４４】
また上記実施形態においては、互いに隣り合うコア要素１０におけるコア１１の直径（半径ｒ１）や屈折率ｎ１が互いに等しくされているが、本発明はこれに限らず、互いに隣り合うコア要素１０におけるコア１１の直径（半径ｒ１）及び屈折率ｎ１の少なくとも一方が、互いに異なるようにすることとしても良い。この場合、クロストークをより低減することができる。
【００４５】
同様に、上記実施形態においては、互いに隣り合うコア要素１０における第１クラッド１２の外径ｒ２や屈折率ｎ２、及び、第２クラッド１３の外径ｒ３や屈折率ｎ３が互いに等しくされているが、本発明はこれに限らず、互いに隣り合うコア要素１０における第１クラッド１２の外径ｒ２や屈折率ｎ２、及び、第２クラッド１３の外径ｒ３や屈折率ｎ３のいずれかが、互いに異なるようにすることとしても良い。この場合においても、クロストークをより低減することができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【００４７】
（実施例１）
上記実施形態と同様の構造のマルチコアファイバを想定して、シミュレーションを行った。このシミュレーションにおいて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１を４．１μｍとし、第１クラッドの外周の半径ｒ２を９．５９μｍとし、第２クラッドの外周の半径ｒ３を１３．２８μｍとした。従って、コアの半径ｒ１と第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ１／ｒ２は、２．３４となる。また、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１を０．３６％とし、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２を０．００％とし、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３を−０．７０％とした。さらに互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λを４０μｍとし、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを１３．４４μｍとした。従って、距離ｗと距離Λとの比ｗ／Λは、０．３４となる。これら条件を表１に示す。
【００４８】
次に、想定したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。これらシミュレーションの結果を表２に示す。
【００４９】
（比較例１）
半径ｒ１が４．０μｍで、クラッドに対する比屈折率差Δ１が０．４であること以外は実施例１と同様のコアが、実施例１と同様に、実施例１と同様のクラッドに配置され、第１クラッド、及び、第２クラッドが配されないマルチコアファイバを想定した。この条件を表１に示す。
【００５０】
次に、実施例１と同様にして、想定したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。これらシミュレーションの結果を表２に示す。
【００５１】
表２に示すように、クラッドの中心に配置されたコア、及び、クラッドの外周側に配置されたコアについて、実施例１のマルチコアファイバと比較例１のマルチコアファイバとでは、カットオフ波長λｃに差が生じなかった。また、波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍのそれぞれの場合において、実施例１のマルチコアファイバと比較例１のマルチコアファイバとでは、モードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffに殆ど差が生じなかった。また、マルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量について、本発明による実施例１のマルチコアファイバは、−２０ｄＢ以下となる良好な結果となったが、従来技術によるマルチコアファイバは、−１４ｄＢとなり、クロストークが大きい結果となった。
【００５２】
（実施例２）
実施例１で想定したマルチコアファイバの条件と同様の条件となるようにして、マルチコアファイバを作製し、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３を測定した。そして、その測定結果に基づいて、コアの半径ｒ１と第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ１／ｒ２を求めた。また、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３を測定した。さらに互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを測定し、距離ｗと距離Λとの比ｗ／Λを求めた。この結果を表１に示す。
【００５３】
表１に示すように、作製したマルチコアファイバにおいては、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３、及び、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗが、実施例１で設定した条件と僅かに異なった。
【００５４】
次に、作製したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃを測定した。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合おいて、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffを測定した。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００５５】
表２に示すように、クラッドの中心に配置されたコア、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、実施例１のシミュレーション結果と同様の結果となった。また、波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍにおけるモードフィールド径及び実効コア断面積は、実施例１のシミュレーション結果と殆ど変わらない結果となった。さらに、マルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量は、実施例１のシミュレーション結果と、同様の結果となった。
【００５６】
（比較例２）
比較例１で想定したマルチコアファイバの条件と同様の条件となるようにして、マルチコアファイバを作製し、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、互いに隣り合うコアの中心間の距離Λを測定した。その結果を表１に示す。
【００５７】
次に、作製したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃを測定した。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffを測定した。さらに、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００５８】
表２に示すように、作製したマルチコアファイバにおいても、クラッドの中心に配置されたコア、及び、クラッドの外周側に配置されたコアについて、実施例２のマルチコアファイバと比較例２のマルチコアファイバとでは、カットオフ波長λｃに差が生じなかった。また、波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍのそれぞれの場合において、実施例２のマルチコアファイバと比較例２のマルチコアファイバとでは、モードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffに殆ど差が生じなかった。また、マルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量について、本発明による実施例２のマルチコアファイバは、−２０ｄＢ以下となる良好な結果となったが、従来技術によるマルチコアファイバは、−１４ｄＢとなり、クロストークが大きい結果となった。
【００５９】
（実施例３）
実施例２で作製したマルチコアファイバに対して、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗが小さくなるようにして、マルチコアファイバを作製した。そして、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３を測定した。そして、その測定結果に基づいて、コアの半径ｒ１と第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ１／ｒ２を求めた。また、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３を測定した。さらに、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを測定し、距離ｗと距離Λとの比ｗ／Λを求めた。この結果を表１に示す。
【００６０】
表１に示すように、作製したマルチコアファイバにおいては、コアの半径ｒ１は、実施例２のマルチコアファイバのコアの半径ｒ１と同様の大きさになり、第１クラッドの屈折率Δ２も実施例２における第１クラッドの屈折率Δ２と同じになったが、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３は、実施例２と若干異なる値となった。また、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗは、表１に示す結果となった。
【００６１】
次に、作製したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃを測定した。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffを測定した。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００６２】
表２に示すように、実施例３で作製したマルチコアファイバにおいては、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、実施例２と同様の値となったが、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、１３９０nｍと実施例２のマルチコアファイバよりも大きな値となった。これは、距離ｗを小さくすることで、クラッドの外周側に配置されたコア要素の第２クラッドによる壁ができ、クラッドの中心に配置されたコア要素から高次モードが逃げづらくなったためと考えられる。また、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffは、実施例２の測定結果よりも大きな値となった。そして、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量は、−２５ｄＢとなり良好な結果であったが、実施例２の測定結果よりも大きい結果となった。
【００６３】
（実施例４）
互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λを実施例３で作製したマルチコアファイバと同様にすると共に、第１クラッド、第２クラッドの厚さを調整することで、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗが小さくなるようにして、マルチコアファイバを作製した。そして、作製したマルチコアファイバのコアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３を測定した。そして、その測定結果に基づいて、コアの半径ｒ１と第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ１／ｒ２を求めた。また、それぞれのコア要素において、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３を測定した。さらに、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを測定し、距離ｗと距離Λとの比ｗ／Λを求めた。この結果を表１に示す。
【００６４】
表１に示すように、作製したマルチコアファイバにおいては、第１クラッドの屈折率Δ２は、実施例３における第１クラッドの屈折率Δ２と同じ屈折率になったが、コアの半径ｒ１、及び、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３は、実施例３と若干異なる値となった。また、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３、及び、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗは、表１に示す結果となった。
【００６５】
次に、作製したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃを測定した。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合おいて、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffを測定した。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに、作製したマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量を測定した。これらの結果を表２に示す。
【００６６】
表２に示すように、本実施例で作製したマルチコアファイバにおいては、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、実施例３と然程変わらない値となったが、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃは、１５３０ｎｍと実施例３のマルチコアファイバよりも更に大きな値となった。これは、実施例３よりも更に距離ｗを小さくすることで、クラッドの中心に配置されたコア要素から高次モードが更に逃げづらくなったためと考えられる。また、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffは、実施例２の測定結果よりも若干小さな値となった。これは、第１クラッド及び第２クラッドの厚さが実施例３のマルチコアファイバよりも大きくなり、コアに光を閉じ込める力が強くなったためと考えられる。また、１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量は、−２４ｄＢとなり良好な結果であったが、実施例３の測定結果よりも若干大きい結果となった。
【００６７】
（実施例５）
第１クラッド、第２クラッドの厚さを調整すると共に、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λを実施例４で作製したマルチコアファイバの距離Λよりも小さくすることで、実施例４で作製したマルチコアファイバの距離ｗよりも、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗが小さくなるマルチコアファイバを想定してシミュレーションを行った。また、中心コアにおいても、１３００ｎｍ帯でのシングルモード伝送が保証できるように、１２６０ｎｍ以下のカットオフ波長となるような設計を行った。このとき想定したマルチコアファイバの条件を表１に示す。
【００６８】
表１に示すように、想定したマルチコアファイバにおいては、コアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、第２クラッドの外周の半径ｒ３を、及び、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、及び、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを、実施例４のマルチコアファイバと若干異なる値とした。この距離ｗは、実施例４のマルチコアファイバの距離ｗよりも小さい値とした。また、第１クラッドの屈折率Δ２は、実施例４における第１クラッドの屈折率Δ２と同じ屈折率としたが、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、及び、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３は、実施例４のマルチコアファイバと若干異なる値とした。
【００６９】
次に、想定したマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。そして、波長が１．５５μｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤと第１クラッドの外周の半径ｒ２との比ｒ２／ＭＦＤを求めた。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。これらシミュレーションの結果を表２に示す。
【００７０】
表２に示すように、本実施例で想定したマルチコアファイバにおいては、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃが１２６０ｎｍとなり、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃが１１７０ｎｍとなった。こうして、それぞれ実施例４のマルチコアファイバよりも小さな値となり、全てのコアにおいて１３００ｎｍ帯での伝送を保証できる特性を有することができた。また、カットオフ波長が短くなるとマクロベンド損失が劣化し、実用が難しい光ファイバになる傾向があるが、本発明のようにトレンチ構造を有することにより、短いカットオフ波長でも実用的な曲げ損失を確保することが出来る。また、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ、及び、１．５５μｍである場合におけるモードフィールド径ＭＦＤ及び実効コア断面積Ａeffは、実施例２の測定結果よりも若干小さな値となった。また、想定したマルチファイバコアを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量は、−２０ｄＢとなり良好な結果であったが、実施例４の測定結果よりも若干大きい結果となった。
【００７１】
以下に表１を示す。表１においては、想定したマルチコアの各部位の大きさや屈折率の条件や、作製したマルチコアの各部位の大きさの測定結果が示されている。
【表１】
【００７２】
以下に表２を示す。表２においては、想定したマルチコアファイバのシュミレーションした結果や、作製したマルチコアファイバの測定結果が示されている。
【表２】
【００７３】
（実施例６）
次に海底ケーブルの様な長距離伝送用の光ファイバとして用いることができるマルチコアファイバを想定して、シミュレーションを行った。このような光ファイバにおいては、光の波長が１５５０ｎｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが１１０μｍ２程度であるため、これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、第１クラッドの外周の半径ｒ２、第２クラッドの外周の半径ｒ３、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗを複数想定し、それぞれ条件によるマルチコアファイバを６−１から６−７９とした。そして、想定したマルチファイバコアを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をそれぞれ求めた。
【００７４】
この結果を表３に示す。
【表３】
表３に示すように、想定した何れのマルチコアファイバにおいても、クロストークは−２０ｄＢより小さく、良好な結果となった。
【００７５】
（実施例７〜実施例１０）
次に、上記実施形態と同じ構造を有し、実施例６よりも、実効コア断面積Ａｅｆｆが大きい光ファイバを想定した。具体的には、光の波長が１.５５μｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが１３０μｍ２であるマルチコアファイバを複数想定し、これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、第１クラッドの外周の半径ｒ２、第２クラッドの外周の半径ｒ３、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗをそれぞれ想定した。
【００７６】
これら条件を表４に示す。
【表４】
【００７７】
表４に示すように、想定した実施例７〜１０のそれぞれのマルチコアファイバにおいて、実施例７〜１０へとコアの半径ｒ１が大きくなるようにした。ただし、（ｒ１／ｒ２）が互いに同じになるように、ｒ２を調整した。また、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λをそれぞれ等しくして、実施例７〜１０へと順に距離ｗが大きくなるようにし、ｗ／Λは、実施例７〜１０へと順に大きくなるようにした。
【００７８】
（比較例３、比較例４）
次に、第１クラッド、及び、第２クラッドが配されず、実施例７〜１０で想定したマルチコアファイバと光の波長が１.５５μｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが同じマルチコアファイバを想定した。これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λをそれぞれ想定した。これら条件を上記表４に示す。
【００７９】
表４に示すように、比較例３のマルチコアファイバにおけるコアの半径ｒ１は、実施例７〜１０におけるマルチコアファイバのコアの半径ｒ１よりも大きくなるようにし、さらに、比較例３のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１は、実施例７〜１０のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１よりも大きな値となるようにした。さらに、互いに隣り合うコアの中心間距離Λを、実施例７〜１０と同様にした。また、比較例４のマルチコアファイバにおけるコアの半径ｒ１は、比較例３におけるマルチコアファイバのコアの半径ｒ１よりも大きくなるようにし、さらに、比較例４のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１は、比較例３のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１よりも大きな値となるようにした。
【００８０】
次に、想定した実施例７〜１０、及び、比較例３、４のマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤをシミュレーションし、この結果から、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）を求めた。さらに、実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。
【００８１】
これらシミュレーションの結果を表５に示す。
【表５】
【００８２】
表５に示すように、実効コア断面積Ａeffが大きい場合においても、実勢例７〜１０のマルチコアファイバによれば、比較例３、４のマルチコアファイバよりも、クロストークを低減することができる結果となった。さらに、（ｒ２／ＭＦＤ）が小さいほどクロストークが低減される結果となり、特に実施例７の様に、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）が０．９より小さくなると、極めてクロストークを低減できる結果となった。
【００８３】
（実施例１１〜実施例１４）
次に、上記実施形態のマルチコアファイバと同じ構造を有し、実施例７〜１０よりも、実効コア断面積Ａｅｆｆが大きい光ファイバを想定した。具体的には、光の波長が１５．５μｍにおける実効コア断面積Ａeffが１５０μｍ２であるマルチコアファイバを複数想定し、これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、第１クラッドの外周の半径ｒ２、第２クラッドの外周の半径ｒ３、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、クラッドに対する第１クラッドの比屈折率差Δ２、クラッドに対する第２クラッドの比屈折率差Δ３、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗをそれぞれ想定した。
【００８４】
これら条件を表６に示す。
【表６】
【００８５】
表６に示すように、想定した実施例１１〜１４のそれぞれのマルチコアファイバにおいて、実施例１１〜１４へとコアの半径ｒ１が大きくなるようにした。ただし、想定した実施例１１〜１４のそれぞれの光ファイバにおいて、（ｒ１／ｒ２）が実施例７〜１０のマルチコアファイバの（ｒ１／ｒ２）と同じになるように、第１クラッドの外周の半径ｒ２を調整した。また、それぞれの実施例１１〜１４のマルチコアファイバにおける互いに隣り合うコアの中心間の距離Λを、実施例７〜１０の距離Λと等しくして、実施例１１〜１４へと順に距離ｗが大きくなるようにし、ｗ／Λが、実施例１１〜１４へと順に大きくなるようにした。
【００８６】
（比較例５、比較例６）
次に、第１クラッド、及び、第２クラッドが配されず、実施例１１〜１４で想定したマルチコアファイバと、光の波長が１５．５μｍにおける実効コア断面積Ａｅｆｆが同じマルチコアファイバを想定した。これに合わせて、それぞれのコア要素におけるコアの半径ｒ１、クラッドに対するコアの比屈折率差Δ１、隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λをそれぞれ想定した。これら条件を表６に示す。
【００８７】
表６に示すように、比較例５のマルチコアファイバにおけるコアの半径ｒ１は、実施例７〜１０におけるマルチコアファイバのコアの半径ｒ１よりも大きくなるようにし、さらに、比較例５のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１は、実施例７〜１０のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１よりも大きな値となるようにした。さらに、互いに隣り合うコアの中心間距離Λを、実施例１１〜１４と同様にした。また、比較例６のマルチコアファイバにおけるコアの半径ｒ１は、比較例５におけるマルチコアファイバのコアの半径ｒ１よりも大きくなるようにし、さらに、比較例６のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１は、比較例５のマルチコアファイバにおけるコアの比屈折率差Δ１よりも大きな値となるようにした。
【００８８】
次に、想定した実施例１１〜１４、及び、比較例５、６のマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤをシミュレーションし、この結果から、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）を求めた。さらに、実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。
【００８９】
これらシミュレーションの結果を表７に示す。
【表７】
【００９０】
表７に示すように、実効コア断面積Ａeffが実施例７〜１１よりも大きい場合においても、実勢例１１〜１４のマルチコアファイバによれば、比較例５、６のマルチコアファイバよりも、クロストークを低減することができる結果となった。さらに、（ｒ２／ＭＦＤ）が小さいほどクロストークが低減される結果となった。
【００９１】
（実施例１５〜実施例１９）
次に、上記実施形態のマルチコアファイバと同じ構造を有し、第２クラッドの比屈折率差Δ３が、実施例１〜５のマルチコアファイバにおける第２クラッドの比屈折率差Δ３よりも、さらに小さいマルチコアファイバを想定した。
【００９２】
実施例１５、実施例１７、実施例１９のマルチコアファイバは、コアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、コアの比屈折率差Δ１、及び、第１クラッドの屈折率Δ２、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λが、実施例４のマルチコアファイバのそれぞれの値と同様となるようにした。そして、実施例１５のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３よりも小さくなるようにした。つまり、実施例１５のマルチコアファイバは、屈折率が低くトレンチ部となっている第２クラッドの厚さが、実施例４のマルチコアファイバよりも薄い形状とした。また、実施例１７のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１５のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさになるようにした。また、実施例１９のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１７のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさになるようにした。従って、実施例１７、及び、実施例１９のマルチコアファイバも、実施例１５のマルチコアファイバと同様に、第２クラッドの厚さが、実施例４のマルチコアファイバよりも薄い形状とした。
【００９３】
また、実施例１６、実施例１８のマルチコアファイバは、コアの半径ｒ１、及び、第１クラッドの外周の半径ｒ２、及び、コアの比屈折率差Δ１、及び、第１クラッドの屈折率Δ２、互いに隣り合うコア要素におけるコアの中心間の距離Λが、実施例３のマルチコアファイバのそれぞれの値と同様となるようにした。そして、実施例１６のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例３のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３よりも小さくなるようにした。つまり、実施例１６のマルチコアファイバは、屈折率が低くトレンチ部となっている第２クラッドの厚さが、実施例３のマルチコアファイバよりも薄い形状とした。また、実施例１８のマルチコアファイバは、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例３のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１６のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさになるようにした。従って、実施例１８のマルチコアファイバも、実施例１６のマルチコアファイバと同様に、第２クラッドの厚さが、実施例３のマルチコアファイバよりも薄い形状とした。
【００９４】
これら条件を表８に示す。
【表８】
【００９５】
表８に示すように、実施例１５のマルチコアファイバにおいては、上述のように第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３よりも小さい分だけ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例４のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λよりも大きくなっている。また、実施例１７のマルチコアファイバにおいては、上述のように、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１５のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさであるため、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例４のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λと、実施例１５のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λとの間の大きさになっている。また、実施例１９のマルチコアファイバにおいては、上述のように、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例４のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１７のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさであるため、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例４のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λと、実施例１７のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λとの間の大きさになっている。
【００９６】
また、実施例１６のマルチコアファイバにおいては、上述のように第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例３のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３よりも小さい分だけ、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例３のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λよりも大きくなっている。また、実施例１８のマルチコアファイバにおいては、上述のように、第２クラッドの外周の半径ｒ３が、実施例３のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３と、実施例１５のマルチコアファイバにおける第２クラッドの外周の半径ｒ３との間の大きさであるため、互いに隣り合う第２クラッドの外周面同士の距離ｗ及びｗ／Λが、実施例３のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λと、実施例１６のマルチコアファイバにおける距離ｗ及びｗ／Λとの間の大きさになっている。
【００９７】
次に、想定した実施例１５〜１９のマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤをシミュレーションし、この結果から、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）を求めた。さらに、実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。
【００９８】
これらシミュレーションの結果を表９に示す。
【表９】
【００９９】
表９に示すように、実施例１５のマルチコアファイバは、第２クラッドが実施例４のマルチコアファイバよりも薄いにもかかわらず、第２クラッドの比屈折率差Δ３を実施例４のマルチコアファイバよりも小さくすることにより、実施例４のマルチコアファイバのクロストークと大きく差が無い結果となった。さらに、実施例１７のマルチコアファイバのクロストークは、実施例１５のマルチコアファイバのクロストークよりも低減され、さらに実施例１９のマルチコアファイバのクロストークは、実施例１７のマルチコアファイバのクロストークよりも低減される結果となった。
【０１００】
また、実施例１６のマルチコアファイバは、第２クラッドが実施例３のマルチコアファイバよりも薄いにもかかわらず、第２クラッドの比屈折率差Δ３を実施例３のマルチコアファイバよりも小さくすることにより、実施例３のマルチコアファイバのクロストークと大きく差が無い結果となった。さらに、実施例１８のマルチコアファイバのクロストークは、実施例１６のマルチコアファイバのクロストークよりも低減さる結果となった。
【０１０１】
（実施例２０〜実施例２２）
次に、第１クラッドの比屈折率差Δ２が変化することにより、クロストークがどのように変化するかを調べた。実施例２０においては、実施例２と略同様のマルチコアファイバを想定し、実施例２１においては、実施例２０のマルチコアファイバよりも、第１クラッドの比屈折率差Δ２が小さいマルチコアファイバを想定し、実施例２２においては、実施例２０のマルチコアファイバよりも、第１クラッドの比屈折率差Δ２が大きいマルチコアファイバを想定した。
【０１０２】
これら条件を表１０に示す。
【表１０】
【０１０３】
次に、想定した実施例２０〜２１のマルチコアファイバにおいて、クラッドの中心に配置されたコアのカットオフ波長λｃ、及び、クラッドの外周側に配置されたコアのカットオフ波長λｃをシミュレーションした。さらに、それぞれのコアを伝播する光の波長が１．３１μｍ及び１．５５μｍとする場合において、それぞれの波長におけるモードフィールド径ＭＦＤをシミュレーションし、この結果から、波長が１．５５μｍにおける（ｒ２／ＭＦＤ）を求めた。さらに、実効コア断面積Ａeffをシミュレーションした。さらに想定した条件のマルチコアファイバを１００ｋｍ用いた場合におけるクロストーク量をシミュレーションした。
【０１０４】
これらシミュレーションの結果を表１１に示す。
【表１１】
【０１０５】
表１１に示すように、第１クラッドの比屈折率差Δ２がマイナスである実施例２１のマルチコアファイバ（第１クラッドの屈折率がクラッドの屈折率よりも低いマルチコアファイバ）や第１クラッドの比屈折率差Δ２がプラスである実施例２２のマルチコアファイバ（第１クラッドの屈折率がクラッドの屈折率よりも高いマルチコアファイバ）は、第１クラッドの比屈折率差Δ２がゼロである実施例２０のマルチコアファイバ（第１クラッドの屈折率とクラッドの屈折率とが同じマルチコアファイバ）とほぼ同等のクロストーク、光学特性を維持できる結果となった。
【０１０６】
以上の実施例より、本発明のマルチファイバコアによれば、コア間のクロストークを低減することができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上説明したように、本発明によれば、コア間のクロストークを低減することができるマルチコアファイバが提供される。
【符号の説明】
【０１０８】
１・・・マルチコアファイバ
１０・・・コア要素
１１・・・コア
１２・・・第１クラッド
１３・・・第２クラッド
２０・・・クラッド
３１・・・内側保護層
３２・・・外側保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコア要素と、
それぞれの前記コア要素の外周面を囲むクラッドと、
を備え、
それぞれの前記コア要素は、コアと、前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外周面を囲む第２クラッドと、を有し、
前記コアの屈折率をｎ１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ３とし、前記クラッドの屈折率をｎ４とする場合、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
の全てを満たす
ことを特徴とするマルチコアファイバ。
【請求項２】
前記コアの半径をｒ１とし、前記第１クラッドの外周の半径をｒ２とする場合に、
２．０≦ｒ２／ｒ１≦２．６
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
【請求項３】
互いに隣り合う前記コア要素の第２クラッドの外周面同士の距離をｗとする場合に、ｗは、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
【請求項４】
互いに隣り合う前記コア要素の前記コア同士の中心間の距離をΛとする場合に、
０．１８≦ｗ／Λ≦０．４７
を満たすことを特徴とする請求項３に記載のマルチコアファイバ。
【請求項５】
前記第１クラッドの外周の半径をｒ２とし、前記前記コアを波長が１５５０ｎｍの光が伝播する場合におけるモードフィールド径をＭＦＤとする場合に、
０．８９≦ｒ２／ＭＦＤ≦１．１８
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
【請求項１】
複数のコア要素と、
それぞれの前記コア要素の外周面を囲むクラッドと、
を備え、
それぞれの前記コア要素は、コアと、前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外周面を囲む第２クラッドと、を有し、
前記コアの屈折率をｎ１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ３とし、前記クラッドの屈折率をｎ４とする場合、
ｎ１＞ｎ２＞ｎ３
ｎ１＞ｎ４
ｎ３＜ｎ４
の全てを満たす
ことを特徴とするマルチコアファイバ。
【請求項２】
前記コアの半径をｒ１とし、前記第１クラッドの外周の半径をｒ２とする場合に、
２．０≦ｒ２／ｒ１≦２．６
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
【請求項３】
互いに隣り合う前記コア要素の第２クラッドの外周面同士の距離をｗとする場合に、ｗは、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
【請求項４】
互いに隣り合う前記コア要素の前記コア同士の中心間の距離をΛとする場合に、
０．１８≦ｗ／Λ≦０．４７
を満たすことを特徴とする請求項３に記載のマルチコアファイバ。
【請求項５】
前記第１クラッドの外周の半径をｒ２とし、前記前記コアを波長が１５５０ｎｍの光が伝播する場合におけるモードフィールド径をＭＦＤとする場合に、
０．８９≦ｒ２／ＭＦＤ≦１．１８
を満たすことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１１８４９５（Ｐ２０１２−１１８４９５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８６８７（Ｐ２０１１−９８６８７）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
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