マルチコアファイバ
【課題】 非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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。
【解決手段】 マルチコアファイバ１は、複数のコア１１、１２と、それぞれのコア１１、１２の外周面を囲むクラッド３０と、を備え、複数のコア１１、１２の内、互いに隣り合う少なくとも一組のコア１１、１２の伝搬定数の差が、長手方向に沿って変化することを特徴とする。このようにコア１１、１２を設定することで、湾曲した状況で設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが高くなることを抑制することができる。
【解決手段】 マルチコアファイバ１は、複数のコア１１、１２と、それぞれのコア１１、１２の外周面を囲むクラッド３０と、を備え、複数のコア１１、１２の内、互いに隣り合う少なくとも一組のコア１１、１２の伝搬定数の差が、長手方向に沿って変化することを特徴とする。このようにコア１１、１２を設定することで、湾曲した状況で設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが高くなることを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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】
下記非特許文献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。しかし、非特許文献１においても指摘されているように、マルチコアファイバにおいては、それぞれのコアを伝播する光信号同士が互いに干渉して、それぞれのコアを伝播する光信号にノイズが重畳する場合がある。そこで、非特許文献１においては、コア同士のクロストークを低減させるための１つの手法として、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を互いに変えることが示されている。
【０００５】
また、下記特許文献１には、屈折率差、コアの直径等を互いに異ならせることにより、互いに伝搬定数の異なる複数のコアを備えるマルチコアファイバが記載されている。
【０００６】
さらに、下記特許文献２には、コアの直径が互いに異なる複数のコアを備えるマルチコアファイバが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍａｓａｎｏｒｉ ＫＯＳＨＩＢＡ “Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒｓ： ｐｒｏｐｏｓａｌ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ” ＩＥＩＣＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， Ｖｏｌ.６， Ｎｏ．２， ９８−１０３
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０３８８８６３号
【特許文献２】米国特許第５，５１９，８０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記非特許文献１に記載のように、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を互いに変えたり、特許文献１、２のように、コアの直径等を互いに異ならせることにより、互いに隣り合うコアにおける光信号の伝搬定数（導波条件）が異なり、確かにクロストークは軽減される。しかし、光ファイバは、直線状に設置される場合だけではなく、非直線的に設置される場合がある。例えば、一定の径の孤を描くように設置される場合、互いに隣り合うコアの一方が、弧の内側となり、他方が弧の外側になることで、互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が一致してしまうことがある。そして、光ファイバの設置の状況によっては、互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が一致する状態が長く続く場合がある。このように互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が互いに一致している状態が長い距離続くと、それぞれのコア同士のクロストークが生じ易くなるという問題がある。つまり、互いに隣り合うコアのクラッドに対する比屈折率差を変える等することにより、互いに隣り合うコアにおける光の伝搬定数を異ならす場合においても、光ファイバが非直線的に設置される場合においては、特定のコア同士のクロストークが生じ易くなることがある。
【００１０】
そこで、本発明は、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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】
【００１１】
本発明のマルチコアファイバは、複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を備え、前記複数のコアの内、互いに隣り合う少なくとも一組のコアの伝搬定数の差が、長手方向に沿って変化することを特徴とするものである。
【００１２】
このようなマルチコアファイバの一組のコアは、マルチコアファイバが非直線的に配置されることで、互いに隣り合う少なくとも一組のコアにおいて、伝搬定数が一致する場所が生じても、この一組のコアにおいては、モードフィールド径の差が長手方向に沿って変化するため、それぞれのコアの伝搬定数は、長い区間において一致しない。従って、本発明のマルチコアファイバは、螺旋状や湾曲した状況で設置される場合においても、この互いに隣り合う一組のコアのクロストークが悪化することを抑制することができる。
【００１３】
また、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアを伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差が、長手方向に沿って変化することが好ましい。
【００１４】
互いに隣り合う一組のコアを伝播する光のモードフィールド径の差が長手方向に沿って変化するということは、互いに隣り合う一組のコアの伝搬定数の差が長手方向に沿って変化していることに他ならない。従って、このようなマルチコアファイバにおいては、モードフィールド径の変化を調べることにより、互いに隣り合う一組の伝搬定数の差が長手方向そって変化していることを容易に調べることができる。
【００１５】
また、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアは、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化することが好ましい。
【００１６】
このような構成により、互いに隣り合うコアにおける伝搬定数の差やモードフィールド径の差を長手方向に容易に変化させることができる。また、屈折率の変化量に対するクロストークの変化は非常に大きいため、屈折率を微小に変化させることで、クロストークが悪化することを防止することができる。
【００１７】
この様にクラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する場合においては、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも大きいことが好ましい。
【００１８】
このように比屈折率差を設定することにより、マルチコアファイバの曲げ半径が大きい場合において、よりクロストークを低減することができる。
【００１９】
或いは、上記の様にクラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する場合においては、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
このように屈折率差を設定することにより、ファイバに印加される曲げ径が変化した場合においても、クロストークの値を安定させる事ができる。
【００２１】
また、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアは、直径の差が長手方向に沿って変化することが好ましい。
【００２２】
このような構成によっても、互いに隣り合うコアにおける伝搬定数の差やモードフィールド径の差を長手方向に容易に変化させることができる。また、コアの直径をコアとなるガラスロッドの外径を変動させることにより確定することができ、また、この外径の変動をコアとなるガラスロッドの製造後に調整することができる。
【００２３】
また、前記伝搬定数の差は、長手方向に沿って一定の間隔で変化することが好ましい。
【００２４】
このような構成にすることで、モードフィールド径の差が一定の間隔で変化するように互いに隣り合うコアの伝搬定数を一定の間隔で変えれば良い。従って、このような構成のマルチコアファイバを工業生産する際、管理しやすい条件でマルチコアファイバを製造することができる。
【００２５】
或いは、前記伝搬定数の差は、長手方向に沿って不規則な間隔で変化することが好ましい。
【００２６】
このような構成にすることで、マルチコアファイバを製造するために用いるファイバ用母材において、コアとなるガラスロッドの直径や屈折率をランダムな間隔で変えれば良く、容易にマルチコアファイバを作製することができる。また、このように伝搬定数の差が、長手方向に沿って不規則な間隔で変化する場合、マルチコアファイバが螺旋状に巻かれて使用される等、規則的な形状で曲げられて設置される場合に、クロストークが規則的に悪化することを防止することができる。
【００２７】
また、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアにおける少なくとも一方のコアが、前記クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されることがより好ましい。
【００２８】
螺旋状に配置されたコアのファイバの長手方向に垂直な断面における位置は、ファイバの長手方向に沿って変化する。従って、このようなマルチコアファイバが非直線状に設置されて、螺旋状に配置されたコアと他のコアとの光の伝搬定数が一致する区間が生じたとしても、ファイバの長手方向に沿って、この特定のコアと他のコアとの位置関係が変化するため、これらのコア同士の光の伝搬定数は、長い区間において一致しない。従って、マルチコアファイバが湾曲した状況で設置される場合においても、互いに隣り合うコアのクロストークが悪化することをさらに抑制することができる。なお、上記の互いに隣り合う一組のコアは、一方のコアが螺旋状に配置され、他方のコアがクラッドの中心軸に一致或いは平行に配置されても良く、両方のコアが、それぞれ螺旋状に配置されても良い。
【００２９】
なお、この場合において、螺旋状に配置される前記コアが、前記クラッドの前記中心軸の周りを回転するピッチは、一定の間隔であっても良く、不規則な間隔であっても良い。
【００３０】
また、本明細書における「ピッチ」とは、ファイバの長手方向の単位長さ当たりの螺旋状のコアの回転回数を意味する。従って、例えば、螺旋状のコアが、ファイバの１ｍあたりにクラッドの中心軸の周りを１回転する場合、このコアのピッチは１回／ｍとなる。
【００３１】
この場合においては、螺旋状に配置される前記コアが、前記クラッドの前記中心軸の周りを回転するピッチの間隔が、前記モードフィールド径の差が変化する間隔の非整数倍であることが好ましい。
【００３２】
つまり、コアのモードフィールド径の変化の周期が、コアの捻じれの周期の非整数倍となる。このようにコアが螺旋状に回転するピッチの間隔と、モードフィールド径の差が変化する間隔とを不一致にすることにより、マルチコアファイバが非直線状に配置される場合において、螺旋状のコアが回転することにより、一組のコア同士の光の伝搬定数が、長い区間において一致しない作用と、モードフィールド径の差が変化することにより、一組のコア同士の光の伝搬定数が、長い区間において一致しない作用とが、それぞれ個別の場所で生じる。従って、一組のコア同士の光の伝搬定数を長い区間において一致しないようにすることができる。このため、特定のコア同士のクロストークが悪化することをさらに抑制することができ、クロストークのばらつきを収束することができる。
【００３３】
前記螺旋状の前記コアは、前記クラッドの前記中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返すように配置されていることが好ましい。
【００３４】
このようにコアが右回転と左回転を繰り返すように螺旋状に配置されることにより、ファイバを右回転、左回転を交互に捩じりながら製造することができるので、コアが片方向の回転のみを持った構造の光ファイバと比較すると、製造性が高まり、安価な螺旋状のコアを持つマルチコアファイバを提供できる。
【００３５】
なお、本明細書において、コアが、クラッドの中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返して螺旋状に回転している場合における、「回転回数」とは、右回転の回転回数、及び、左回転の回転回数を共に正として加算する場合の回転回数を意味する。従って、例えば、螺旋状のコアが、ファイバの０．５ｍの区間においてクラッドの中心軸の周りを右側に０．５回転して、続く０．５ｍの区間において、今度は左側に０．５回転する場合、１ｍ当たりの回転回数は、０．５＋０．５＝１回転であり、この場合のコアのピッチは１回／ｍとなる。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように、本発明によれば、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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】
【００３７】
【図１】本発明の第１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１のマルチコアファイバが曲がっている場合におけるマルチコアファイバの様子を示す図である。
【図３】本発明の第２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４】マルチコアファイバの変形例を示す図である。
【図５】マルチコアファイバの変形例を示す図である。
【図６】マルチコアファイバの曲げ方向を示す図である。
【図７】比較例１のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図８】比較例１のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図９】参考例１のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１０】参考例１のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１１】参考例２のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１２】参考例２のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１３】実施例１のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１４】実施例１のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１５】実施例２比較例１のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１６】実施例２のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１７】実施例３のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１８】実施例３のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１９】実施例４のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図２０】実施例４のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図２１】実施例５のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図２２】実施例５のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図２３】実施例６のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図２４】実施例６のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図２５】実施例７のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図２６】実施例７のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図２７】実施例８のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。なお、理解の容易のため、ぞれぞれの図に記載のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。
【００３９】
（第１実施形態）
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り、具体的には、図１（Ａ）は、マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のマルチコアファイバ１の中心を通るＢ−Ｂ線における屈折率分布を示す図である。なお、図１（Ｂ）は、マルチコアファイバが直線状である場合の屈折率分布を示している。
【００４０】
図１（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１１、１２と、複数のコア１１、１２全体を包囲すると共にそれぞれのコア１１、１２の間を埋めて、それぞれのコア１１、１２の外周面を囲むクラッド３０と、クラッド３０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。
【００４１】
本実施形態においては、クラッド３０の中心軸に沿って１つのコア１１が配置されると共に、この１つのコア１１の周りに複数のコア１２が等間隔で配置されている。また、コア１１の周りに配置される複数のコア１２は、クラッド３０の中心軸に平行に配置されている。また、本実施形態においては、図１（Ａ）に示すように、コアの数が全体で７つとされ、中心に１つのコア１１が配置されると共に、他の６つのコア１２がクラッド３０外周に沿って配置されている。こうして、中心のコア１１と外周側のそれぞれのコア１２とが三角格子状に配置されている。従って、それぞれのコア１１、１２同士の中心間距離は、互いに等しくされている。このように配置された複数のコア１１、１２は、クラッド３０の中心軸に対して対称とされている。つまり、マルチコアファイバ１をクラッド３０の中心軸の周りに所定の角度回転させた場合に、外周側のそれぞれのコア１２の回転後における位置は、回転前における外周側の他のコア１２の位置となる。また、中心に配置されたコア１１は、マルチコアファイバ１を中心軸の周りに回転させても動かない。このようにそれぞれのコア１１、１２がクラッド３０の中心軸に対して対称となる位置に配置されることにより、それぞれのコア１１、１２の配置による光学的性質を均質にすることができる。
【００４２】
この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、クラッド３０の直径は、例えば、１４０μｍとされ、内側保護層３１の外径は、例えば、２０５μｍとされ、外側保護層３２の外径は、例えば、２６５μｍとされる。また、それぞれのコア１１、１２の中心間距離は、特に限定されないが、例えば、３９．２μｍとされている。
【００４３】
そして、本実施形態においては、互いに隣り合うそれぞれのコア１１、１２の直径ｄ１、ｄ２が、互いに異なるようにされている。中心に配置されるコア１１の直径ｄ１は、例えば、８．０μｍとされ、外周側に配置されるコア１２の直径ｄ２は、中心に配置されるコア１１の直径に対して、例えば、−５％〜５％異なるようにされ、さらに、互いに隣り合う外周側に配置されたコア１２同士は、例えば、直径ｄ２が互いに−５％〜５％異なるようにされている。互いに隣り合うコア１１、１２の直径ｄ１、ｄ２が、物理的に僅かに異なっていても、コア１１、１２を伝播する光にしてみれば、それぞれのコア１１、１２の直径は、殆ど変わらず、略同等の光学特性となるが、このように互いに隣り合うコア１１、１２の直径ｄ１、ｄ２が、物理的に僅かに異なることにより、互いに隣り合うコア１１、１２のクロストークを抑制することができる。このように、互いに隣り合うコア１１、１２の直径の差は、直径の１０％以内であることが、クロストークを抑制しつつ、それぞれのコアの光学的特性を同等にする観点から好ましい。また、互いに隣接するコア同士においてコアの直径が同一であっても、後述するコア同士の長手方向における特性変動の効果によりクロストークを抑制する事が可能である。
【００４４】
さらに、クラッド３０の中心に配置されるコア１１の直径ｄ１は、マルチコアファイバ１の長手方向に対して変化せず、一定とされている。これに対して、クラッド３０の外周側に配置されるそれぞれのコア１２の直径ｄ２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化している。従って、中心に配置されるコア１１と、この中心に配置されるコア１１に隣り合うようにして外周側に配置されるそれぞれのコア１２との直径の差（ｄ１−ｄ２）は、長手方向に沿って変化している。例えば、それぞれのコア１２の直径ｄ２は、長手方向に沿って、７．６μｍ〜７．９μｍの間で変化しており、中心に配置されるコア１１と、この中心に配置されるコア１１に隣り合うようにして外周側に配置されるそれぞれのコア１２との直径の差（ｄ１−ｄ２）は、長手方向に沿って、０．１μｍ〜０．４μｍの範囲で変化している。この変化の間隔は、特に限定されないが、ケーブルとして使用される長さの範囲で１周期以上の変化があれば十分である。海底ケーブルのように数十ｋｍスパンで用いられる場合は、１回／ｋｍの間隔で安定した効果が得られる。また、アクセス系に用いられるようなケーブルでは数十ｍから数百ｍのスパンで用いられることが想定されるため、０．１回／ｍ〜１回／ｍのオーダーで変化があれば安定した効果が得られる。また、局内の配線のような数ｍオーダーでの配線用途には、１回／ｍ〜１０回／ｍ程度の周期を与えることが望ましい。このため、変化の周期としては、０．００１回／ｍ〜１０回／ｍの範囲であることが望ましい。
【００４５】
さらに外周側のコア１２の直径ｄ２は、長手方向に沿って、それぞれのコア１２同士で互いに同様に変化するのではなく、互いに異なって変化している。例えば、外周側の特定のコア１２の直径が、長手方向に沿って所定の周期で変化しているとすると、そのコア１２と互いに隣り合う他のコア１２の直径は、長手方向に沿って、特定のコア１２の直径が変化する周期と異なる周期で変化してする。
【００４６】
また、図１（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、中心に配置されているコア１１の屈折率がｎ１、及び、外周側に配置されているそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２は、クラッド３０の屈折率ｎ３よりも高くされており、さらに、外周側に配置されているそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２は、中心に配置されているコア１１の屈折率がｎ１よりも高くされている。なお、互いに隣り合うコア１１、１２の屈折率は、クラッド３０に対する比屈折率差で約−１０％〜１０％であることが、クロストークを抑制しつつ、それぞれのコアの光学的特性を同等にする観点から好ましい。
【００４７】
さらに、クラッド３０の中心に配置されるコア１１の屈折率ｎ１は、マルチコアファイバ１の長手方向に対して変動せず、一定とされている。これに対して、クラッド３０の外周側に配置されるそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化している。従って、中心に配置されるコア１１と、この中心に配置されるコア１１に隣り合うようにして外周側に配置されるそれぞれのコア１２との屈折率は、特に限定されないが、クラッドに対する比屈折率差においてコア１１の比屈折率差の約−１０％〜１０％範囲で、長手方向に沿って変化している。この変化の間隔は、ケーブルとして使用される長さの範囲で１周期以上の変化があれば十分である。海底ケーブルのように数十ｋｍスパンで用いられる場合は、１回／ｋｍの間隔で安定した効果が得られる。また、アクセス系に用いられるようなケーブルでは数十ｍから数百ｍのスパンで用いられることが想定されるため、０．１回／ｍ〜１回／ｍのオーダーで変化があれば安定した効果が得られる。また、局内の配線のような数ｍオーダーでの配線用途には、１回／ｍ〜１０回／ｍ程度の周期を与えることが望ましい。このため、変化の周期としては、０．００１回／ｍ〜１０回／ｍの範囲であることが望ましい。
【００４８】
さらに外周側のコア１２の屈折率ｎ２は、長手方向に沿って、それぞれのコア１２同士で互いに同様に変化するのではなく、互いに異なって変化している。例えば、外周側の特定のコア１２の屈折率が、長手方向に沿って所定の周期で変化しているとすると、そのコア１２と互いに隣り合う他のコア１２の屈折率は、長手方向に沿って、特定のコア１２の屈折率が変化する周期と異なる周期で変化してする。従って、外周側のコア１２において、互いに隣り合うコア１２同士は、長手方向に沿って、互いに同じ屈折率である場所も存在するが、多くの場所において、互いに異なる屈折率となる。
【００４９】
なお、外周側のコア１２の屈折率ｎ２は、一定の間隔で変化しても良く、不規則な間隔で変化しても良い。
【００５０】
なお、図１（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。
【００５１】
光ファイバのコアを伝播する光の伝搬定数は、コアの屈折率に基づくクラッドの屈折率に対する比屈折率差Δとコアの直径で規定される。ここで、ｉ＝１、２としたとき、ｎｉの屈折率を有するコア１１、１２のクラッド３０に対する比屈折率差Δｉは、以下の式で定義される。なお、ｎ３はクラッド３０の屈折率を示す。
【数１】
【００５２】
上記のようにコア１１の屈折率ｎ１は、マルチコアファイバ１の長手方向に対して一定とされているため、コア１１のクラッド３０に対する比屈折率差Δ１は、長手方向に沿って変化せず、例えば、０．４０％とされる。一方、上記の様にそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化しているため、それぞれのコア１２のクラッド３０に対する比屈折率差Δ２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化しており、例えば、長手方向に沿って、０．３８％〜０．４２％の間で変化している。従って、互いに隣り合うコア１１、１２は、クラッドに対する比屈折率差の差（Δ２−Δ１）は長手方向に沿って変化しており、例えば、上記の様にコア１１の比屈折率差Δ１が、０．４０％であり、コア１２の比屈折率差Δ２が、長手方向に沿って０．３８％〜０．４２％の間で変化している場合、互いに隣り合うコア１１、１２は、比屈折率差の差（Δ２−Δ１）が、長手方向に沿って−０．０２％〜０．０２％変化している。コア１１の比屈折率差を基準にすると、この比屈折率差の差の変化量は、−５％〜５％となっている。
【００５３】
そして、上記の様にコア１１は、直径ｄ１及びクラッド３０に対する比屈折率差Δ１が一定であるため、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１は一定となる。一方、上記の様にコア１１と隣り合うそれぞれのコア１２は、直径ｄ２及びクラッド３０に対する比屈折率差Δ２が、長手方向に沿って変化するため、コア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２はマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する。従って、コア１１及びコア１２を伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差（ＭＦＤ１−ＭＦＤ２）は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する。
【００５４】
例えば、上記の様にコア１１は、直径ｄ１が、８．０μｍであり、比屈折率差Δ１が、０．４０％である場合、コア１１に波長１３１０ｎｍの光が伝播するとき、この光のモードフィールド径ＭＦＤ１は、８．５μｍとなり、コア１１に波長１５５０ｎｍの光が伝播するとき、この光のモードフィールド径ＭＦＤ１は、９．６μｍとなる。また、例えば、上記の様に、それぞれのコア１２は、直径ｄ２が長手方向に沿って、７．６μｍ〜７．９μｍの間で変化しており、比屈折率差Δ２が、長手方向に沿って０．３８％〜０．４２％の間で変化している場合、コア１２に波長１３１０ｎｍの光が伝播するとき、この光のモードフィールド径ＭＦＤ２は、８．２μｍ〜８．６μｍの間で変化し、コア１２に波長１５５０ｎｍの光が伝播するとき、この光のモードフィールド径ＭＦＤ２は、９．３μｍ〜９．７μｍの間で変化する。これらの場合、マルチコアファイバ１のそれぞれのコア１１、１２に波長１３１０ｎｍの光が伝播するとき、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差（ＭＦＤ２−ＭＦＤ１）は、長手方向に沿って、−０．３μｍ〜０．１μｍの間で変化する。同様に、それぞれのコア１１、１２に波長１５５０ｎｍの光が伝播するとき、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差は、長手方向に沿って、−０．３μｍ〜０．１μｍの間で変化する。
【００５５】
なお、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差は、外周側のコア１２の屈折率ｎ２が一定の間隔で変化する場合は、一定の間隔で変化し、外周側のコア１２の屈折率ｎ２が不規則な間隔で変化する場合は、不規則な間隔で変化する。
【００５６】
また、外周側のそれぞれのコア１２の直径ｄ２及び屈折率ｎ２が、長手方向に沿って、それぞれのコア１２同士で同様に変化するのではなく、互いに異なって変化している場合においては、外周側のそれぞれのコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２が、互いに異なって変化している。
【００５７】
このようなマルチコアファイバにおいて、コア１１、１２の材料としては、例えば、屈折率を上げるゲルマニウム等のドーパントが添加されたシリカガラスを挙げることができ、クラッド３０の材料としては、何らドーパントが添加されていないシリカガラスを挙げることができる。さらに、内側保護層３１及び外側保護層３２の材料としては、紫外線硬化樹脂を挙げることができる。なお、コア１２の材料がゲルマニウム等のドーパントが添加されたシリカガラスである場合、コア１２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って、このドーパントの添加量が変化している。
【００５８】
そして、本実施形態においては、それぞれのコア１１、１２は、光をシングルモードで伝播する。
【００５９】
次に、本実施形態のマルチコアファイバ１の作用について説明する。
【００６０】
光ファイバを曲げた場合の屈折率の変化は、例えば、等価屈折率法により求めることができる。すなわち、光ファイバが曲がっている場合の屈折率は、直線状の光ファイバの屈折率分布に（１＋(ｒ／Ｒ)cosθ）を掛けることにより、等価的に求めることができる。ここで、（ｒ、θ）は、光ファイバの長手方向に垂直な平面における極座標であり、θ＝０が光ファイバを曲げている状態における外側の方向であり、ｒは光ファイバの中心からの距離である。また、Ｒは、光ファイバの曲率半径を示す。
【００６１】
ここで、図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った方向にマルチコアファイバ１を曲げることを考える。この場合、Ｂ−Ｂ線がθ＝０を含む線である。図２は、このようにマルチコアファイバ１が曲がっている場合におけるマルチコアファイバ１の様子を示す図である。具体的には、図２（Ａ）は、マルチコアファイバ１の長手方向に垂直な断面における構造を示す図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線における等価屈折率の分布を示す図である。なお、図２（Ｂ）においては、理解の容易のため、図１（Ｂ）に示すマルチコアファイバ１が直線状の場合の屈折率分布を破線で示す。図２に示すように、Ｂ−Ｂ線に沿ってマルチコアファイバ１を曲げたとき、マルチコアファイバ１の中心が原点となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの外側の方向がθ＝０となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの内側の方向がθ＝１８０度となる。この場合、上式より、マルチコアファイバ１の曲げの外側のコアやクラッドの等価屈折率が高くなり、曲げの内側のコアやクラッドの等価屈折率が低くなる。
【００６２】
従って、上述のように外周側のコア１２が中心のコア１１よりも屈折率が高い場合、マルチコアファイバ１の曲げの曲率半径を特定の大きさにすると、中心のコア１１の実効屈折率と、外周側のコア１２の内、マルチコアファイバ１の曲げ内側に位置するコアの実効屈折率とが一致する場合がある。また、特に図を用いて説明しないが、上述の説明と異なり、中心のコア１１が外周側のコア１２よりも屈折率が高くされている場合においては、中心のコア１１の実効屈折率と、外周側のコア１２の内、マルチコアファイバ１の曲げ外側に位置するコアの実効屈折率と、特定のコア１２の実効屈折率とが一致する場合がある。
【００６３】
なお、上述の説明においては、理解の容易のために、実効屈折率を実際のガラスの屈折率と同じように説明したが、実際には、導波される光の断面中の広がりを含めて決定されるパラメータである。なお、実効屈折率は、伝搬定数と１対１の関係にある。
【００６４】
このように、中心のコア１１の実効屈折率と外周側のコア１２の実効屈折率とが、曲げにより変化するため、本実施形態の様に中心のコア１１と外周側のコア１２の直径を互いに変える場合においても、中心のコア１１と外周側のコア１２における特定のコア１２の伝搬定数が一致する場合がある。
【００６５】
しかし、本実施形態のマルチコアファイバ１においては、上述のように、中心のコア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と外周側のコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する。つまり、中心のコア１１の伝搬定数と外周側のコア１２の伝搬定数との差が、長手方向に沿って変化する。このため、上記の様に、マルチコアファイバ１を曲げることにより、中心のコア１１と外周側のコア１２における特定のコア１２の伝搬定数が一致する場合においても、この様な状態は、マルチコアファイバ１の長い区間において維持されない。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、螺旋状や湾曲した状況で設置される場合においても、この互いに隣り合う中心に配置されるコア１１と外周側のコア１２とのクロストークが悪化することを抑制することができる。
【００６６】
さらに、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差は、一定の間隔で変化しても良いし、不規則な間隔で変化してもよい。コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、不規則な間隔で変化する場合は、マルチコアファイバ１が螺旋状に巻かれて使用される等、規則的な形状で曲げられて設置される場合に、クロストークが規則的に悪化することを防止することができる。
【００６７】
さらに、外周側のそれぞれのコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２が、互いに異なって変化する場合においては、外周側のそれぞれのコア１２同士のクロストークが悪化することを防止することができる。
【００６８】
なお、本実施形態においては、中心のコア１１の直径ｄ１が一定であり、外周側のそれぞれのコア１２の直径ｄ２がマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化し、さらに、中心のコア１１の屈折率ｎ１が一定で、外周側のそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２がマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化することで、中心のコア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と外周側のコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化するものとした。しかし、本実施形態は、このような形態に限らず、例えば、モードフィールド径ＭＦＤ１とモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する限りにおいて、コア１１の直径ｄ１や屈折率ｎ１がマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化して、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１がマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化しても良い。さらに、コア１１の直径ｄ１や屈折率ｎ１、及び、それぞれのコア１２の直径ｄ２や屈折率ｎ２の内、少なくとも一つのパラメータが、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化することで、モードフィールド径ＭＦＤ１とモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化しても良い。
【００６９】
このようなマルチコアファイバ１は、次の様に製造することができる。
【００７０】
まず、コア１１及びコア１２となるコア用ガラス部材、及び、クラッド３０もしくはクラッド３０の一部となるクラッド用ガラス部材を準備する。このコア１１となるコア用ガラス部材は、長手方向において、一定の直径で、一定の屈折率とされ、コア１２となるコア用ガラス部材は、長手方向に直径及び屈折率が変化するものとする。このコア用ガラス部材の直径及び屈折率は、後述の様に光ファイバ用母材を紡糸して、マルチコアファイバ１とした場合に、マルチコアファイバ１における外周側のコア１２の直径の変化及び屈折率の変化に合わせて、変化されている。次に、準備したコア１１及びコア１２となるコア用ガラス部材をクラッド用ガラス部材中に配置して、コラプスすることにより、断面における配置が、図１（Ａ）に示す、コア１１、１２及びクラッド３０と略相似形のファイバ用母材を作製する。そして、このファイバ用母材を加熱溶融し紡糸することでマルチコアファイバ１とする。なお、準備したコア１１及びコア１２となるコア用ガラス部材をクラッド用ガラス部材中に配置して、これらのガラス部材をコアラプスしながら紡糸しても良い。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図３は、本発明の第２実施形態に係るマルチコアファイバ２を示す図である。なお、図３においては、理解の容易のため、クラッド３０を破線で示し、内側保護層３１、外側保護層３２は省略し、マルチコアファイバ１の長手方向と径方向の縮尺を実際のマルチコアファイバと変えて記載している。
【００７２】
本実施形態においては、図２に示すように、中心のコア１１は、第１実施形態と同様に、クラッド３０の中心軸に沿って配置されているが、外周側のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを、互いに同じ方向に回転するように螺旋状に配置されている点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。なお、本実施形態のマルチコアファイバ２における中心のコア１１及び外周側のコア１２の直径や屈折率は、第１実施形態におけるマルチコアファイバ１の中心のコア１１及び外周側のコア１２の直径や屈折率と同様である。図２に示すように、外周側のコア１２は、矢印Ａの方向に沿って、右回転するようにして、配置されている。つまり、マルチコアファイバ２においては、このようにコア１２が螺旋状に形成された状態で固化しており、コア１２の永久捻れが付与されている。
【００７３】
なお、図２においては、螺旋状である外周側のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを同じピッチでしている。つまり、マルチコアファイバ２の長手方向における何れの区間においても、マルチコアファイバ２の単位長さ当たりのコア１２の回転回数が一定とされている。
【００７４】
しかし、マルチコアファイバ２においては、螺旋状のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを回転するピッチが変化する区間を有していても良い。つまり、例えば、ある所定の区間において、螺旋状のコア１２の回転のピッチが、１回／ｍであり、他の区間で０．５回／ｍであるようにしていても良く、更に他の区間で、他のピッチで回転するようにしても良い。更に、螺旋状のコア１２は、ピッチが常に変化していても良い。
【００７５】
また、特に図示しないが、螺旋状のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返していても良い。つまり、螺旋状のコア１２は、所定の区間において、右回転するように配置され、その所定の区間と隣り合う区間において、左回転するように配置されても良い。さらにこの場合においては、コア１２が右回転する区間と左回転する区間との間において、コア１２がクラッド３０の軸中心に回転せず、コア１１と平行に配置されても良い。また更に、螺旋状のコア１２が、右回転するそれぞれの区間の長さ、及び、左回転するそれぞれの区間の長さが、一定ではないこととしても良い。
【００７６】
そして、コア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを平均１回／ｍ以上のピッチで回転していることが好ましく、平均４回／ｍ以上のピッチで回転していることがより好ましい。なお、上記のように、コア１２が、右方向、左方向のそれぞれに回転している場合において、このピッチは、右方向の回転数、及び、左方向の回転数を共に正として加算して、ピッチを計算する。例えば、螺旋状のコア１２が、マルチコアファイバ２の０．５ｍの区間においてクラッド３０の中心軸の周りを右側に０．５回転して、続く０．５ｍの区間において、今度は左側に０．５回転する場合、１ｍ当たりの回転回数は、０．５＋０．５＝１回であり、この場合のコア１２の回転のピッチは１回／ｍとなる。
【００７７】
さらに、マルチコアファイバ２においては、螺旋状に配置される外周側のコア１２が、クラッド３０の中心軸の周りを回転するピッチの間隔が、上述のコア１１のモードフィールド径ＭＦＤ１とコア１２のモードフィールド径ＭＦＤ２の差が変化する間隔の整数倍としても良いが、非整数倍であることが好ましい。
【００７８】
次に、本実施形態のマルチコアファイバ２の作用について説明する。
【００７９】
ここで、再び図２を用いて説明をする。図２において、マルチコアファイバ２を括弧書きで示す。第１実施形態と同様にして、図１（Ａ）におけるマルチコアファイバ２の中心を通るＢ−Ｂ線に沿った方向にマルチコアファイバ２を曲げることを考える。図３に示すように、Ｂ−Ｂ線に沿ってマルチコアファイバ２を曲げたとき、マルチコアファイバ２の中心が原点となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの外側の方向がθ＝０となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの内側がθ＝１８０度となる。この場合、第１実施形態において説明したように、曲げの内側のコアやクラッドの等価屈折率が低くなる。
【００８０】
従って、第１実施形態で説明したように、中心のコア１１の実効屈折率と、外周側の特定のコア１２の実効屈折率とが一致する場合がある。
【００８１】
しかし、本実施形態のマルチコアファイバ２においては、螺旋状に配置されたコア１２のマルチコアファイバ２の長手方向に垂直な断面における位置は、マルチコアファイバ２の長手方向に沿って変化する。従って、このようにマルチコアファイバが特定の曲率半径で曲げられて設置されることで、図２に示すように、中心のコア１１の屈折率と、外周側のコア１２の内、曲げ方向の内側に位置する１つのコア１２の実効屈折率とが一致する区間が生じたとしても、マルチコアファイバ２の長手方向に沿って、この中心のコア１１と実効屈折率が一致した外周側の特定のコア１２と、中心のコア１１との位置関係が変化するため、この特定のコア１２と中心のコア１１との実効屈折率は、長い区間において一致しない。また、第１実施形態のマルチコアファイバ１と同様に、中心のコア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と外周側のコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化するので、中心のコア１１と外周側のコア１２における特定のコア１２の伝搬定数が一致する状態は、長い区間において維持されない。従って、本実施形態のマルチコアファイバ２によれば、第１実施形態のマルチコアファイバ１よりもさらに、この特定のコア１２と中心のコア１１とのクロストークが悪化することを抑制することができる。このように本実施形態のマルチコアファイバ２によれば、湾曲した状況で設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制することができるため、コア全体として、クロストークのばらつきを抑制することができる。
【００８２】
さらに、上述のように、螺旋状に配置される外周側のコア１２が、クラッド３０の中心軸の周りを回転するピッチの間隔が、上述のコア１１のモードフィールド径ＭＦＤ１とコア１２のモードフィールド径ＭＦＤ２の差が変化する間隔の非整数倍であることが好ましい。この場合においては、コア１２が回転するピッチと、モードフィールド径ＭＦＤ１とモードフィールド径ＭＦＤ２の差が変化する間隔とを設定することにより、マルチコアファイバ２が非直線状に配置される場合において、螺旋状のコア１２が回転することにより、中心のコア１１と外周側のコア１２との伝搬定数が、長い区間において一致しない作用と、モードフィールド径ＭＦＤ１とモードフィールド径ＭＦＤ２との差が変化することにより、コア１１とコア１２との光の伝搬定数が、長い区間において一致しない作用とが、それぞれ個別の場所で生じる。従って、中心のコア１１と外周側のコア１２との光の伝搬定数をより短い区間で一致しないようにすることができる。このため、特定のコア同士のクロストークが悪化することをさらに抑制することができ、また、クロストークのばらつきを収束することができる。
【００８３】
なお、上記説明においては、外周側の特定のコア１２の実効屈折率と、中心のコア１１の実効屈折率とが一致する場合について説明したが、例えば、外周側のコア１２同士において、実効屈折率が一致する場合においても、同様にしてそれぞれのコア１２の実効屈折率は、長い区間において一致しない。従って、それぞれのコア１２同士のクロストークが悪化することを抑制することができる。
【００８４】
このようなマルチコアファイバ２の製造は次の様に行う。
【００８５】
まず、第１実施形態と同様にしてファイバ用母材を作製する。そして、第１実施形態と同様にして、ファイバ用母材を加熱溶融し紡糸することでマルチコアファイバとし、このマルチコアファイバを内側保護層３１、外側保護層３２で被覆する。このとき、紡糸された直後のマルチコアファイバを軸中心に回転させる。このようにマルチコアファイバを軸中心に回転させることで、ファイバ用母材から紡糸されて固化する前のマルチコアファイバの半製体に対して、この軸中心の回転力が伝わり、図２に示すように、外周側のコア１２が、クラッド３０の中心軸の周りを回転するように螺旋状に形成される。別言すれば、外周側のコア１２に永久捻じれが付与される。
【００８６】
このようにコアが螺旋状に配置されたマルチコアファイバを製造することにより、例えばファイバのテープ化やケーブル化、敷設作業、および実環境下において継続的・永久的にクロストークが悪化することを抑制することができる。さらに、機械的信頼性の観点でも、このように予めマルチコアファイバのコアを螺旋状に配置することが望ましい。
【００８７】
紡糸された直後のマルチコアファイバを軸中心に回転させるには、例えば、紡糸されたマルチコアファイバが、最初に接触するターンプーリーをマルチコアファイバの軸中心に回転移動させれば良い。このターンプーリーを一方向に回転させることにより、コア１２がクラッド３０の中心軸の周りを一方の方向に回転する形状となる。また、ターンプーリーを一方向の回転させずに、揺動回転させることにより、コア１２がクラッド３０の中心軸の周りを右回転と左回転とを交互に回転する形状となる。
【００８８】
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。
【００８９】
例えば、上記実施形態おいて、コアの数を７つとしたが、コアは複数であればその数に特に制限はない。また、例えば、図１や図３において、外周側のコア１２が１本でも良く、７本以上であっても良い。さらに、コア全体の数が複数である限りにおいて、クラッド３０の中心軸に沿ったコア１１は必須の要件ではない。例えば、クラッド３０に正三角形を描くように３つのコアが配置され、互いに隣り合うコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤが、長手方向に沿って互いに異なるように変化しても良く、必要に応じて、これらのコアが互いに螺旋状に配置されても良い。また、本発明のマルチコアファイバは、複数のコアが、クラッド３０の中心軸に対して対称とされている必要はなく、例えば、複数のコアが５行×４列で、格子状に配列されるものであっても良い。
【００９０】
このように本発明のマルチコアファイバは、複数のコアを備えて、このコアの内、互いに隣り合う少なくとも一組のコアを伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差が、長手方向に沿って変化する限りにおいて、使用用途に応じて、適宜変形が可能である。図４は、このようなマルチコアファイバの変形例を示す図である。
【００９１】
図４（ａ）は、中心に１つのコア１１が配され、このコアを取り囲むように４つのコア１２が配されて、コア１１とコア１２との中心間距離が、それぞれ等しくされたマルチコアファイバを示す図である。図４（ｂ）は、図１（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１における外周側のコア１２の更に外周側に６つのコア１３が設けられており、それぞれのコア１１〜１３が三角格子状に並べられて、全体として、星形に配置されている例を示す図である。また、図４（ｃ）は、図１（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１における外周側のコア１２の更に外周側に１２本のコア１３が互いに均等な間隔で設けられて、１９本のコアが三角格子状に配されることで、最密充填されている例を示す図である。
【００９２】
また、図５（ａ）は、図１（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１におけるそれぞれのコア１１、１２が、複数の空孔１４によって囲まれている例を示す図である。この場合、それぞれの空孔１４の働きにより、コア１１、１２に光がより強く閉じ込められて、互いに隣り合うコア同士のクロストークをより抑制することができる。また、図５（ｂ）は、図１（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１におけるそれぞれのコア１１、１２が、クラッド３０と同様の屈折率を有する第１クラッド１５で囲まれ、この第１クラッド１５がクラッド３０よりも屈折率が低い第２クラッド１６で囲まれている例を示す図である。つまり、コア１１（１２）と第１クラッド１５と第２クラッド１６によるコア要素が、いわゆるトレンチ型とされることにより、コア１１、１２に光がより強く閉じ込められて、互いに隣り合うコア同士のクロストークをより抑制することができる。
【実施例】
【００９３】
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。
【００９４】
（比較例１）
中心に１つのコアが配置され、このコアを取り囲むように外周側に６つのコアが配置されて、それぞれのコア同士の中心間距離がそれぞれ等しい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。このマルチコアファイバにおいては、それぞれのコアがマルチコアファイバの中心軸に一致或いは平行に配置されるものとした。
【００９５】
また、このマルチコアファイバにおいては、それぞれの中心のコアの直径を７．７３４μｍとして、外周側のコアの直径をそれぞれ７．７３４μｍとし、それぞれのコアの中心間距離Ｌを３５．０μｍとし、クラッドの外径を１４０μｍとした。また、中心のコアのクラッドに対する比屈折率差Δをそれぞれ０．４０％として、外周側のコアのクラッドに対する比屈折率差を互いに等しくして、中心のコアよりも０．０１％高くした。
【００９６】
このマルチコアファイバのそれぞれのコアに波長が１．５５μｍの光を伝播させて、マルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。図６は、マルチコアファイバの曲げ方向を示す図である。本例においては、Ｘ軸に沿ってマルチコアファイバを曲げている。具体的には、まず、図６に示すようにマルチコアファイバの外周側の１つのコアが、折り曲げ方向であるＸ軸に鉛直なＹ軸から約１５度だけ右回りに回転するように、マルチコアファイバを軸中心に回転させた。そして、マルチコアファイバの原点上に位置する部分を固定して、この固定された部分を基準としてＸ軸Ｙ軸に垂直に延在するマルチコアファイバの長手方向の一部をＸ軸のマイナス方向に湾曲させた。この結果を図７に示す。なお、図７において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図８に示す。なお、図８において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図７、８に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【００９７】
図７、図８に示すように、本比較例のマルチコアファイバは、外周側のコアにおける、特定のコアが、特に曲げ直径が約７００ｍｍにおいて、クロストークが悪い結果となった。
【００９８】
（参考例１）
外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していること以外は、比較例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。このマルチコアファイバにおいては、捻じれのピッチを０．０１回／ｍとした。
【００９９】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図９に示す。なお、図９において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１０に示す。なお、図１０において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図９、図１０に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１００】
図９、図１０に示すように、本参考例のマルチコアファイバは、外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していることにより、比較例１のマルチコアファイバよりも、特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることが低減される結果となった。
【０１０１】
（参考例２）
捻じれのピッチを１回／ｍとしたこと以外は、参考例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１０２】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１１に示す。なお、図１１において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１２に示す。なお、図１２において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１１、図１２に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１０３】
図１１、図１２に示すように、本参考例のマルチコアファイバは、外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していることにより、比較例１のマルチコアファイバよりも、特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることが低減される結果となり、さらに参考例１よりも、それぞれのクロストークのばらつきが集束される結果となった。
【０１０４】
（実施例１）
外周側のコアの比屈折率差が長手方向に沿って３回／ｍで正弦波状に変化し、その変化率が０．００５％であること以外は、比較例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。このように外周側のコアの比屈折率差が、長手方向に沿って変化することにより、クラッドの中心に配置されるコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤと、外周側に配置されるコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤとの差が、マルチコアファイバの長手方向に沿って変化する。
【０１０５】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１３に示す。なお、図１３において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１４に示す。なお、図１４において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１３、図１４に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１０６】
図１３、図１４に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、外周側のコアの比屈折率差が変化することにより、比較例１のマルチコアファイバよりも、特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることが低減される結果となった。
【０１０７】
（実施例２）
外周側のコアの比屈折率差の変化率が０．０１％であること以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１０８】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１５に示す。なお、図１５において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１６に示す。なお、図１６において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１５、図１６に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１０９】
図１５、図１６に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、外周側のコアの比屈折率差が実施例１よりも大きく変化することにより、実施例１のマルチコアファイバよりも、特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることがさらに低減される結果となった。
【０１１０】
（実施例３）
外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していること以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。このマルチコアファイバにおいては、捻じれのピッチを３回／ｍとした。
【０１１１】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１７に示す。なお、図１７において、波線はそれぞれのコアのクロストークを示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１８に示す。なお、図１８において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１７、図１８に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１１２】
図１７、図１８に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していることにより、実施例１よりも特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることがさらに低減され、実施例１よりもそれぞれのクロストークのばらつきが集束される結果となった。
【０１１３】
（実施例４）
外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していること以外は、実施例２のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。このマルチコアファイバにおいては、捻じれのピッチを３回／ｍとした。
【０１１４】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１９に示す。なお、図１９において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図２０に示す。なお、図２０において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１９、図２０に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１１５】
図１９、図２０に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していることにより、実施例２よりも特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪化することがさらに低減され、実施例２よりもそれぞれのクロストークのばらつきが集束される結果となった。
【０１１６】
（実施例５）
外周側のコアの比屈折率差が長手方向に沿って２回／ｍで変化し、捻じれのピッチを１回／ｍとして、（コアの比屈折率差の変化の周期）／（コアの捻じれの周期）＝２．００としたこと以外は、実施例４のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１１７】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図２１に示す。なお、図２１において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図２２に示す。なお、図２２において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図２１、図２２に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１１８】
図２１、図２２に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、（コアの比屈折率差の変化の周期）が（コアの捻じれの周期）の丁度２倍であり、曲げ直径が大きな領域（直線に近い領域）で、若干集束が乱れる結果となった。
【０１１９】
（実施例６）
（コアの比屈折率差の変化の周期）／（コアの捻じれの周期）＝２．０１としたこと以外は、実施例５のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１２０】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図２３に示す。なお、図２３において、波線はそれぞれのコアのクロストークを示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図２４に示す。なお、図２４において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図２３、図２４に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１２１】
図２３、図２４に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、（コアの比屈折率差の変化の周期）が（コアの捻じれの周期）の整数倍よりも若干大きいため、クロストークが実施例５よりも集束する結果となった。
【０１２２】
（実施例７）
（コアの比屈折率差の変化の周期）／（コアの捻じれの周期）＝２．０２としたこと以外は、実施例５のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１２３】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図２５に示す。なお、図２５において、波線はそれぞれのコアのクロストークを示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図２６に示す。なお、図２６において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図２５、図２６に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１２４】
図２５、図２６に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、（コアの比屈折率差の変化の周期）／（コアの捻じれの周期）が、実施例６よりもさらに大きいため、クロストークが実施例６よりもさらに集束する結果となった。
【０１２５】
（実施例８）
次に外周側のコアにおいて、比屈折率差が長手方向に沿って０．６回／ｍで正弦波状に変化し、その変化率が０．０２％であり、１回／ｍの周期の捻じれを有する条件としたこと以外は、比較例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。 さらに、中心のコアと外周側のコアとの比屈折率差の差を０．０％，０．００２５％，０．００５%，０．０１％，０．０２％，０．０２５％，０．０３％，０．０４％，０．０５％と変化させた。なお、基準となる比屈折率差が０．４％（中心のコアのクラッドに対する比屈折率差が０．４％）であるので、比屈折率差の差が０．０５％とは、外周側のコアの比屈折率差として０．４５％が設定されたことを意味する。
【０１２６】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べ、さらに、ぞれぞれの比屈折率差の差におけるすべての外周側のコアの平均のクロストークを調べた。その結果を図２７に示す。尚、図２７に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１２７】
図２７に示すように、外周側のコアの比屈折率差の長手方向に沿った変化量（０．０２％）が、中心のコアの比屈折率差と外周側のコアの比屈折率差との差よりも、大きく変化するマルチコアファイバ（中心のコアと外周側のコアとの比屈折率差の差が、０．０％，０．００２５％，０．００５%，０．０１％，０．０２％のマルチコアファイバ）をグループＡとすると、グループＡのマルチコアファイバにおいては、曲げ直径が１００ｍｍから１００００ｍｍという非常に広い範囲にわたりクロストークの変化量を低減できる結果となった。
【０１２８】
また、図２７に示すように、外周側のコアの比屈折率差が長手方向に沿った変化量（０．０２％）が、中心のコアの比屈折率差と外周側のコアの比屈折率差との差よりも、小さく変化するマルチコアファイバをグループＢ（中心のコアと外周側のコアとの比屈折率差の差が、０．０２５％，０．０３％，０．０４％，０．０５％）とすると、グループＢのマルチコアファイバにおいては、曲げ直径が大きい領域において、よりクロストークが改善される結果となった。さらに図７に示す比較例１のマルチコアファイバのように長手方向の特性変動が無い場合に存在する特定の曲げ直径でのクロストークの急激な劣化が発生しなくなる。
【０１２９】
以上より、本発明の様に、互いに隣り合う少なくとも一組のコアを伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差が、長手方向に沿って変化するマルチコアファイバによれば、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制できることが分かった。
【０１３０】
さらに、本発明のマルチコアファイバにおいて、互いに隣り合う少なくとも一組のコアにおける少なくとも一方のコアが、クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されることにより、さらに特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることが低減され、クロストークのばらつきが集束されることが分かった。そして、この場合、コアのモードフィールド径の変化の周期が、コアの捻じれの周期の非整数倍であれば、クロストークがより集束することが分かった。
【０１３１】
また、互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも大きい方が、曲げ直径が大きい領域において、よりクロストークが改善されることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上説明したように、本発明によれば、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制できるマルチコアファイバが提供される。
【符号の説明】
【０１３３】
１、２・・・マルチコアファイバ
１１、１２・・・コア
１４・・・空孔
１５・・・第１クラッド
１６・・・第２クラッド
３０・・・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、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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】
下記非特許文献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。しかし、非特許文献１においても指摘されているように、マルチコアファイバにおいては、それぞれのコアを伝播する光信号同士が互いに干渉して、それぞれのコアを伝播する光信号にノイズが重畳する場合がある。そこで、非特許文献１においては、コア同士のクロストークを低減させるための１つの手法として、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を互いに変えることが示されている。
【０００５】
また、下記特許文献１には、屈折率差、コアの直径等を互いに異ならせることにより、互いに伝搬定数の異なる複数のコアを備えるマルチコアファイバが記載されている。
【０００６】
さらに、下記特許文献２には、コアの直径が互いに異なる複数のコアを備えるマルチコアファイバが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍａｓａｎｏｒｉ ＫＯＳＨＩＢＡ “Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒｓ： ｐｒｏｐｏｓａｌ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ” ＩＥＩＣＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， Ｖｏｌ.６， Ｎｏ．２， ９８−１０３
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０３８８８６３号
【特許文献２】米国特許第５，５１９，８０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記非特許文献１に記載のように、それぞれのコアのクラッドに対する比屈折率差を互いに変えたり、特許文献１、２のように、コアの直径等を互いに異ならせることにより、互いに隣り合うコアにおける光信号の伝搬定数（導波条件）が異なり、確かにクロストークは軽減される。しかし、光ファイバは、直線状に設置される場合だけではなく、非直線的に設置される場合がある。例えば、一定の径の孤を描くように設置される場合、互いに隣り合うコアの一方が、弧の内側となり、他方が弧の外側になることで、互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が一致してしまうことがある。そして、光ファイバの設置の状況によっては、互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が一致する状態が長く続く場合がある。このように互いに隣り合うコアのそれぞれの光の伝搬定数が互いに一致している状態が長い距離続くと、それぞれのコア同士のクロストークが生じ易くなるという問題がある。つまり、互いに隣り合うコアのクラッドに対する比屈折率差を変える等することにより、互いに隣り合うコアにおける光の伝搬定数を異ならす場合においても、光ファイバが非直線的に設置される場合においては、特定のコア同士のクロストークが生じ易くなることがある。
【００１０】
そこで、本発明は、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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】
【００１１】
本発明のマルチコアファイバは、複数のコアと、それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、を備え、前記複数のコアの内、互いに隣り合う少なくとも一組のコアの伝搬定数の差が、長手方向に沿って変化することを特徴とするものである。
【００１２】
このようなマルチコアファイバの一組のコアは、マルチコアファイバが非直線的に配置されることで、互いに隣り合う少なくとも一組のコアにおいて、伝搬定数が一致する場所が生じても、この一組のコアにおいては、モードフィールド径の差が長手方向に沿って変化するため、それぞれのコアの伝搬定数は、長い区間において一致しない。従って、本発明のマルチコアファイバは、螺旋状や湾曲した状況で設置される場合においても、この互いに隣り合う一組のコアのクロストークが悪化することを抑制することができる。
【００１３】
また、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアを伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差が、長手方向に沿って変化することが好ましい。
【００１４】
互いに隣り合う一組のコアを伝播する光のモードフィールド径の差が長手方向に沿って変化するということは、互いに隣り合う一組のコアの伝搬定数の差が長手方向に沿って変化していることに他ならない。従って、このようなマルチコアファイバにおいては、モードフィールド径の変化を調べることにより、互いに隣り合う一組の伝搬定数の差が長手方向そって変化していることを容易に調べることができる。
【００１５】
また、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアは、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化することが好ましい。
【００１６】
このような構成により、互いに隣り合うコアにおける伝搬定数の差やモードフィールド径の差を長手方向に容易に変化させることができる。また、屈折率の変化量に対するクロストークの変化は非常に大きいため、屈折率を微小に変化させることで、クロストークが悪化することを防止することができる。
【００１７】
この様にクラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する場合においては、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも大きいことが好ましい。
【００１８】
このように比屈折率差を設定することにより、マルチコアファイバの曲げ半径が大きい場合において、よりクロストークを低減することができる。
【００１９】
或いは、上記の様にクラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する場合においては、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
このように屈折率差を設定することにより、ファイバに印加される曲げ径が変化した場合においても、クロストークの値を安定させる事ができる。
【００２１】
また、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアは、直径の差が長手方向に沿って変化することが好ましい。
【００２２】
このような構成によっても、互いに隣り合うコアにおける伝搬定数の差やモードフィールド径の差を長手方向に容易に変化させることができる。また、コアの直径をコアとなるガラスロッドの外径を変動させることにより確定することができ、また、この外径の変動をコアとなるガラスロッドの製造後に調整することができる。
【００２３】
また、前記伝搬定数の差は、長手方向に沿って一定の間隔で変化することが好ましい。
【００２４】
このような構成にすることで、モードフィールド径の差が一定の間隔で変化するように互いに隣り合うコアの伝搬定数を一定の間隔で変えれば良い。従って、このような構成のマルチコアファイバを工業生産する際、管理しやすい条件でマルチコアファイバを製造することができる。
【００２５】
或いは、前記伝搬定数の差は、長手方向に沿って不規則な間隔で変化することが好ましい。
【００２６】
このような構成にすることで、マルチコアファイバを製造するために用いるファイバ用母材において、コアとなるガラスロッドの直径や屈折率をランダムな間隔で変えれば良く、容易にマルチコアファイバを作製することができる。また、このように伝搬定数の差が、長手方向に沿って不規則な間隔で変化する場合、マルチコアファイバが螺旋状に巻かれて使用される等、規則的な形状で曲げられて設置される場合に、クロストークが規則的に悪化することを防止することができる。
【００２７】
また、前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアにおける少なくとも一方のコアが、前記クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されることがより好ましい。
【００２８】
螺旋状に配置されたコアのファイバの長手方向に垂直な断面における位置は、ファイバの長手方向に沿って変化する。従って、このようなマルチコアファイバが非直線状に設置されて、螺旋状に配置されたコアと他のコアとの光の伝搬定数が一致する区間が生じたとしても、ファイバの長手方向に沿って、この特定のコアと他のコアとの位置関係が変化するため、これらのコア同士の光の伝搬定数は、長い区間において一致しない。従って、マルチコアファイバが湾曲した状況で設置される場合においても、互いに隣り合うコアのクロストークが悪化することをさらに抑制することができる。なお、上記の互いに隣り合う一組のコアは、一方のコアが螺旋状に配置され、他方のコアがクラッドの中心軸に一致或いは平行に配置されても良く、両方のコアが、それぞれ螺旋状に配置されても良い。
【００２９】
なお、この場合において、螺旋状に配置される前記コアが、前記クラッドの前記中心軸の周りを回転するピッチは、一定の間隔であっても良く、不規則な間隔であっても良い。
【００３０】
また、本明細書における「ピッチ」とは、ファイバの長手方向の単位長さ当たりの螺旋状のコアの回転回数を意味する。従って、例えば、螺旋状のコアが、ファイバの１ｍあたりにクラッドの中心軸の周りを１回転する場合、このコアのピッチは１回／ｍとなる。
【００３１】
この場合においては、螺旋状に配置される前記コアが、前記クラッドの前記中心軸の周りを回転するピッチの間隔が、前記モードフィールド径の差が変化する間隔の非整数倍であることが好ましい。
【００３２】
つまり、コアのモードフィールド径の変化の周期が、コアの捻じれの周期の非整数倍となる。このようにコアが螺旋状に回転するピッチの間隔と、モードフィールド径の差が変化する間隔とを不一致にすることにより、マルチコアファイバが非直線状に配置される場合において、螺旋状のコアが回転することにより、一組のコア同士の光の伝搬定数が、長い区間において一致しない作用と、モードフィールド径の差が変化することにより、一組のコア同士の光の伝搬定数が、長い区間において一致しない作用とが、それぞれ個別の場所で生じる。従って、一組のコア同士の光の伝搬定数を長い区間において一致しないようにすることができる。このため、特定のコア同士のクロストークが悪化することをさらに抑制することができ、クロストークのばらつきを収束することができる。
【００３３】
前記螺旋状の前記コアは、前記クラッドの前記中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返すように配置されていることが好ましい。
【００３４】
このようにコアが右回転と左回転を繰り返すように螺旋状に配置されることにより、ファイバを右回転、左回転を交互に捩じりながら製造することができるので、コアが片方向の回転のみを持った構造の光ファイバと比較すると、製造性が高まり、安価な螺旋状のコアを持つマルチコアファイバを提供できる。
【００３５】
なお、本明細書において、コアが、クラッドの中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返して螺旋状に回転している場合における、「回転回数」とは、右回転の回転回数、及び、左回転の回転回数を共に正として加算する場合の回転回数を意味する。従って、例えば、螺旋状のコアが、ファイバの０．５ｍの区間においてクラッドの中心軸の周りを右側に０．５回転して、続く０．５ｍの区間において、今度は左側に０．５回転する場合、１ｍ当たりの回転回数は、０．５＋０．５＝１回転であり、この場合のコアのピッチは１回／ｍとなる。
【発明の効果】
【００３６】
以上のように、本発明によれば、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制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】
【００３７】
【図１】本発明の第１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１のマルチコアファイバが曲がっている場合におけるマルチコアファイバの様子を示す図である。
【図３】本発明の第２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４】マルチコアファイバの変形例を示す図である。
【図５】マルチコアファイバの変形例を示す図である。
【図６】マルチコアファイバの曲げ方向を示す図である。
【図７】比較例１のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図８】比較例１のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図９】参考例１のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１０】参考例１のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１１】参考例２のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１２】参考例２のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１３】実施例１のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１４】実施例１のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１５】実施例２比較例１のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１６】実施例２のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１７】実施例３のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図１８】実施例３のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図１９】実施例４のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図２０】実施例４のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図２１】実施例５のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図２２】実施例５のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図２３】実施例６のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図２４】実施例６のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図２５】実施例７のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【図２６】実施例７のマルチコアファイバの曲げ半径を変化させた場合におけるクロストークの最大値、最小値、平均値を示す図である。
【図２７】実施例８のマルチコアファイバの曲げ直径を変化させた場合におけるクロストークの変化の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
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。なお、理解の容易のため、ぞれぞれの図に記載のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。
【００３９】
（第１実施形態）
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り、具体的には、図１（Ａ）は、マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のマルチコアファイバ１の中心を通るＢ−Ｂ線における屈折率分布を示す図である。なお、図１（Ｂ）は、マルチコアファイバが直線状である場合の屈折率分布を示している。
【００４０】
図１（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１１、１２と、複数のコア１１、１２全体を包囲すると共にそれぞれのコア１１、１２の間を埋めて、それぞれのコア１１、１２の外周面を囲むクラッド３０と、クラッド３０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。
【００４１】
本実施形態においては、クラッド３０の中心軸に沿って１つのコア１１が配置されると共に、この１つのコア１１の周りに複数のコア１２が等間隔で配置されている。また、コア１１の周りに配置される複数のコア１２は、クラッド３０の中心軸に平行に配置されている。また、本実施形態においては、図１（Ａ）に示すように、コアの数が全体で７つとされ、中心に１つのコア１１が配置されると共に、他の６つのコア１２がクラッド３０外周に沿って配置されている。こうして、中心のコア１１と外周側のそれぞれのコア１２とが三角格子状に配置されている。従って、それぞれのコア１１、１２同士の中心間距離は、互いに等しくされている。このように配置された複数のコア１１、１２は、クラッド３０の中心軸に対して対称とされている。つまり、マルチコアファイバ１をクラッド３０の中心軸の周りに所定の角度回転させた場合に、外周側のそれぞれのコア１２の回転後における位置は、回転前における外周側の他のコア１２の位置となる。また、中心に配置されたコア１１は、マルチコアファイバ１を中心軸の周りに回転させても動かない。このようにそれぞれのコア１１、１２がクラッド３０の中心軸に対して対称となる位置に配置されることにより、それぞれのコア１１、１２の配置による光学的性質を均質にすることができる。
【００４２】
この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、クラッド３０の直径は、例えば、１４０μｍとされ、内側保護層３１の外径は、例えば、２０５μｍとされ、外側保護層３２の外径は、例えば、２６５μｍとされる。また、それぞれのコア１１、１２の中心間距離は、特に限定されないが、例えば、３９．２μｍとされている。
【００４３】
そして、本実施形態においては、互いに隣り合うそれぞれのコア１１、１２の直径ｄ１、ｄ２が、互いに異なるようにされている。中心に配置されるコア１１の直径ｄ１は、例えば、８．０μｍとされ、外周側に配置されるコア１２の直径ｄ２は、中心に配置されるコア１１の直径に対して、例えば、−５％〜５％異なるようにされ、さらに、互いに隣り合う外周側に配置されたコア１２同士は、例えば、直径ｄ２が互いに−５％〜５％異なるようにされている。互いに隣り合うコア１１、１２の直径ｄ１、ｄ２が、物理的に僅かに異なっていても、コア１１、１２を伝播する光にしてみれば、それぞれのコア１１、１２の直径は、殆ど変わらず、略同等の光学特性となるが、このように互いに隣り合うコア１１、１２の直径ｄ１、ｄ２が、物理的に僅かに異なることにより、互いに隣り合うコア１１、１２のクロストークを抑制することができる。このように、互いに隣り合うコア１１、１２の直径の差は、直径の１０％以内であることが、クロストークを抑制しつつ、それぞれのコアの光学的特性を同等にする観点から好ましい。また、互いに隣接するコア同士においてコアの直径が同一であっても、後述するコア同士の長手方向における特性変動の効果によりクロストークを抑制する事が可能である。
【００４４】
さらに、クラッド３０の中心に配置されるコア１１の直径ｄ１は、マルチコアファイバ１の長手方向に対して変化せず、一定とされている。これに対して、クラッド３０の外周側に配置されるそれぞれのコア１２の直径ｄ２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化している。従って、中心に配置されるコア１１と、この中心に配置されるコア１１に隣り合うようにして外周側に配置されるそれぞれのコア１２との直径の差（ｄ１−ｄ２）は、長手方向に沿って変化している。例えば、それぞれのコア１２の直径ｄ２は、長手方向に沿って、７．６μｍ〜７．９μｍの間で変化しており、中心に配置されるコア１１と、この中心に配置されるコア１１に隣り合うようにして外周側に配置されるそれぞれのコア１２との直径の差（ｄ１−ｄ２）は、長手方向に沿って、０．１μｍ〜０．４μｍの範囲で変化している。この変化の間隔は、特に限定されないが、ケーブルとして使用される長さの範囲で１周期以上の変化があれば十分である。海底ケーブルのように数十ｋｍスパンで用いられる場合は、１回／ｋｍの間隔で安定した効果が得られる。また、アクセス系に用いられるようなケーブルでは数十ｍから数百ｍのスパンで用いられることが想定されるため、０．１回／ｍ〜１回／ｍのオーダーで変化があれば安定した効果が得られる。また、局内の配線のような数ｍオーダーでの配線用途には、１回／ｍ〜１０回／ｍ程度の周期を与えることが望ましい。このため、変化の周期としては、０．００１回／ｍ〜１０回／ｍの範囲であることが望ましい。
【００４５】
さらに外周側のコア１２の直径ｄ２は、長手方向に沿って、それぞれのコア１２同士で互いに同様に変化するのではなく、互いに異なって変化している。例えば、外周側の特定のコア１２の直径が、長手方向に沿って所定の周期で変化しているとすると、そのコア１２と互いに隣り合う他のコア１２の直径は、長手方向に沿って、特定のコア１２の直径が変化する周期と異なる周期で変化してする。
【００４６】
また、図１（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、中心に配置されているコア１１の屈折率がｎ１、及び、外周側に配置されているそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２は、クラッド３０の屈折率ｎ３よりも高くされており、さらに、外周側に配置されているそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２は、中心に配置されているコア１１の屈折率がｎ１よりも高くされている。なお、互いに隣り合うコア１１、１２の屈折率は、クラッド３０に対する比屈折率差で約−１０％〜１０％であることが、クロストークを抑制しつつ、それぞれのコアの光学的特性を同等にする観点から好ましい。
【００４７】
さらに、クラッド３０の中心に配置されるコア１１の屈折率ｎ１は、マルチコアファイバ１の長手方向に対して変動せず、一定とされている。これに対して、クラッド３０の外周側に配置されるそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化している。従って、中心に配置されるコア１１と、この中心に配置されるコア１１に隣り合うようにして外周側に配置されるそれぞれのコア１２との屈折率は、特に限定されないが、クラッドに対する比屈折率差においてコア１１の比屈折率差の約−１０％〜１０％範囲で、長手方向に沿って変化している。この変化の間隔は、ケーブルとして使用される長さの範囲で１周期以上の変化があれば十分である。海底ケーブルのように数十ｋｍスパンで用いられる場合は、１回／ｋｍの間隔で安定した効果が得られる。また、アクセス系に用いられるようなケーブルでは数十ｍから数百ｍのスパンで用いられることが想定されるため、０．１回／ｍ〜１回／ｍのオーダーで変化があれば安定した効果が得られる。また、局内の配線のような数ｍオーダーでの配線用途には、１回／ｍ〜１０回／ｍ程度の周期を与えることが望ましい。このため、変化の周期としては、０．００１回／ｍ〜１０回／ｍの範囲であることが望ましい。
【００４８】
さらに外周側のコア１２の屈折率ｎ２は、長手方向に沿って、それぞれのコア１２同士で互いに同様に変化するのではなく、互いに異なって変化している。例えば、外周側の特定のコア１２の屈折率が、長手方向に沿って所定の周期で変化しているとすると、そのコア１２と互いに隣り合う他のコア１２の屈折率は、長手方向に沿って、特定のコア１２の屈折率が変化する周期と異なる周期で変化してする。従って、外周側のコア１２において、互いに隣り合うコア１２同士は、長手方向に沿って、互いに同じ屈折率である場所も存在するが、多くの場所において、互いに異なる屈折率となる。
【００４９】
なお、外周側のコア１２の屈折率ｎ２は、一定の間隔で変化しても良く、不規則な間隔で変化しても良い。
【００５０】
なお、図１（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。
【００５１】
光ファイバのコアを伝播する光の伝搬定数は、コアの屈折率に基づくクラッドの屈折率に対する比屈折率差Δとコアの直径で規定される。ここで、ｉ＝１、２としたとき、ｎｉの屈折率を有するコア１１、１２のクラッド３０に対する比屈折率差Δｉは、以下の式で定義される。なお、ｎ３はクラッド３０の屈折率を示す。
【数１】
【００５２】
上記のようにコア１１の屈折率ｎ１は、マルチコアファイバ１の長手方向に対して一定とされているため、コア１１のクラッド３０に対する比屈折率差Δ１は、長手方向に沿って変化せず、例えば、０．４０％とされる。一方、上記の様にそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化しているため、それぞれのコア１２のクラッド３０に対する比屈折率差Δ２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化しており、例えば、長手方向に沿って、０．３８％〜０．４２％の間で変化している。従って、互いに隣り合うコア１１、１２は、クラッドに対する比屈折率差の差（Δ２−Δ１）は長手方向に沿って変化しており、例えば、上記の様にコア１１の比屈折率差Δ１が、０．４０％であり、コア１２の比屈折率差Δ２が、長手方向に沿って０．３８％〜０．４２％の間で変化している場合、互いに隣り合うコア１１、１２は、比屈折率差の差（Δ２−Δ１）が、長手方向に沿って−０．０２％〜０．０２％変化している。コア１１の比屈折率差を基準にすると、この比屈折率差の差の変化量は、−５％〜５％となっている。
【００５３】
そして、上記の様にコア１１は、直径ｄ１及びクラッド３０に対する比屈折率差Δ１が一定であるため、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１は一定となる。一方、上記の様にコア１１と隣り合うそれぞれのコア１２は、直径ｄ２及びクラッド３０に対する比屈折率差Δ２が、長手方向に沿って変化するため、コア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２はマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する。従って、コア１１及びコア１２を伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差（ＭＦＤ１−ＭＦＤ２）は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する。
【００５４】
例えば、上記の様にコア１１は、直径ｄ１が、８．０μｍであり、比屈折率差Δ１が、０．４０％である場合、コア１１に波長１３１０ｎｍの光が伝播するとき、この光のモードフィールド径ＭＦＤ１は、８．５μｍとなり、コア１１に波長１５５０ｎｍの光が伝播するとき、この光のモードフィールド径ＭＦＤ１は、９．６μｍとなる。また、例えば、上記の様に、それぞれのコア１２は、直径ｄ２が長手方向に沿って、７．６μｍ〜７．９μｍの間で変化しており、比屈折率差Δ２が、長手方向に沿って０．３８％〜０．４２％の間で変化している場合、コア１２に波長１３１０ｎｍの光が伝播するとき、この光のモードフィールド径ＭＦＤ２は、８．２μｍ〜８．６μｍの間で変化し、コア１２に波長１５５０ｎｍの光が伝播するとき、この光のモードフィールド径ＭＦＤ２は、９．３μｍ〜９．７μｍの間で変化する。これらの場合、マルチコアファイバ１のそれぞれのコア１１、１２に波長１３１０ｎｍの光が伝播するとき、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差（ＭＦＤ２−ＭＦＤ１）は、長手方向に沿って、−０．３μｍ〜０．１μｍの間で変化する。同様に、それぞれのコア１１、１２に波長１５５０ｎｍの光が伝播するとき、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差は、長手方向に沿って、−０．３μｍ〜０．１μｍの間で変化する。
【００５５】
なお、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差は、外周側のコア１２の屈折率ｎ２が一定の間隔で変化する場合は、一定の間隔で変化し、外周側のコア１２の屈折率ｎ２が不規則な間隔で変化する場合は、不規則な間隔で変化する。
【００５６】
また、外周側のそれぞれのコア１２の直径ｄ２及び屈折率ｎ２が、長手方向に沿って、それぞれのコア１２同士で同様に変化するのではなく、互いに異なって変化している場合においては、外周側のそれぞれのコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２が、互いに異なって変化している。
【００５７】
このようなマルチコアファイバにおいて、コア１１、１２の材料としては、例えば、屈折率を上げるゲルマニウム等のドーパントが添加されたシリカガラスを挙げることができ、クラッド３０の材料としては、何らドーパントが添加されていないシリカガラスを挙げることができる。さらに、内側保護層３１及び外側保護層３２の材料としては、紫外線硬化樹脂を挙げることができる。なお、コア１２の材料がゲルマニウム等のドーパントが添加されたシリカガラスである場合、コア１２は、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って、このドーパントの添加量が変化している。
【００５８】
そして、本実施形態においては、それぞれのコア１１、１２は、光をシングルモードで伝播する。
【００５９】
次に、本実施形態のマルチコアファイバ１の作用について説明する。
【００６０】
光ファイバを曲げた場合の屈折率の変化は、例えば、等価屈折率法により求めることができる。すなわち、光ファイバが曲がっている場合の屈折率は、直線状の光ファイバの屈折率分布に（１＋(ｒ／Ｒ)cosθ）を掛けることにより、等価的に求めることができる。ここで、（ｒ、θ）は、光ファイバの長手方向に垂直な平面における極座標であり、θ＝０が光ファイバを曲げている状態における外側の方向であり、ｒは光ファイバの中心からの距離である。また、Ｒは、光ファイバの曲率半径を示す。
【００６１】
ここで、図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った方向にマルチコアファイバ１を曲げることを考える。この場合、Ｂ−Ｂ線がθ＝０を含む線である。図２は、このようにマルチコアファイバ１が曲がっている場合におけるマルチコアファイバ１の様子を示す図である。具体的には、図２（Ａ）は、マルチコアファイバ１の長手方向に垂直な断面における構造を示す図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線における等価屈折率の分布を示す図である。なお、図２（Ｂ）においては、理解の容易のため、図１（Ｂ）に示すマルチコアファイバ１が直線状の場合の屈折率分布を破線で示す。図２に示すように、Ｂ−Ｂ線に沿ってマルチコアファイバ１を曲げたとき、マルチコアファイバ１の中心が原点となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの外側の方向がθ＝０となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの内側の方向がθ＝１８０度となる。この場合、上式より、マルチコアファイバ１の曲げの外側のコアやクラッドの等価屈折率が高くなり、曲げの内側のコアやクラッドの等価屈折率が低くなる。
【００６２】
従って、上述のように外周側のコア１２が中心のコア１１よりも屈折率が高い場合、マルチコアファイバ１の曲げの曲率半径を特定の大きさにすると、中心のコア１１の実効屈折率と、外周側のコア１２の内、マルチコアファイバ１の曲げ内側に位置するコアの実効屈折率とが一致する場合がある。また、特に図を用いて説明しないが、上述の説明と異なり、中心のコア１１が外周側のコア１２よりも屈折率が高くされている場合においては、中心のコア１１の実効屈折率と、外周側のコア１２の内、マルチコアファイバ１の曲げ外側に位置するコアの実効屈折率と、特定のコア１２の実効屈折率とが一致する場合がある。
【００６３】
なお、上述の説明においては、理解の容易のために、実効屈折率を実際のガラスの屈折率と同じように説明したが、実際には、導波される光の断面中の広がりを含めて決定されるパラメータである。なお、実効屈折率は、伝搬定数と１対１の関係にある。
【００６４】
このように、中心のコア１１の実効屈折率と外周側のコア１２の実効屈折率とが、曲げにより変化するため、本実施形態の様に中心のコア１１と外周側のコア１２の直径を互いに変える場合においても、中心のコア１１と外周側のコア１２における特定のコア１２の伝搬定数が一致する場合がある。
【００６５】
しかし、本実施形態のマルチコアファイバ１においては、上述のように、中心のコア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と外周側のコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する。つまり、中心のコア１１の伝搬定数と外周側のコア１２の伝搬定数との差が、長手方向に沿って変化する。このため、上記の様に、マルチコアファイバ１を曲げることにより、中心のコア１１と外周側のコア１２における特定のコア１２の伝搬定数が一致する場合においても、この様な状態は、マルチコアファイバ１の長い区間において維持されない。従って、本実施形態のマルチコアファイバ１によれば、螺旋状や湾曲した状況で設置される場合においても、この互いに隣り合う中心に配置されるコア１１と外周側のコア１２とのクロストークが悪化することを抑制することができる。
【００６６】
さらに、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差は、一定の間隔で変化しても良いし、不規則な間隔で変化してもよい。コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と、それぞれのコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、不規則な間隔で変化する場合は、マルチコアファイバ１が螺旋状に巻かれて使用される等、規則的な形状で曲げられて設置される場合に、クロストークが規則的に悪化することを防止することができる。
【００６７】
さらに、外周側のそれぞれのコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２が、互いに異なって変化する場合においては、外周側のそれぞれのコア１２同士のクロストークが悪化することを防止することができる。
【００６８】
なお、本実施形態においては、中心のコア１１の直径ｄ１が一定であり、外周側のそれぞれのコア１２の直径ｄ２がマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化し、さらに、中心のコア１１の屈折率ｎ１が一定で、外周側のそれぞれのコア１２の屈折率ｎ２がマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化することで、中心のコア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と外周側のコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化するものとした。しかし、本実施形態は、このような形態に限らず、例えば、モードフィールド径ＭＦＤ１とモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化する限りにおいて、コア１１の直径ｄ１や屈折率ｎ１がマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化して、コア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１がマルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化しても良い。さらに、コア１１の直径ｄ１や屈折率ｎ１、及び、それぞれのコア１２の直径ｄ２や屈折率ｎ２の内、少なくとも一つのパラメータが、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化することで、モードフィールド径ＭＦＤ１とモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化しても良い。
【００６９】
このようなマルチコアファイバ１は、次の様に製造することができる。
【００７０】
まず、コア１１及びコア１２となるコア用ガラス部材、及び、クラッド３０もしくはクラッド３０の一部となるクラッド用ガラス部材を準備する。このコア１１となるコア用ガラス部材は、長手方向において、一定の直径で、一定の屈折率とされ、コア１２となるコア用ガラス部材は、長手方向に直径及び屈折率が変化するものとする。このコア用ガラス部材の直径及び屈折率は、後述の様に光ファイバ用母材を紡糸して、マルチコアファイバ１とした場合に、マルチコアファイバ１における外周側のコア１２の直径の変化及び屈折率の変化に合わせて、変化されている。次に、準備したコア１１及びコア１２となるコア用ガラス部材をクラッド用ガラス部材中に配置して、コラプスすることにより、断面における配置が、図１（Ａ）に示す、コア１１、１２及びクラッド３０と略相似形のファイバ用母材を作製する。そして、このファイバ用母材を加熱溶融し紡糸することでマルチコアファイバ１とする。なお、準備したコア１１及びコア１２となるコア用ガラス部材をクラッド用ガラス部材中に配置して、これらのガラス部材をコアラプスしながら紡糸しても良い。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図３は、本発明の第２実施形態に係るマルチコアファイバ２を示す図である。なお、図３においては、理解の容易のため、クラッド３０を破線で示し、内側保護層３１、外側保護層３２は省略し、マルチコアファイバ１の長手方向と径方向の縮尺を実際のマルチコアファイバと変えて記載している。
【００７２】
本実施形態においては、図２に示すように、中心のコア１１は、第１実施形態と同様に、クラッド３０の中心軸に沿って配置されているが、外周側のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを、互いに同じ方向に回転するように螺旋状に配置されている点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。なお、本実施形態のマルチコアファイバ２における中心のコア１１及び外周側のコア１２の直径や屈折率は、第１実施形態におけるマルチコアファイバ１の中心のコア１１及び外周側のコア１２の直径や屈折率と同様である。図２に示すように、外周側のコア１２は、矢印Ａの方向に沿って、右回転するようにして、配置されている。つまり、マルチコアファイバ２においては、このようにコア１２が螺旋状に形成された状態で固化しており、コア１２の永久捻れが付与されている。
【００７３】
なお、図２においては、螺旋状である外周側のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを同じピッチでしている。つまり、マルチコアファイバ２の長手方向における何れの区間においても、マルチコアファイバ２の単位長さ当たりのコア１２の回転回数が一定とされている。
【００７４】
しかし、マルチコアファイバ２においては、螺旋状のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを回転するピッチが変化する区間を有していても良い。つまり、例えば、ある所定の区間において、螺旋状のコア１２の回転のピッチが、１回／ｍであり、他の区間で０．５回／ｍであるようにしていても良く、更に他の区間で、他のピッチで回転するようにしても良い。更に、螺旋状のコア１２は、ピッチが常に変化していても良い。
【００７５】
また、特に図示しないが、螺旋状のコア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返していても良い。つまり、螺旋状のコア１２は、所定の区間において、右回転するように配置され、その所定の区間と隣り合う区間において、左回転するように配置されても良い。さらにこの場合においては、コア１２が右回転する区間と左回転する区間との間において、コア１２がクラッド３０の軸中心に回転せず、コア１１と平行に配置されても良い。また更に、螺旋状のコア１２が、右回転するそれぞれの区間の長さ、及び、左回転するそれぞれの区間の長さが、一定ではないこととしても良い。
【００７６】
そして、コア１２は、クラッド３０の中心軸の周りを平均１回／ｍ以上のピッチで回転していることが好ましく、平均４回／ｍ以上のピッチで回転していることがより好ましい。なお、上記のように、コア１２が、右方向、左方向のそれぞれに回転している場合において、このピッチは、右方向の回転数、及び、左方向の回転数を共に正として加算して、ピッチを計算する。例えば、螺旋状のコア１２が、マルチコアファイバ２の０．５ｍの区間においてクラッド３０の中心軸の周りを右側に０．５回転して、続く０．５ｍの区間において、今度は左側に０．５回転する場合、１ｍ当たりの回転回数は、０．５＋０．５＝１回であり、この場合のコア１２の回転のピッチは１回／ｍとなる。
【００７７】
さらに、マルチコアファイバ２においては、螺旋状に配置される外周側のコア１２が、クラッド３０の中心軸の周りを回転するピッチの間隔が、上述のコア１１のモードフィールド径ＭＦＤ１とコア１２のモードフィールド径ＭＦＤ２の差が変化する間隔の整数倍としても良いが、非整数倍であることが好ましい。
【００７８】
次に、本実施形態のマルチコアファイバ２の作用について説明する。
【００７９】
ここで、再び図２を用いて説明をする。図２において、マルチコアファイバ２を括弧書きで示す。第１実施形態と同様にして、図１（Ａ）におけるマルチコアファイバ２の中心を通るＢ−Ｂ線に沿った方向にマルチコアファイバ２を曲げることを考える。図３に示すように、Ｂ−Ｂ線に沿ってマルチコアファイバ２を曲げたとき、マルチコアファイバ２の中心が原点となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの外側の方向がθ＝０となり、Ｂ−Ｂ線上における曲げの内側がθ＝１８０度となる。この場合、第１実施形態において説明したように、曲げの内側のコアやクラッドの等価屈折率が低くなる。
【００８０】
従って、第１実施形態で説明したように、中心のコア１１の実効屈折率と、外周側の特定のコア１２の実効屈折率とが一致する場合がある。
【００８１】
しかし、本実施形態のマルチコアファイバ２においては、螺旋状に配置されたコア１２のマルチコアファイバ２の長手方向に垂直な断面における位置は、マルチコアファイバ２の長手方向に沿って変化する。従って、このようにマルチコアファイバが特定の曲率半径で曲げられて設置されることで、図２に示すように、中心のコア１１の屈折率と、外周側のコア１２の内、曲げ方向の内側に位置する１つのコア１２の実効屈折率とが一致する区間が生じたとしても、マルチコアファイバ２の長手方向に沿って、この中心のコア１１と実効屈折率が一致した外周側の特定のコア１２と、中心のコア１１との位置関係が変化するため、この特定のコア１２と中心のコア１１との実効屈折率は、長い区間において一致しない。また、第１実施形態のマルチコアファイバ１と同様に、中心のコア１１を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ１と外周側のコア１２を伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤ２との差が、マルチコアファイバ１の長手方向に沿って変化するので、中心のコア１１と外周側のコア１２における特定のコア１２の伝搬定数が一致する状態は、長い区間において維持されない。従って、本実施形態のマルチコアファイバ２によれば、第１実施形態のマルチコアファイバ１よりもさらに、この特定のコア１２と中心のコア１１とのクロストークが悪化することを抑制することができる。このように本実施形態のマルチコアファイバ２によれば、湾曲した状況で設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制することができるため、コア全体として、クロストークのばらつきを抑制することができる。
【００８２】
さらに、上述のように、螺旋状に配置される外周側のコア１２が、クラッド３０の中心軸の周りを回転するピッチの間隔が、上述のコア１１のモードフィールド径ＭＦＤ１とコア１２のモードフィールド径ＭＦＤ２の差が変化する間隔の非整数倍であることが好ましい。この場合においては、コア１２が回転するピッチと、モードフィールド径ＭＦＤ１とモードフィールド径ＭＦＤ２の差が変化する間隔とを設定することにより、マルチコアファイバ２が非直線状に配置される場合において、螺旋状のコア１２が回転することにより、中心のコア１１と外周側のコア１２との伝搬定数が、長い区間において一致しない作用と、モードフィールド径ＭＦＤ１とモードフィールド径ＭＦＤ２との差が変化することにより、コア１１とコア１２との光の伝搬定数が、長い区間において一致しない作用とが、それぞれ個別の場所で生じる。従って、中心のコア１１と外周側のコア１２との光の伝搬定数をより短い区間で一致しないようにすることができる。このため、特定のコア同士のクロストークが悪化することをさらに抑制することができ、また、クロストークのばらつきを収束することができる。
【００８３】
なお、上記説明においては、外周側の特定のコア１２の実効屈折率と、中心のコア１１の実効屈折率とが一致する場合について説明したが、例えば、外周側のコア１２同士において、実効屈折率が一致する場合においても、同様にしてそれぞれのコア１２の実効屈折率は、長い区間において一致しない。従って、それぞれのコア１２同士のクロストークが悪化することを抑制することができる。
【００８４】
このようなマルチコアファイバ２の製造は次の様に行う。
【００８５】
まず、第１実施形態と同様にしてファイバ用母材を作製する。そして、第１実施形態と同様にして、ファイバ用母材を加熱溶融し紡糸することでマルチコアファイバとし、このマルチコアファイバを内側保護層３１、外側保護層３２で被覆する。このとき、紡糸された直後のマルチコアファイバを軸中心に回転させる。このようにマルチコアファイバを軸中心に回転させることで、ファイバ用母材から紡糸されて固化する前のマルチコアファイバの半製体に対して、この軸中心の回転力が伝わり、図２に示すように、外周側のコア１２が、クラッド３０の中心軸の周りを回転するように螺旋状に形成される。別言すれば、外周側のコア１２に永久捻じれが付与される。
【００８６】
このようにコアが螺旋状に配置されたマルチコアファイバを製造することにより、例えばファイバのテープ化やケーブル化、敷設作業、および実環境下において継続的・永久的にクロストークが悪化することを抑制することができる。さらに、機械的信頼性の観点でも、このように予めマルチコアファイバのコアを螺旋状に配置することが望ましい。
【００８７】
紡糸された直後のマルチコアファイバを軸中心に回転させるには、例えば、紡糸されたマルチコアファイバが、最初に接触するターンプーリーをマルチコアファイバの軸中心に回転移動させれば良い。このターンプーリーを一方向に回転させることにより、コア１２がクラッド３０の中心軸の周りを一方の方向に回転する形状となる。また、ターンプーリーを一方向の回転させずに、揺動回転させることにより、コア１２がクラッド３０の中心軸の周りを右回転と左回転とを交互に回転する形状となる。
【００８８】
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。
【００８９】
例えば、上記実施形態おいて、コアの数を７つとしたが、コアは複数であればその数に特に制限はない。また、例えば、図１や図３において、外周側のコア１２が１本でも良く、７本以上であっても良い。さらに、コア全体の数が複数である限りにおいて、クラッド３０の中心軸に沿ったコア１１は必須の要件ではない。例えば、クラッド３０に正三角形を描くように３つのコアが配置され、互いに隣り合うコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤが、長手方向に沿って互いに異なるように変化しても良く、必要に応じて、これらのコアが互いに螺旋状に配置されても良い。また、本発明のマルチコアファイバは、複数のコアが、クラッド３０の中心軸に対して対称とされている必要はなく、例えば、複数のコアが５行×４列で、格子状に配列されるものであっても良い。
【００９０】
このように本発明のマルチコアファイバは、複数のコアを備えて、このコアの内、互いに隣り合う少なくとも一組のコアを伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差が、長手方向に沿って変化する限りにおいて、使用用途に応じて、適宜変形が可能である。図４は、このようなマルチコアファイバの変形例を示す図である。
【００９１】
図４（ａ）は、中心に１つのコア１１が配され、このコアを取り囲むように４つのコア１２が配されて、コア１１とコア１２との中心間距離が、それぞれ等しくされたマルチコアファイバを示す図である。図４（ｂ）は、図１（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１における外周側のコア１２の更に外周側に６つのコア１３が設けられており、それぞれのコア１１〜１３が三角格子状に並べられて、全体として、星形に配置されている例を示す図である。また、図４（ｃ）は、図１（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１における外周側のコア１２の更に外周側に１２本のコア１３が互いに均等な間隔で設けられて、１９本のコアが三角格子状に配されることで、最密充填されている例を示す図である。
【００９２】
また、図５（ａ）は、図１（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１におけるそれぞれのコア１１、１２が、複数の空孔１４によって囲まれている例を示す図である。この場合、それぞれの空孔１４の働きにより、コア１１、１２に光がより強く閉じ込められて、互いに隣り合うコア同士のクロストークをより抑制することができる。また、図５（ｂ）は、図１（Ａ）に示す上記実施形態のマルチコアファイバ１におけるそれぞれのコア１１、１２が、クラッド３０と同様の屈折率を有する第１クラッド１５で囲まれ、この第１クラッド１５がクラッド３０よりも屈折率が低い第２クラッド１６で囲まれている例を示す図である。つまり、コア１１（１２）と第１クラッド１５と第２クラッド１６によるコア要素が、いわゆるトレンチ型とされることにより、コア１１、１２に光がより強く閉じ込められて、互いに隣り合うコア同士のクロストークをより抑制することができる。
【実施例】
【００９３】
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。
【００９４】
（比較例１）
中心に１つのコアが配置され、このコアを取り囲むように外周側に６つのコアが配置されて、それぞれのコア同士の中心間距離がそれぞれ等しい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。このマルチコアファイバにおいては、それぞれのコアがマルチコアファイバの中心軸に一致或いは平行に配置されるものとした。
【００９５】
また、このマルチコアファイバにおいては、それぞれの中心のコアの直径を７．７３４μｍとして、外周側のコアの直径をそれぞれ７．７３４μｍとし、それぞれのコアの中心間距離Ｌを３５．０μｍとし、クラッドの外径を１４０μｍとした。また、中心のコアのクラッドに対する比屈折率差Δをそれぞれ０．４０％として、外周側のコアのクラッドに対する比屈折率差を互いに等しくして、中心のコアよりも０．０１％高くした。
【００９６】
このマルチコアファイバのそれぞれのコアに波長が１．５５μｍの光を伝播させて、マルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。図６は、マルチコアファイバの曲げ方向を示す図である。本例においては、Ｘ軸に沿ってマルチコアファイバを曲げている。具体的には、まず、図６に示すようにマルチコアファイバの外周側の１つのコアが、折り曲げ方向であるＸ軸に鉛直なＹ軸から約１５度だけ右回りに回転するように、マルチコアファイバを軸中心に回転させた。そして、マルチコアファイバの原点上に位置する部分を固定して、この固定された部分を基準としてＸ軸Ｙ軸に垂直に延在するマルチコアファイバの長手方向の一部をＸ軸のマイナス方向に湾曲させた。この結果を図７に示す。なお、図７において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図８に示す。なお、図８において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図７、８に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【００９７】
図７、図８に示すように、本比較例のマルチコアファイバは、外周側のコアにおける、特定のコアが、特に曲げ直径が約７００ｍｍにおいて、クロストークが悪い結果となった。
【００９８】
（参考例１）
外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していること以外は、比較例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。このマルチコアファイバにおいては、捻じれのピッチを０．０１回／ｍとした。
【００９９】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図９に示す。なお、図９において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１０に示す。なお、図１０において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図９、図１０に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１００】
図９、図１０に示すように、本参考例のマルチコアファイバは、外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していることにより、比較例１のマルチコアファイバよりも、特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることが低減される結果となった。
【０１０１】
（参考例２）
捻じれのピッチを１回／ｍとしたこと以外は、参考例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１０２】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１１に示す。なお、図１１において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１２に示す。なお、図１２において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１１、図１２に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１０３】
図１１、図１２に示すように、本参考例のマルチコアファイバは、外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していることにより、比較例１のマルチコアファイバよりも、特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることが低減される結果となり、さらに参考例１よりも、それぞれのクロストークのばらつきが集束される結果となった。
【０１０４】
（実施例１）
外周側のコアの比屈折率差が長手方向に沿って３回／ｍで正弦波状に変化し、その変化率が０．００５％であること以外は、比較例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。このように外周側のコアの比屈折率差が、長手方向に沿って変化することにより、クラッドの中心に配置されるコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤと、外周側に配置されるコアを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤとの差が、マルチコアファイバの長手方向に沿って変化する。
【０１０５】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１３に示す。なお、図１３において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１４に示す。なお、図１４において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１３、図１４に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１０６】
図１３、図１４に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、外周側のコアの比屈折率差が変化することにより、比較例１のマルチコアファイバよりも、特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることが低減される結果となった。
【０１０７】
（実施例２）
外周側のコアの比屈折率差の変化率が０．０１％であること以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１０８】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１５に示す。なお、図１５において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１６に示す。なお、図１６において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１５、図１６に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１０９】
図１５、図１６に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、外周側のコアの比屈折率差が実施例１よりも大きく変化することにより、実施例１のマルチコアファイバよりも、特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることがさらに低減される結果となった。
【０１１０】
（実施例３）
外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していること以外は、実施例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。このマルチコアファイバにおいては、捻じれのピッチを３回／ｍとした。
【０１１１】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１７に示す。なお、図１７において、波線はそれぞれのコアのクロストークを示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図１８に示す。なお、図１８において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１７、図１８に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１１２】
図１７、図１８に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していることにより、実施例１よりも特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることがさらに低減され、実施例１よりもそれぞれのクロストークのばらつきが集束される結果となった。
【０１１３】
（実施例４）
外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していること以外は、実施例２のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。このマルチコアファイバにおいては、捻じれのピッチを３回／ｍとした。
【０１１４】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図１９に示す。なお、図１９において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図２０に示す。なお、図２０において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図１９、図２０に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１１５】
図１９、図２０に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、外周側のコアがクラッドの中心軸の周りを螺旋状に回転していることにより、実施例２よりも特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪化することがさらに低減され、実施例２よりもそれぞれのクロストークのばらつきが集束される結果となった。
【０１１６】
（実施例５）
外周側のコアの比屈折率差が長手方向に沿って２回／ｍで変化し、捻じれのピッチを１回／ｍとして、（コアの比屈折率差の変化の周期）／（コアの捻じれの周期）＝２．００としたこと以外は、実施例４のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１１７】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図２１に示す。なお、図２１において、波線はそれぞれのコアのクロストークの値を示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図２２に示す。なお、図２２において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図２１、図２２に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１１８】
図２１、図２２に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、（コアの比屈折率差の変化の周期）が（コアの捻じれの周期）の丁度２倍であり、曲げ直径が大きな領域（直線に近い領域）で、若干集束が乱れる結果となった。
【０１１９】
（実施例６）
（コアの比屈折率差の変化の周期）／（コアの捻じれの周期）＝２．０１としたこと以外は、実施例５のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１２０】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図２３に示す。なお、図２３において、波線はそれぞれのコアのクロストークを示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図２４に示す。なお、図２４において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図２３、図２４に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１２１】
図２３、図２４に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、（コアの比屈折率差の変化の周期）が（コアの捻じれの周期）の整数倍よりも若干大きいため、クロストークが実施例５よりも集束する結果となった。
【０１２２】
（実施例７）
（コアの比屈折率差の変化の周期）／（コアの捻じれの周期）＝２．０２としたこと以外は、実施例５のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。
【０１２３】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べた。この結果を図２５に示す。なお、図２５において、波線はそれぞれのコアのクロストークを示し、実線は、平均値を示す。さらに、マルチコアファイバを曲げる方向を維持しつつ、マルチコアファイバを軸中心に回転させて、それぞれの曲げ直径において、クロストークの最大値、及び、最小値、及び、平均値を調べた。この結果を図２６に示す。なお、図２６において、波線は、それぞれ最大値、最小値を示し、実線は、平均値を示す。また、図２５、図２６に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１２４】
図２５、図２６に示すように、本実施例のマルチコアファイバは、（コアの比屈折率差の変化の周期）／（コアの捻じれの周期）が、実施例６よりもさらに大きいため、クロストークが実施例６よりもさらに集束する結果となった。
【０１２５】
（実施例８）
次に外周側のコアにおいて、比屈折率差が長手方向に沿って０．６回／ｍで正弦波状に変化し、その変化率が０．０２％であり、１回／ｍの周期の捻じれを有する条件としたこと以外は、比較例１のマルチコアファイバと同様の条件のマルチコアファイバを想定した。 さらに、中心のコアと外周側のコアとの比屈折率差の差を０．０％，０．００２５％，０．００５%，０．０１％，０．０２％，０．０２５％，０．０３％，０．０４％，０．０５％と変化させた。なお、基準となる比屈折率差が０．４％（中心のコアのクラッドに対する比屈折率差が０．４％）であるので、比屈折率差の差が０．０５％とは、外周側のコアの比屈折率差として０．４５％が設定されたことを意味する。
【０１２６】
そして、比較例１と同様の光をそれぞれのコアに伝播させて、比較例１と同様にしてマルチコアファイバを徐々に曲げたときにおける、中心のコアと外周側のコアとのクロストークの変化を調べ、さらに、ぞれぞれの比屈折率差の差におけるすべての外周側のコアの平均のクロストークを調べた。その結果を図２７に示す。尚、図２７に示すクロストークは、光を１００ｍ伝搬した後の値である。
【０１２７】
図２７に示すように、外周側のコアの比屈折率差の長手方向に沿った変化量（０．０２％）が、中心のコアの比屈折率差と外周側のコアの比屈折率差との差よりも、大きく変化するマルチコアファイバ（中心のコアと外周側のコアとの比屈折率差の差が、０．０％，０．００２５％，０．００５%，０．０１％，０．０２％のマルチコアファイバ）をグループＡとすると、グループＡのマルチコアファイバにおいては、曲げ直径が１００ｍｍから１００００ｍｍという非常に広い範囲にわたりクロストークの変化量を低減できる結果となった。
【０１２８】
また、図２７に示すように、外周側のコアの比屈折率差が長手方向に沿った変化量（０．０２％）が、中心のコアの比屈折率差と外周側のコアの比屈折率差との差よりも、小さく変化するマルチコアファイバをグループＢ（中心のコアと外周側のコアとの比屈折率差の差が、０．０２５％，０．０３％，０．０４％，０．０５％）とすると、グループＢのマルチコアファイバにおいては、曲げ直径が大きい領域において、よりクロストークが改善される結果となった。さらに図７に示す比較例１のマルチコアファイバのように長手方向の特性変動が無い場合に存在する特定の曲げ直径でのクロストークの急激な劣化が発生しなくなる。
【０１２９】
以上より、本発明の様に、互いに隣り合う少なくとも一組のコアを伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差が、長手方向に沿って変化するマルチコアファイバによれば、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制できることが分かった。
【０１３０】
さらに、本発明のマルチコアファイバにおいて、互いに隣り合う少なくとも一組のコアにおける少なくとも一方のコアが、クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されることにより、さらに特定のコアのクロストークが特定の曲げ直径で悪くなることが低減され、クロストークのばらつきが集束されることが分かった。そして、この場合、コアのモードフィールド径の変化の周期が、コアの捻じれの周期の非整数倍であれば、クロストークがより集束することが分かった。
【０１３１】
また、互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも大きい方が、曲げ直径が大きい領域において、よりクロストークが改善されることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上説明したように、本発明によれば、非直線的に設置される場合においても、特定のコア同士のクロストークが悪化することを抑制できるマルチコアファイバが提供される。
【符号の説明】
【０１３３】
１、２・・・マルチコアファイバ
１１、１２・・・コア
１４・・・空孔
１５・・・第１クラッド
１６・・・第２クラッド
３０・・・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】
複数のコアと、
それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、
を備え、
前記複数のコアの内、互いに隣り合う少なくとも一組のコアの伝搬定数の差が、長手方向に沿って変化する
ことを特徴とするマルチコアファイバ。
【請求項２】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアを伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差が、長手方向に沿って変化することを特徴とする請求項１のマルチコアファイバ。
【請求項３】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアは、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
【請求項４】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも大きい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】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも小さい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６】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアは、直径の差が長手方向に沿って変化することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
【請求項７】
前記伝搬定数の差は、長手方向に沿って一定の間隔で変化することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
【請求項８】
前記伝搬定数の差は、長手方向に沿って不規則な間隔で変化することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
【請求項９】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアにおける少なくとも一方のコアが、前記クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
【請求項１０】
螺旋状に配置される前記コアが、前記クラッドの前記中心軸の周りを回転するピッチの間隔が、前記モードフィールド径の差が変化する間隔の非整数倍であることを特徴とする請求項９に記載のマルチコアファイバ。
【請求項１１】
前記螺旋状の前記コアは、前記クラッドの前記中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返すように配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のマルチコアファイバ。
【請求項１】
複数のコアと、
それぞれの前記コアの外周面を囲むクラッドと、
を備え、
前記複数のコアの内、互いに隣り合う少なくとも一組のコアの伝搬定数の差が、長手方向に沿って変化する
ことを特徴とするマルチコアファイバ。
【請求項２】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアを伝播するそれぞれの光のモードフィールド径の差が、長手方向に沿って変化することを特徴とする請求項１のマルチコアファイバ。
【請求項３】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアは、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
【請求項４】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも大きい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】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアの比屈折率差の差は、前記クラッドに対する比屈折率差の差が長手方向に沿って変化する変化量よりも小さい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６】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアは、直径の差が長手方向に沿って変化することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
【請求項７】
前記伝搬定数の差は、長手方向に沿って一定の間隔で変化することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
【請求項８】
前記伝搬定数の差は、長手方向に沿って不規則な間隔で変化することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
【請求項９】
前記互いに隣り合う少なくとも一組のコアにおける少なくとも一方のコアが、前記クラッドの中心軸の周りを回転するように螺旋状に配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
【請求項１０】
螺旋状に配置される前記コアが、前記クラッドの前記中心軸の周りを回転するピッチの間隔が、前記モードフィールド径の差が変化する間隔の非整数倍であることを特徴とする請求項９に記載のマルチコアファイバ。
【請求項１１】
前記螺旋状の前記コアは、前記クラッドの前記中心軸の周りを右回転と左回転とを繰り返すように配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のマルチコアファイバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−２１１９６４（Ｐ２０１２−２１１９６４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７６９１３（Ｐ２０１１−７６９１３）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【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】（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１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【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】（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）】
[ Back to top ]