マルチコア光ファイバ、光コネクタ、およびマルチコア光ファイバの製造方法
【課題】接続対象との光学結合が容易なマルチコア光ファイバ、およびこれを用いた光コネクタ、並びにマルチコア光ファイバの製造方法を提供すること。
【解決手段】長手方向に垂直な断面において互いに離隔して配置された複数のコア部と、前記各コア部の外周に位置するクラッド部とを備えたマルチコア光ファイバであって、等径部と、前記等径部に連接し、前記長手方向の少なくとも一方の端面に向かって拡径した拡径部とを有し、前記拡径部において、前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも拡大している。
【解決手段】長手方向に垂直な断面において互いに離隔して配置された複数のコア部と、前記各コア部の外周に位置するクラッド部とを備えたマルチコア光ファイバであって、等径部と、前記等径部に連接し、前記長手方向の少なくとも一方の端面に向かって拡径した拡径部とを有し、前記拡径部において、前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも拡大している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコア部を有するマルチコア光ファイバ、およびこれを用いた光コネクタ、並びにマルチコア光ファイバの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のコア部を有するマルチコア光ファイバは、光通信ケーブルに光ファイバを高密度に収容することが要求される光伝送路や、機器内における高密度配線が要求されている光インターコネクションシステムなどにおいて利用されることが想定されている。マルチコア光ファイバには、従来の光ファイバと同様に、互いに屈折率が異なる媒質からなるコア部とクラッド部との屈折率差によってコア部に光を閉じ込める種類のもの（非特許文献１）や、クラッド部に空孔が周期的に形成された構造を有し、信号光として可視光域から近赤外光域までの超広帯域を利用できるマルチコアホーリーファイバ（非特許文献２）等がある。これらのマルチコア光ファイバでは、長手方向に垂直な断面において複数のコア部が４０μｍあるいは５０μｍの間隔で互いに離隔しており、コア部間のクロストークを抑制しつつコア部の高密度な配置が実現されている。
【０００３】
また、非特許文献３には、面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、ＶＣＳＥＬ）アレイを信号光源とし、マルチコア光ファイバを光伝送路として光伝送を行なう技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２６８８６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】M. Koshiba, K. Saitoh and Y. Kokubun, “Heterogeneous multi-core fibers proposal and design principle”, IEICE Electronics Express, vol. 6, no. 2, pp. 98-103 (2009)
【非特許文献２】K. Imamura, K. Mukasa, Y. Mimura and T. Yagi, “Multi-core holey fibers for the long-distance (>100 km) ultra large capacity transmission”, Proceedings of Optical Fiber Communication Conference 2009, OtuC3 (2009)
【非特許文献３】D. M. Taylor, C. R. Bennett, T. J. Shepherd, L. F. Michaille, M. D. Nielsen and H. R. Simonsen, “Demonstration of multi-core photonic crystal fibre in an optical interconnect”, Electronics Letters, vol. 42, no. 6, pp. 331-332 (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献３において使用されているＶＣＳＥＬアレイはＶＣＳＥＬ素子間のピッチ（離隔距離）が６２．５μｍである。しかしながら、このように各ＶＣＳＥＬ素子が近接したＶＣＳＥＬアレイの製造は困難である。歩留まりと製造コストの観点からは、現状の現実的なＶＣＳＥＬアレイのピッチは２５０μｍ程度である。したがって、複数のコア部の離隔距離が４０〜５０μｍである高密度なマルチコア光ファイバと、接続対象である現実的なＶＣＳＥＬアレイとを接続する場合、各コア部とＶＣＳＥＬ素子との光学的な接続が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接続対象との光学結合が容易なマルチコア光ファイバ、およびこれを用いた光コネクタ、並びにマルチコア光ファイバの製造方法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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマルチコア光ファイバは、長手方向に垂直な断面において互いに離隔して配置された複数のコア部と、前記各コア部の外周に位置するクラッド部とを備えたマルチコア光ファイバであって、等径部と、前記等径部に連接し、前記長手方向の少なくとも一方の端面に向かって拡径した拡径部とを有し、前記拡径部において、前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも拡大していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、前記各コア部は、互いに離隔して配置された複数の接続対象のそれぞれに光学的に結合されるものであり、前記各コア部間の離隔距離が、前記各接続対象間の離隔距離に近づくように拡大していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、前記接続対象が発光体または光ファイバであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、前記端面における前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも１．２〜５倍拡大していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光コネクタは、上記発明のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記発明のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、マルチコア光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、該一端からマルチコア光ファイバを線引きする際に、前記等径部と拡径部とを形成するように前記マルチコア光ファイバ母材の送り速度および／または前記マルチコア光ファイバの線引き速度を変化させる工程と、前記線引きしたマルチコア光ファイバを所定の位置で切断する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記マルチコア光ファイバ母材の送り速度を０．０１ｍｍ／ｍｉｎ〜１０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記マルチコア光ファイバの線引き速度を０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記の発明のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、マルチコア光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、該一端からマルチコア光ファイバを線引きする線引き工程と、前記線引き工程の中断または終了後に、前記マルチコア光ファイバ母材の一端に形成されたメニスカス部を所定の位置で切断する切断工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一方の端面において、複数のコア部の各コア部間の離隔距離が拡大しているので、接続対象との光学結合が容易であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバの模式図である。
【図２】図２は、図１に示すマルチコア光ファイバの等径部および拡径部における長手方向に垂直な断面図である。
【図３】図３は、図１に示すマルチコア光ファイバとＶＣＳＥＬアレイとの接続について説明する図である。
【図４】図４は、図１に示すマルチコア光ファイバとＶＣＳＥＬアレイとの接続の一例を示す図である。
【図５】図５は、図１に示すマルチコア光ファイバとＶＣＳＥＬアレイとの接続の他の一例を示す図である。
【図６】図６は、図１に示すマルチコア光ファイバの製造方法の一例を説明する図である。
【図７】図７は、図１に示すマルチコア光ファイバの製造方法の一例を説明する図である。
【図８】図８は、図１に示すマルチコア光ファイバの製造方法の他の一例を説明する図である。
【図９】図９は、実施の形態２に係るマルチコア光ファイバの端面の模式図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３に係る光コネクタを用いた光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３に係る光コネクタの模式図である。
【図１２】図１２は、実施の形態４に係る光コネクタの模式図である。
【図１３】図１３は、実施の形態５に係る光コネクタの模式図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す光コネクタのＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して本発明に係るマルチコア光ファイバ、光コネクタ、およびマルチコア光ファイバの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面において、同一または対応する要素には適宜同一符号を付している。
【００２０】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の実施の形態１に係るマルチコア光ファイバについて説明する。図１は、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバの模式図である。図１に示すように、このマルチコア光ファイバ１は、長手方向にわたって外径が略一定である等径部１ａと、等径部１ａに連接し、長手方向の一方の端面１ｃに向かって徐々に拡径した拡径部１ｂとを有している。
【００２１】
図２は、図１に示すマルチコア光ファイバ１の等径部１ａおよび拡径部１ｂにおける長手方向に垂直な断面図である。図２（ａ）が等径部１ａにおける断面、図２（ｂ）が拡径部１ｂにおける断面を示している。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、このマルチコア光ファイバ１の等径部１ａは、互いに離隔して配置された７つのコア部１１１ａ〜１１７ａと、コア部１１１ａ〜１１７ａの外周に位置するクラッド部１２ａとを備える。コア部１１１ａは、クラッド部１２ａのほぼ中心部に配置されており、コア部１１２ａ〜１１７ａは、コア部１１１ａを中心とした正六角形の頂点にそれぞれ配置されている。また、クラッド部１２ａは、コア部１１１ａ〜１１７ａの周囲に周期的に配置された、直径ｄ１の複数の空孔１３ａを有する。すなわち、このマルチコア光ファイバ１は、ホーリーファイバ型のものである。また、空孔１３ａは、格子定数Λ１の三角格子Ｌ１を形成するように配置されており、各コア部１１１ａ〜１１７ａを囲むように正六角形状の層を形成している。なお、コア部１１１ａ〜１１７ａとクラッド部１２ａとは、たとえば屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラスからなる。
【００２３】
また、各コア部１１１ａ〜１１７ａ間の離隔距離を、各コア部１１１ａ〜１１７ａの中心間距離で規定する。このマルチコア光ファイバ１では、隣接するコア部間の離隔距離は等しくなっており、たとえば、コア部１１６ａとコア部１１７ａとの離隔距離は、離隔距離Ｄ１で示される。離隔距離Ｄ１はたとえば４０〜５０μｍである。
【００２４】
一方、図２（ｂ）に示すように、このマルチコア光ファイバ１の拡径部１ｂは、上述したコア部１１１ａ〜１１７ａ、クラッド部１２ａ、空孔１３ａにそれぞれ対応するコア部１１１ｂ〜１１７ｂ、クラッド部１２ｂ、空孔１３ｂを備えている。なお、これらのコア部１１１ｂ〜１１７ｂ、空孔１３ｂは、クラッド部１２ｂの外径の拡径に伴って相似形で拡大している。すなわち、空孔１３ｂの直径ｄ２、空孔１３ｂが形成する三角格子Ｌ２の格子定数Λ２、各コア部１１１ｂ〜１１７ｂ間の離隔距離Ｄ２も、クラッド部１２ｂの拡径の比率とほぼ同じ割合で端面１ｃに向かって徐々に拡大している。
【００２５】
つぎに、図３は、図１に示すマルチコア光ファイバ１とＶＣＳＥＬアレイとの接続について説明する図である。図３に示すように、接続対象であるＶＣＳＥＬアレイ２は、共通の基板２ａ上に、互いに離隔距離Ｄ３にて三角格子状に配置されたＶＣＳＥＬ素子２ｂが形成されたものであり、信号光源として使用される。なお、離隔距離Ｄ３の値は、たとえば２５０μｍである。一方、マルチコア光ファイバ１は、その端面１ｃがＶＣＳＥＬアレイ２に対向するように配置されている。なお、図３において符号１１はコア部を示している。また、ＶＣＳＥＬアレイ２とマルチコア光ファイバ１との間には、それぞれの開口数に合わせてコリメートレンズや集光レンズが適宜配置される。
【００２６】
ここで、このマルチコア光ファイバ１では、端面１ｃにおける各コア部１１間の離隔距離Ｄ４が、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂの離隔距離Ｄ３と同程度まで拡大している。そして、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂと、これに光学的に結合すべき各コア部１１とが対向するように、マルチコア光ファイバ１とＶＣＳＥＬアレイ２との位置関係が調整されている。その結果、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂと各コア部１１との光学結合が容易となる。
【００２７】
すなわち、このマルチコア光ファイバ１は、等径部１ａにおいては各コア部１１間の離隔距離Ｄ１はたとえば４０〜５０μｍであって高密度に配置されているとともに、拡径部１ｂにおいては離隔距離Ｄ２は徐々に拡大しており、端面１ｃにおける離隔距離Ｄ４は接続対象であるＶＣＳＥＬ素子２ｂの離隔距離Ｄ３と同程度まで拡大しているので、コア部の高密度化と接続対象への接続の容易さとを同時に実現するものとなる。なお、端面１ｃにおける離隔距離Ｄ４が、等径部１ａにおける離隔距離Ｄ１よりも１．２〜５倍拡大していれば、コア部の高密度化と接続対象への接続の容易さとがバランスよく実現されるので好ましい。
【００２８】
なお、等径部１ａの長さは、光伝送路を形成するためにたとえば１ｍ〜数十ｋｍである。一方、拡径部１ｂの長さは、等径部１ａの長さに比して、等径部１ａの光伝送特性に影響を与えない程度に短いことが好ましく、たとえば１ｃｍ〜１０ｍである。
【００２９】
また、等径部１ａにおいて、空孔１３ａの直径ｄ１をｄ［μｍ］、格子定数Λ１をΛ［μｍ］とすると、ｄ、Λは要求される伝送特性に応じて適宜設定される。なお、Λを６μｍ、ｄ／Λを０．４３とすると、全ての波長においてシングルモード伝送が可能になるＥｎｄｌｅｓｓｌｙ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ（ＥＳＭ）特性が実現されるので好ましい。
【００３０】
また、マルチコア光ファイバ１の端面１ｃとは反対側の端部においても、同様に拡径部を形成してもよい。
【００３１】
また、図３においては、端面１ｃにおける各コア部１１間の離隔距離Ｄ４が、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂ間の離隔距離Ｄ３と同程度まで拡大している。しかしながら、同程度でなくても、以下に説明するように離隔距離Ｄ４が離隔距離Ｄ３に近づくように拡大したものであれば、光学結合が容易になるという効果を得ることができる。
【００３２】
図４は、図１に示すマルチコア光ファイバ１とＶＣＳＥＬアレイ２との接続の一例を示す図である。図４に示す例では、マルチコア光ファイバ１の端面１ｃにおける各コア部１１間の離隔距離Ｄ４は、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂ間の離隔距離Ｄ３よりも狭くなっている。このため、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂから出力する信号光ＳＬ１の光軸をレンズ３によって適宜屈曲させて各コア部１１に結合させるようにしている。なお、レンズ３は、単レンズ、またはコリメートレンズと集光レンズとを適宜組み合わせたレンズ群である。この例の場合も、離隔距離Ｄ４は離隔距離Ｄ３に近づくように拡大しているので、レンズ３が信号光ＳＬ１の光軸を屈曲させる程度は軽減され、光学結合が容易になる。
【００３３】
図５は、図１に示すマルチコア光ファイバ１とＶＣＳＥＬアレイ２との接続の他の一例を示す図である。図５に示す例では、図４と同様に、マルチコア光ファイバ１の端面１ｃにおける各コア部１１間の離隔距離Ｄ４は、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂ間の離隔距離Ｄ３よりも狭くなっている。このため、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂから出力する信号光ＳＬ１の光軸を、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂごとに設けたレンズ４によって適宜屈曲させて各コア部１１に結合させるようにしている。なお、レンズ４は、信号光ＳＬ１の光軸を屈曲させる程度に応じて傾斜させて設けられている。この例の場合も、離隔距離Ｄ４は離隔距離Ｄ３に近づくように拡大しているので、レンズ４が信号光ＳＬ１の光軸を屈曲させる程度は軽減され、光学結合が容易になる。
【００３４】
なお、上記図３〜図５では、マルチコア光ファイバ１の接続対象はＶＣＳＥＬアレイ２であるが、接続対象はＶＣＳＥＬアレイに限らず、ＬＥＤ等の他の発光体をアレイ状に配置したものや、光ファイバアレイ等でもよい。
【００３５】
（製造方法）
つぎに、図１に示すマルチコア光ファイバ１の製造方法について説明する。図６、図７は、マルチコア光ファイバ１の製造方法の一例を説明する図である。図６に示す光ファイバの製造装置１００は、通常の光ファイバの製造装置と同様の構成を有するものである。すなわち、この製造装置１００は、マルチコア光ファイバ母材５の上端に溶着したガラス製の支持棒６を把持し、マルチコア光ファイバ母材５を昇降させる昇降機構１０１と、ヒータ１０２ａを有し、マルチコア光ファイバ母材５の一端を加熱溶融するための線引加熱炉１０２と、マルチコア光ファイバ母材５から線引きしたマルチコア光ファイバ７の外径を測定する外径測定器１０３と、マルチコア光ファイバ７にＨｅガス等を吹き付けて冷却することができる冷却塔１０４と、マルチコア光ファイバ７の通路に配置された、樹脂１０５を被覆するためのダイス１０６およびＵＶランプ照射室１０７と、引き取り機構としてのゴムからなるキャプスタンローラ１０８と、ガイドロール１０９とを備える。また、製造装置１００は、さらに、外径測定器１０３が測定したマルチコア光ファイバ７の外径のデータと、キャプスタンローラ１０８の回転速度から得られたマルチコア光ファイバ７の線引き速度（線速）のデータとを取り込むとともに、この外径および線速のデータ等に基づいて、昇降機構１０１、線引加熱炉１０２、冷却塔１０４、キャプスタンローラ１０８を制御する制御器Ｃを備える。
【００３６】
以下、図６を用いて、マルチコア光ファイバ１の製造方法の一例について説明する。はじめに、たとえば、石英系ガラス製ガラス管内にコア部となるべき中実の石英系ガラス製ロッドを配置し、このガラスロッドの周囲に空孔を形成すべき中空の石英系ガラス製キャピラリを配置し、このガラス管とガラスキャピラリとの隙間に中実の石英系ガラス製ロッドを充填し、これを延伸するというスタックアンドドロー法を用いて、マルチコア光ファイバ母材５を作製する。
【００３７】
つぎに、支持棒６を上端に溶着したマルチコア光ファイバ母材５を線引加熱炉１０２にセットし、支持棒６を昇降機構１０１により把持する。つぎに、昇降機構１０１によりマルチコア光ファイバ母材５を下方に送りながら、ヒータ１０２ａによってマルチコア光ファイバ母材５の先端を加熱溶融し、マルチコア光ファイバ７を線引きする。つぎに、外径測定器１０３は、線引きしたマルチコア光ファイバ７の外径を測定し、そのデータを制御器Ｃへ送信する。つぎに、必要に応じて冷却塔１０４によりマルチコア光ファイバ７を冷却する。つぎに、所定のタイミングでダイス１０６によってマルチコア光ファイバ７に樹脂１０５を塗布し、ＵＶランプ照射室１０７にて樹脂１０５を硬化して被覆を形成する。被覆を形成したマルチコア光ファイバ７は、キャプスタンローラ１０８によって引き取られ、ガイドロール１０９によってガイドされ、不図示の巻き取り機構によってドラムに巻き取られる。
【００３８】
ここで、マルチコア光ファイバ７を線引きする際に、線速を変化させる。すると、図７に示すように、マルチコア光ファイバ７には、長手方向にわたって外径が略一定である等径部７ａと、等径部７ａに連接し、外径が徐々に拡大または縮小する径変化部７ｂと、径変化部７ｂに連接し、外径が等径部７ａよりも太く略一定である等径部７ｃとが繰り返した構造が形成される。具体的には、マルチコア光ファイバ７の線速を一定にした線引きにより等径部７ａが形成されている状態で、線速を徐々に遅くすると、ガラスの供給量に対して消費が遅くなるので、外径が徐々に拡大して径変化部７ｂが形成される。また、これに続いて線速を一定にすると等径部７ｃが形成され、その後線速を徐々に早くすると、ガラスの消費が早くなるので、外径が徐々に縮小して径変化部７ｂが形成される。
【００３９】
つぎに、線引きしたマルチコア光ファイバ７を、等径部７ｃと径変化部７ｂとの境界の位置Ｐ１で順次切断すると、図１に示すマルチコア光ファイバ１が形成される。なお、等径部７ａが等径部１ａとなり、径変化部７ｂが拡径部１ｂとなる。以上説明した方法によれば、バーナーと延伸機構とを備えたテーパ作製装置のような特別な装置は不要であり、既存の光ファイバの製造装置１００を用いて、マルチコア光ファイバ１を容易に製造することができる。
【００４０】
なお、上記の方法では、マルチコア光ファイバ７の線速を変化させているが、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度を変化させても、同様に等径部７ａ、径変化部７ｂ、等径部７ｃの繰り返し構造が形成されたマルチコア光ファイバ７を線引きすることができる。なお、送り速度を変化させる場合は、送り速度を徐々に早くすると、ガラスの供給量が増加するので、マルチコア光ファイバ７の外径が徐々に拡大し、送り速度を徐々に遅くすると外径は徐々に縮小する。また、マルチコア光ファイバ７の線速とマルチコア光ファイバ母材５の送り速度との両方を変化させてもよい。
【００４１】
また、上記の方法では、マルチコア光ファイバ７を等径部７ｃと径変化部７ｂとの境界の位置Ｐ１で切断しているが、等径部７ｃのいずれかの位置で切断するようにしてもよい。また、等径部７ｃは必ずしも形成しなくてもよいが、径変化部７ｂを形成した後に等径部７ｃを形成し、線速を一度一定にしたほうが、線速の安定制御の点で好ましい。
【００４２】
つぎに、マルチコア光ファイバ７の線速およびマルチコア光ファイバ母材５の送り速度の変化量について具体的に説明する。
【００４３】
たとえば、等径部１ａにおける離隔距離Ｄ１が４０μｍであり、端面１ｃにおける離隔距離Ｄ４が１２５μｍであるマルチコア光ファイバ１を製造する場合は、離隔距離を約３倍に拡大する必要がある。等径部１ａの外径を１２５μｍにする場合において、マルチコア光ファイバ母材５の直径が２０ｍｍの場合にマルチコア光ファイバ７の線速の変化によって当該離隔距離を約３倍に拡大するには、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度を０．２５ｍｍ／ｍｉｎで一定とすると、線速を６．４ｍ／ｍｉｎから０．６５ｍ／ｍｉｎまで変化させればよい。
【００４４】
一方、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度の変化によって当該離隔距離を約３倍に拡大するには、マルチコア光ファイバ７の線速を０．５ｍ／ｍｉｎで一定とすると、送り速度を０．０２ｍｍ／ｍｉｎから０．２ｍｍ／ｍｉｎまで変化させればよい。
【００４５】
また、たとえば、等径部１ａにおける離隔距離Ｄ１が５０μｍであり、端面１ｃにおけるコ離隔距離Ｄ４が２５０μｍであるマルチコア光ファイバ１を製造する場合は、離隔距離を５倍に拡大する必要がある。等径部１ａの外径を１８０μｍにする場合において、マルチコア光ファイバ母材５の直径が４０ｍｍの場合にマルチコア光ファイバ７の線速の変化によって当該離隔距離を５倍に拡大するには、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度を０．１ｍｍ／ｍｉｎで一定とすると、線速を４．９ｍ／ｍｉｎから０．２０ｍ／ｍｉｎまで変化させればよい。
【００４６】
一方、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度の変化によって当該離隔距離を５倍に拡大するには、マルチコア光ファイバ７の線速を５ｍ／ｍｉｎで一定とすると、送り速度を０．１ｍｍ／ｍｉｎから２．５ｍｍ／ｍｉｎまで変化させればよい。
【００４７】
なお、上記各制御は制御器Ｃにより行われる。具体的には、線速は、制御器Ｃがキャプスタンローラ１０８の回転速度を増減することにより制御され、送り速度は、制御器Ｃが昇降機構１０１の昇降速度を増減することにより制御され、マルチコア光ファイバ７の外径は、制御器Ｃが、外径測定器１０３からのデータに基づいて、昇降機構１０１とキャプスタンローラ１０８とを制御することにより制御される。
【００４８】
また、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度は、現実的な昇降機構１０１の制御精度を考慮すると０．０１ｍｍ／ｍｉｎ〜１０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることが好ましい。また、マルチコア光ファイバ７の線引き速度は０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることが好ましい。線引き速度が０．１ｍ／ｍｉｎ以上であれば、現実的なキャプスタンローラ１０８の制御精度の点から好ましく、１０ｍ／ｍｉｎ以下であれば、マルチコア光ファイバ７を数ｍだけ線引きする間に所望の外径変化を与えるためには適した線速となる。
【００４９】
つぎに、図１に示すマルチコア光ファイバ１の製造方法の他の一例について説明する。図８は、マルチコア光ファイバ１の製造方法の他の一例を説明する図である。上述した方法によってマルチコア光ファイバ母材５からマルチコア光ファイバ７を線引きする際には、図８に示すように、マルチコア光ファイバ母材５の一端には、溶融によって外径が徐々に縮径しているメニスカス部５ａが形成され、メニスカス部５ａの下方からマルチコア光ファイバ７が線引きされる。
【００５０】
この状態で線引きを中断または終了すると、メニスカス部５ａは略その形状を保持したまま固化するので、固化した後に、メニスカス部５ａを所定の位置Ｐ２で切断する。すると、切断した部分は、メニスカス部５ａの下部が拡径部となり、マルチコア光ファイバ７が等径部となって、マルチコア光ファイバ１となる。
【００５１】
なお、上記に例示した２つの製造方法でマルチコア光ファイバ１を製造した場合、マルチコア光ファイバ１の拡径部において各コア部のモードフィールド径も拡大している。したがって、拡径部があまり長い場合は、各コア部を伝送する光同士で光の干渉が生じ、光伝送特性に影響を与える可能性がある。しかしながら、拡径部の長さが１０ｍ程度以下であれば干渉の影響は殆ど問題にならない。
【００５２】
（実施の形態２）
上記実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１は、ホーリーファイバ型のものであるが、本発明は、互いに屈折率が異なる媒質からなるコア部とクラッド部との屈折率差によってコア部に光を閉じ込める種類のマルチコア光ファイバについても適用できる。以下、本発明の実施の形態２として、屈折率差によってコア部に光を閉じ込めるマルチコア光ファイバについて説明する。なお、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバは、図１に示すマルチコア光ファイバ１と同様に等径部と拡径部とを有するものである。
【００５３】
図９は、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバの端面の模式図である。図９に示すように、このマルチコア光ファイバ９は、互いに離隔して配置されたコア部９１１〜９１７と、コア部９１１〜９１７の外周に位置するクラッド部９２とを備える。コア部９１１は、クラッド部９２のほぼ中心部に配置されており、コア部９１２〜９１７は、コア部９１１を中心として正六角形の頂点にそれぞれ配置されている。各コア部９１２〜９１７間の離隔距離や、コア部９１１〜９１７のコア径は特に限定されないが、たとえば離隔距離は６０μｍ程度であり、コア径は５．０〜１０．０μｍ程度である。また、各コア部９１１〜９１７は、ゲルマニウムを添加した石英系ガラスからなり、クラッド部９２は、純石英ガラスからなる。その結果、クラッド部９２は、各コア部９１１〜９１７の屈折率よりも低い屈折率を有し、クラッド部９２に対する各コア部９１１〜９１７の比屈折率差は、０．３〜１．５％程度である。このマルチコア光ファイバ９は、この屈折率差によって、各コア部９１１〜９１７に光を閉じ込めて伝搬させる。
【００５４】
そして、このマルチコア光ファイバ９も、等径部においては各コア部間の離隔距離は狭く高密度に配置されているとともに、拡径部においては離隔距離が徐々に拡大しており、端面においては離隔距離が接続対象であるＶＣＳＥＬアレイにおける各ＶＣＳＥＬ素子間の離隔距離と同程度まで拡大しているので、コア部の高密度化と接続の容易さとを同時に実現したものとなる。
【００５５】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３として、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１を備えた光コネクタについて説明する。図１０は、本実施の形態３に係る光コネクタを用いた光通信システムの構成を示すブロック図である。図１０に示すように、この光通信システム２００は、信号光を出力する光送信装置２１０と、光送信装置２１０が出力した信号光を伝送する光伝送路２３０と、光伝送路２３０が伝送した信号光を受信し、信号処理する光受信装置２５０とを備えている。また、光送信装置２１０と光伝送路２３０との間、および光伝送路２３０と光受信装置２５０との間は、それぞれ本実施の形態３に係る光コネクタ２２０、２４０によって接続している。
【００５６】
光送信装置２１０は、ＶＣＳＥＬアレイ等からなり、個々に異なる７つの信号光を出力する信号光源を備えている。また、光伝送路２３０は、図１に示すマルチコア光ファイバ１の等径部１ａと同一構造の７つのコア部を有するマルチコア光ファイバであり、各コア部間の離隔距離は５０μｍと高密度に配置されている。光コネクタ２２０は、光送信装置２１０が出力する各信号光を光伝送路２３０の７つのコア部のそれぞれに光学的に結合させる。光伝送路２３０は結合された各信号光を伝送する。
【００５７】
また、光受信装置２５０は、光伝送路２３０が伝送した各信号光を受信し、電気信号に変換する７つの受光素子と、受光素子が変換した電気信号を処理する信号処理装置とを備えている。また、光コネクタ２４０は、光伝送路２３０が伝送した各信号光を光受信装置２５０の各受光素子に光学的に結合させるものである。
【００５８】
つぎに、本実施の形態３に係る光コネクタ２４０について説明する。なお、光コネクタ２２０は光コネクタ２４０と同様の構成を有するので、説明を省略する。図１１は、本実施の形態３に係る光コネクタ２４０の模式図である。図１１に示すように、この光コネクタ２４０は、光伝送路２３０に接続された、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１と、マルチコア光ファイバ１を保持するガラス等からなる保持部材２４１と、３本の光導波路部２４２ａを有するＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit、平面光波回路）２４２と、３本の光ファイバアレイ２４３ａを保持するガラス等からなる保持部材２４３と、３本の光ファイバコード２４４と、３つのフェルール２４５とが、順次接続して構成されている。なお、ＰＬＣ２４２および保持部材２４３の、紙面と垂直方向の両側には、さらに他のＰＬＣと、光ファイバアレイが保持された保持部材とが積層され、この光ファイバアレイにはさらに光ファイバコードとフェルールとが接続されているが、これについては後述する。
【００５９】
マルチコア光ファイバ１は、その各コア部間の離隔距離が、光伝送路２３０に接続する等径部において５０μｍであり、ＰＬＣ２４２に接続する拡径部の端面において８０μｍである。また、光ファイバアレイ２４３ａを構成する各光ファイバの外径は１２５μｍであるから、各光ファイバのコア部の離隔距離は１２５μｍである。また、ＰＬＣ２４２の３本の光導波路部２４２ａの離隔距離は、マルチコア光ファイバ１側において８０μｍであり、各光導波路部２４２ａはマルチコア光ファイバ１の直線状に並んだ３つのコア部（図２のコア部１１６ｂ、１１１ｂ、１１３ｂ）にそれぞれ接続している。また、光導波路部２４２ａの離隔距離は、光ファイバアレイ２４３ａ側では１２５μｍに変換されており、光ファイバアレイ２４３ａを構成する各光ファイバのコア部に接続している。
【００６０】
光伝送路２３０のうち、上記のマルチコア光ファイバ１の直線状に並んだ３つのコア部に接続した３つのコア部を伝送してきた各信号光は、マルチコア光ファイバ１、ＰＬＣ２４２、光ファイバアレイ２４３ａ、光ファイバコード２４４、フェルール２４５を順次通過して、光受信装置２５０に入力する。ここで、光伝送路２３０と光ファイバアレイ２４３ａとの間は、マルチコア光ファイバ１とＰＬＣ２４２とによって信号光の経路間の離隔距離が徐々に拡大されている。その結果、光伝送路２３０と光ファイバアレイ２４３ａとは低光損失で接続される。特に、この光コネクタ２４０では、拡径部においてコア部の離隔間隔が徐々に拡大しているマルチコア光ファイバ１を、光伝送路２３０とＰＬＣ２４２との間に介在させている。その結果、光伝送路２３０とＰＬＣ２４２とを直接接続する場合よりも、ＰＬＣ２４２の光導波路部２４２ａの離隔距離が広くてもよくなるので、ＰＬＣ２４２として製造が容易なものを用いることができるとともに、接続も容易となる。
また、マルチコア光ファイバ１を上述した製造方法で製造した場合、マルチコア光ファイバ１の拡径部において各コア部のモードフィールド径も拡大しているので、ＰＬＣ２４２との接続部における両者の光軸ずれの許容量（トレランス）が大きくなるので好ましい。
【００６１】
なお、光伝送路２３０のうち、他の４つのコア部を伝送してきた各信号光は、前述したＰＬＣ２４２、保持部材２４３の両側に積層された、２つの光導波路を有する他のＰＬＣおよび２つの光ファイバからなる光ファイバアレイが保持された保持部材、ならびにこの光ファイバアレイに接続した光ファイバコードとフェルールとを通過して、光受信装置２５０に入力する。
【００６２】
ただし、本実施の形態３において、光伝送路２３０の全てのコア部を信号光伝送に用いなくてもよい。たとえば、光伝送路２３０のうち、マルチコア光ファイバ１の直線状に並んだ３つのコア部に接続する３つのコア部だけを信号光伝送に用いてもよい。さらには、光伝送路２３０を、コア部としては直線状に並んだ３つのコア部のみを有するマルチコア光ファイバに置き換えてもよい。これらの場合、上述したようなＰＬＣ２４２、保持部材２４３の両側には、ＰＬＣ等を積層しなくてもよい。
【００６３】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４に係る光コネクタについて説明する。図１２は、実施の形態４に係る光コネクタの模式図である。図１２に示すように、この光コネクタ２６０は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１と、光ファイババンドル２６１と、束状の接続用光ファイバ２６２と、不図示の光ファイバコードおよびフェルールとが順次接続して構成されたものであり、たとえば図１０、１１に示す光コネクタ２４０に置き換えて使用することができるものである。
【００６４】
マルチコア光ファイバ１は、そのコア部間の離隔距離が、等径部において５０μｍであり、光ファイババンドル２６１に接続する拡径部の端面において８０μｍである。また、光ファイババンドル２６１は、その一端が、外径１２５μｍの７本のシングルモードの光ファイバを束ねた状態になっており、他の一端は、これらの光ファイバの束が一体になって縮径し、図９に示すマルチコア光ファイバ９と同様に各コア部が正六角形の頂点及び中心に配置され、その離隔距離が８０μｍとされた構造になっている（例えば特許文献１参照）。
【００６５】
この光コネクタ２６０においても、拡径部においてコア部のピッチが徐々に拡大しているマルチコア光ファイバ１を、光ファイババンドル２６１に接続している。その結果、たとえば図１０の光伝送路２３０と光ファイババンドル２６１とを直接接続する場合よりも、光ファイババンドル２６１におけるコア部の離隔距離が広くてもよくなるので、光ファイババンドル２６１として製造が容易なものを用いることができるとともに、接続も容易となる。
【００６６】
（実施の形態５）
つぎに、本発明の実施の形態５に係る光コネクタについて説明する。図１３は、実施の形態５に係る光コネクタの模式図である。図１４は、図１３に示す光コネクタのＡ−Ａ線断面図である。図１３に示すように、この光コネクタ２７０は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１と、光ファイババンドル２７１と、束状の接続用光ファイバ２７２と、不図示の光ファイバコードおよびフェルールとが順次接続して構成されたものであり、たとえば図１０、１１に示す光コネクタ２４０に置き換えて使用することができるものである。
【００６７】
また、図１４は、図１３に示す光コネクタのＡ−Ａ線断面図である。図１４に示すように、この光ファイババンドル２７１は、Ｖ溝治具２７１ａと、押さえ板２７１ｂと、外径８０μｍの７本の光ファイバ２７１ｃと、光ファイバ２７１ｃと同様に外径８０μｍであるがコア部の無い３本のダミーファイバ２７１ｄとからなる。光ファイバ２７１ｃは正六角形の頂点及び中心に配置された状態でＶ溝治具２７１ａに収容され、ダミーファイバ２７１ｄは隙間を埋めるようにＶ溝治具２７１ａに収容されており、押さえ板２７１ｂにより抑えられて保持されている。なお、ダミーファイバ２７１ｄはＶ溝治具２７１ａと略同じ長さであるが、光ファイバ２７１ｃはＶ溝治具２７１ａから突出しており、一端はマルチコア光ファイバ１に接続し、他の一端は接続用光ファイバ２７２に接続している。
【００６８】
この光コネクタ２６０においても、拡径部においてコア部のピッチが徐々に拡大しているマルチコア光ファイバ１を、光ファイババンドル２７１に接続している。その結果、たとえば図１０の光伝送路２３０と光ファイババンドル２７１とを直接接続する場合よりも、光ファイバ２７１ｃとして、より取り扱いやすい外径の大きいものを用いることができるとともに、接続も容易となる。
【００６９】
なお、上記実施の形態では、マルチコア光ファイバは、各コア部間の離隔距離はいずれも等しいものであるが、等しくなくてもよい。また、マルチコア光ファイバにおける各コア部の配列についても、三角格子状に限られず、たとえば直線状、正方格子状等でもよい。また、マルチコア光ファイバのコア部の数についても特に限定されない。
【００７０】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１、７、９ マルチコア光ファイバ
１ａ、７ａ、７ｃ 等径部
１ｂ 拡径部
１ｃ 端面
２ ＶＣＳＥＬアレイ
２ａ 基板
２ｂ ＶＣＳＥＬ素子
３、４ レンズ
５ マルチコア光ファイバ母材
５ａ メニスカス部
６ 支持棒
７ｂ 径変化部
１１、１１１ａ〜１１７ａ、１１１ｂ〜１１７ｂ、９１１〜９１７ コア部
１２ａ、１２ｂ クラッド部
１３ａ、１３ｂ 空孔
９２ クラッド部
１００ 製造装置
１０１ 昇降機構
１０２ 線引加熱炉
１０２ａ ヒータ
１０３ 外径測定器
１０４ 冷却塔
１０５ 樹脂
１０６ ダイス
１０７ ランプ照射室
１０８ キャプスタンローラ
１０９ ガイドロール
２００ 光通信システム
２１０ 光送信装置
２２０、２４０、２６０、２７０ 光コネクタ
２３０ 光伝送路
２４１、２４３ 保持部材
２４２ａ 光導波路部
２４３ａ 光ファイバアレイ
２４４ 光ファイバコード
２４５ フェルール
２５０ 光受信装置
２６１、２７１ 光ファイババンドル
２６２、２７２ 接続用光ファイバ
２７１ａ Ｖ溝治具
２７１ｂ 押さえ板
２７１ｄ ダミーファイバ
２７１ｃ 光ファイバ
Ｃ 制御器
ｄ１、ｄ２ 直径
Ｄ１〜Ｄ４ 離隔距離
Ｌ１、Ｌ２ 三角格子
Ｐ１、Ｐ２ 位置
ＳＬ１ 信号光
Λ１、Λ２ 格子定数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコア部を有するマルチコア光ファイバ、およびこれを用いた光コネクタ、並びにマルチコア光ファイバの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のコア部を有するマルチコア光ファイバは、光通信ケーブルに光ファイバを高密度に収容することが要求される光伝送路や、機器内における高密度配線が要求されている光インターコネクションシステムなどにおいて利用されることが想定されている。マルチコア光ファイバには、従来の光ファイバと同様に、互いに屈折率が異なる媒質からなるコア部とクラッド部との屈折率差によってコア部に光を閉じ込める種類のもの（非特許文献１）や、クラッド部に空孔が周期的に形成された構造を有し、信号光として可視光域から近赤外光域までの超広帯域を利用できるマルチコアホーリーファイバ（非特許文献２）等がある。これらのマルチコア光ファイバでは、長手方向に垂直な断面において複数のコア部が４０μｍあるいは５０μｍの間隔で互いに離隔しており、コア部間のクロストークを抑制しつつコア部の高密度な配置が実現されている。
【０００３】
また、非特許文献３には、面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、ＶＣＳＥＬ）アレイを信号光源とし、マルチコア光ファイバを光伝送路として光伝送を行なう技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２６８８６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】M. Koshiba, K. Saitoh and Y. Kokubun, “Heterogeneous multi-core fibers proposal and design principle”, IEICE Electronics Express, vol. 6, no. 2, pp. 98-103 (2009)
【非特許文献２】K. Imamura, K. Mukasa, Y. Mimura and T. Yagi, “Multi-core holey fibers for the long-distance (>100 km) ultra large capacity transmission”, Proceedings of Optical Fiber Communication Conference 2009, OtuC3 (2009)
【非特許文献３】D. M. Taylor, C. R. Bennett, T. J. Shepherd, L. F. Michaille, M. D. Nielsen and H. R. Simonsen, “Demonstration of multi-core photonic crystal fibre in an optical interconnect”, Electronics Letters, vol. 42, no. 6, pp. 331-332 (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献３において使用されているＶＣＳＥＬアレイはＶＣＳＥＬ素子間のピッチ（離隔距離）が６２．５μｍである。しかしながら、このように各ＶＣＳＥＬ素子が近接したＶＣＳＥＬアレイの製造は困難である。歩留まりと製造コストの観点からは、現状の現実的なＶＣＳＥＬアレイのピッチは２５０μｍ程度である。したがって、複数のコア部の離隔距離が４０〜５０μｍである高密度なマルチコア光ファイバと、接続対象である現実的なＶＣＳＥＬアレイとを接続する場合、各コア部とＶＣＳＥＬ素子との光学的な接続が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接続対象との光学結合が容易なマルチコア光ファイバ、およびこれを用いた光コネクタ、並びにマルチコア光ファイバの製造方法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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマルチコア光ファイバは、長手方向に垂直な断面において互いに離隔して配置された複数のコア部と、前記各コア部の外周に位置するクラッド部とを備えたマルチコア光ファイバであって、等径部と、前記等径部に連接し、前記長手方向の少なくとも一方の端面に向かって拡径した拡径部とを有し、前記拡径部において、前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも拡大していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、前記各コア部は、互いに離隔して配置された複数の接続対象のそれぞれに光学的に結合されるものであり、前記各コア部間の離隔距離が、前記各接続対象間の離隔距離に近づくように拡大していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、前記接続対象が発光体または光ファイバであることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバは、上記の発明において、前記端面における前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも１．２〜５倍拡大していることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光コネクタは、上記発明のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記発明のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、マルチコア光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、該一端からマルチコア光ファイバを線引きする際に、前記等径部と拡径部とを形成するように前記マルチコア光ファイバ母材の送り速度および／または前記マルチコア光ファイバの線引き速度を変化させる工程と、前記線引きしたマルチコア光ファイバを所定の位置で切断する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記マルチコア光ファイバ母材の送り速度を０．０１ｍｍ／ｍｉｎ〜１０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記マルチコア光ファイバの線引き速度を０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、上記の発明のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、マルチコア光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、該一端からマルチコア光ファイバを線引きする線引き工程と、前記線引き工程の中断または終了後に、前記マルチコア光ファイバ母材の一端に形成されたメニスカス部を所定の位置で切断する切断工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、一方の端面において、複数のコア部の各コア部間の離隔距離が拡大しているので、接続対象との光学結合が容易であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバの模式図である。
【図２】図２は、図１に示すマルチコア光ファイバの等径部および拡径部における長手方向に垂直な断面図である。
【図３】図３は、図１に示すマルチコア光ファイバとＶＣＳＥＬアレイとの接続について説明する図である。
【図４】図４は、図１に示すマルチコア光ファイバとＶＣＳＥＬアレイとの接続の一例を示す図である。
【図５】図５は、図１に示すマルチコア光ファイバとＶＣＳＥＬアレイとの接続の他の一例を示す図である。
【図６】図６は、図１に示すマルチコア光ファイバの製造方法の一例を説明する図である。
【図７】図７は、図１に示すマルチコア光ファイバの製造方法の一例を説明する図である。
【図８】図８は、図１に示すマルチコア光ファイバの製造方法の他の一例を説明する図である。
【図９】図９は、実施の形態２に係るマルチコア光ファイバの端面の模式図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３に係る光コネクタを用いた光通信システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３に係る光コネクタの模式図である。
【図１２】図１２は、実施の形態４に係る光コネクタの模式図である。
【図１３】図１３は、実施の形態５に係る光コネクタの模式図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す光コネクタのＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して本発明に係るマルチコア光ファイバ、光コネクタ、およびマルチコア光ファイバの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面において、同一または対応する要素には適宜同一符号を付している。
【００２０】
（実施の形態１）
はじめに、本発明の実施の形態１に係るマルチコア光ファイバについて説明する。図１は、本実施の形態１に係るマルチコア光ファイバの模式図である。図１に示すように、このマルチコア光ファイバ１は、長手方向にわたって外径が略一定である等径部１ａと、等径部１ａに連接し、長手方向の一方の端面１ｃに向かって徐々に拡径した拡径部１ｂとを有している。
【００２１】
図２は、図１に示すマルチコア光ファイバ１の等径部１ａおよび拡径部１ｂにおける長手方向に垂直な断面図である。図２（ａ）が等径部１ａにおける断面、図２（ｂ）が拡径部１ｂにおける断面を示している。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、このマルチコア光ファイバ１の等径部１ａは、互いに離隔して配置された７つのコア部１１１ａ〜１１７ａと、コア部１１１ａ〜１１７ａの外周に位置するクラッド部１２ａとを備える。コア部１１１ａは、クラッド部１２ａのほぼ中心部に配置されており、コア部１１２ａ〜１１７ａは、コア部１１１ａを中心とした正六角形の頂点にそれぞれ配置されている。また、クラッド部１２ａは、コア部１１１ａ〜１１７ａの周囲に周期的に配置された、直径ｄ１の複数の空孔１３ａを有する。すなわち、このマルチコア光ファイバ１は、ホーリーファイバ型のものである。また、空孔１３ａは、格子定数Λ１の三角格子Ｌ１を形成するように配置されており、各コア部１１１ａ〜１１７ａを囲むように正六角形状の層を形成している。なお、コア部１１１ａ〜１１７ａとクラッド部１２ａとは、たとえば屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラスからなる。
【００２３】
また、各コア部１１１ａ〜１１７ａ間の離隔距離を、各コア部１１１ａ〜１１７ａの中心間距離で規定する。このマルチコア光ファイバ１では、隣接するコア部間の離隔距離は等しくなっており、たとえば、コア部１１６ａとコア部１１７ａとの離隔距離は、離隔距離Ｄ１で示される。離隔距離Ｄ１はたとえば４０〜５０μｍである。
【００２４】
一方、図２（ｂ）に示すように、このマルチコア光ファイバ１の拡径部１ｂは、上述したコア部１１１ａ〜１１７ａ、クラッド部１２ａ、空孔１３ａにそれぞれ対応するコア部１１１ｂ〜１１７ｂ、クラッド部１２ｂ、空孔１３ｂを備えている。なお、これらのコア部１１１ｂ〜１１７ｂ、空孔１３ｂは、クラッド部１２ｂの外径の拡径に伴って相似形で拡大している。すなわち、空孔１３ｂの直径ｄ２、空孔１３ｂが形成する三角格子Ｌ２の格子定数Λ２、各コア部１１１ｂ〜１１７ｂ間の離隔距離Ｄ２も、クラッド部１２ｂの拡径の比率とほぼ同じ割合で端面１ｃに向かって徐々に拡大している。
【００２５】
つぎに、図３は、図１に示すマルチコア光ファイバ１とＶＣＳＥＬアレイとの接続について説明する図である。図３に示すように、接続対象であるＶＣＳＥＬアレイ２は、共通の基板２ａ上に、互いに離隔距離Ｄ３にて三角格子状に配置されたＶＣＳＥＬ素子２ｂが形成されたものであり、信号光源として使用される。なお、離隔距離Ｄ３の値は、たとえば２５０μｍである。一方、マルチコア光ファイバ１は、その端面１ｃがＶＣＳＥＬアレイ２に対向するように配置されている。なお、図３において符号１１はコア部を示している。また、ＶＣＳＥＬアレイ２とマルチコア光ファイバ１との間には、それぞれの開口数に合わせてコリメートレンズや集光レンズが適宜配置される。
【００２６】
ここで、このマルチコア光ファイバ１では、端面１ｃにおける各コア部１１間の離隔距離Ｄ４が、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂの離隔距離Ｄ３と同程度まで拡大している。そして、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂと、これに光学的に結合すべき各コア部１１とが対向するように、マルチコア光ファイバ１とＶＣＳＥＬアレイ２との位置関係が調整されている。その結果、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂと各コア部１１との光学結合が容易となる。
【００２７】
すなわち、このマルチコア光ファイバ１は、等径部１ａにおいては各コア部１１間の離隔距離Ｄ１はたとえば４０〜５０μｍであって高密度に配置されているとともに、拡径部１ｂにおいては離隔距離Ｄ２は徐々に拡大しており、端面１ｃにおける離隔距離Ｄ４は接続対象であるＶＣＳＥＬ素子２ｂの離隔距離Ｄ３と同程度まで拡大しているので、コア部の高密度化と接続対象への接続の容易さとを同時に実現するものとなる。なお、端面１ｃにおける離隔距離Ｄ４が、等径部１ａにおける離隔距離Ｄ１よりも１．２〜５倍拡大していれば、コア部の高密度化と接続対象への接続の容易さとがバランスよく実現されるので好ましい。
【００２８】
なお、等径部１ａの長さは、光伝送路を形成するためにたとえば１ｍ〜数十ｋｍである。一方、拡径部１ｂの長さは、等径部１ａの長さに比して、等径部１ａの光伝送特性に影響を与えない程度に短いことが好ましく、たとえば１ｃｍ〜１０ｍである。
【００２９】
また、等径部１ａにおいて、空孔１３ａの直径ｄ１をｄ［μｍ］、格子定数Λ１をΛ［μｍ］とすると、ｄ、Λは要求される伝送特性に応じて適宜設定される。なお、Λを６μｍ、ｄ／Λを０．４３とすると、全ての波長においてシングルモード伝送が可能になるＥｎｄｌｅｓｓｌｙ Ｓｉｎｇｌｅ Ｍｏｄｅ（ＥＳＭ）特性が実現されるので好ましい。
【００３０】
また、マルチコア光ファイバ１の端面１ｃとは反対側の端部においても、同様に拡径部を形成してもよい。
【００３１】
また、図３においては、端面１ｃにおける各コア部１１間の離隔距離Ｄ４が、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂ間の離隔距離Ｄ３と同程度まで拡大している。しかしながら、同程度でなくても、以下に説明するように離隔距離Ｄ４が離隔距離Ｄ３に近づくように拡大したものであれば、光学結合が容易になるという効果を得ることができる。
【００３２】
図４は、図１に示すマルチコア光ファイバ１とＶＣＳＥＬアレイ２との接続の一例を示す図である。図４に示す例では、マルチコア光ファイバ１の端面１ｃにおける各コア部１１間の離隔距離Ｄ４は、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂ間の離隔距離Ｄ３よりも狭くなっている。このため、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂから出力する信号光ＳＬ１の光軸をレンズ３によって適宜屈曲させて各コア部１１に結合させるようにしている。なお、レンズ３は、単レンズ、またはコリメートレンズと集光レンズとを適宜組み合わせたレンズ群である。この例の場合も、離隔距離Ｄ４は離隔距離Ｄ３に近づくように拡大しているので、レンズ３が信号光ＳＬ１の光軸を屈曲させる程度は軽減され、光学結合が容易になる。
【００３３】
図５は、図１に示すマルチコア光ファイバ１とＶＣＳＥＬアレイ２との接続の他の一例を示す図である。図５に示す例では、図４と同様に、マルチコア光ファイバ１の端面１ｃにおける各コア部１１間の離隔距離Ｄ４は、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂ間の離隔距離Ｄ３よりも狭くなっている。このため、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂから出力する信号光ＳＬ１の光軸を、各ＶＣＳＥＬ素子２ｂごとに設けたレンズ４によって適宜屈曲させて各コア部１１に結合させるようにしている。なお、レンズ４は、信号光ＳＬ１の光軸を屈曲させる程度に応じて傾斜させて設けられている。この例の場合も、離隔距離Ｄ４は離隔距離Ｄ３に近づくように拡大しているので、レンズ４が信号光ＳＬ１の光軸を屈曲させる程度は軽減され、光学結合が容易になる。
【００３４】
なお、上記図３〜図５では、マルチコア光ファイバ１の接続対象はＶＣＳＥＬアレイ２であるが、接続対象はＶＣＳＥＬアレイに限らず、ＬＥＤ等の他の発光体をアレイ状に配置したものや、光ファイバアレイ等でもよい。
【００３５】
（製造方法）
つぎに、図１に示すマルチコア光ファイバ１の製造方法について説明する。図６、図７は、マルチコア光ファイバ１の製造方法の一例を説明する図である。図６に示す光ファイバの製造装置１００は、通常の光ファイバの製造装置と同様の構成を有するものである。すなわち、この製造装置１００は、マルチコア光ファイバ母材５の上端に溶着したガラス製の支持棒６を把持し、マルチコア光ファイバ母材５を昇降させる昇降機構１０１と、ヒータ１０２ａを有し、マルチコア光ファイバ母材５の一端を加熱溶融するための線引加熱炉１０２と、マルチコア光ファイバ母材５から線引きしたマルチコア光ファイバ７の外径を測定する外径測定器１０３と、マルチコア光ファイバ７にＨｅガス等を吹き付けて冷却することができる冷却塔１０４と、マルチコア光ファイバ７の通路に配置された、樹脂１０５を被覆するためのダイス１０６およびＵＶランプ照射室１０７と、引き取り機構としてのゴムからなるキャプスタンローラ１０８と、ガイドロール１０９とを備える。また、製造装置１００は、さらに、外径測定器１０３が測定したマルチコア光ファイバ７の外径のデータと、キャプスタンローラ１０８の回転速度から得られたマルチコア光ファイバ７の線引き速度（線速）のデータとを取り込むとともに、この外径および線速のデータ等に基づいて、昇降機構１０１、線引加熱炉１０２、冷却塔１０４、キャプスタンローラ１０８を制御する制御器Ｃを備える。
【００３６】
以下、図６を用いて、マルチコア光ファイバ１の製造方法の一例について説明する。はじめに、たとえば、石英系ガラス製ガラス管内にコア部となるべき中実の石英系ガラス製ロッドを配置し、このガラスロッドの周囲に空孔を形成すべき中空の石英系ガラス製キャピラリを配置し、このガラス管とガラスキャピラリとの隙間に中実の石英系ガラス製ロッドを充填し、これを延伸するというスタックアンドドロー法を用いて、マルチコア光ファイバ母材５を作製する。
【００３７】
つぎに、支持棒６を上端に溶着したマルチコア光ファイバ母材５を線引加熱炉１０２にセットし、支持棒６を昇降機構１０１により把持する。つぎに、昇降機構１０１によりマルチコア光ファイバ母材５を下方に送りながら、ヒータ１０２ａによってマルチコア光ファイバ母材５の先端を加熱溶融し、マルチコア光ファイバ７を線引きする。つぎに、外径測定器１０３は、線引きしたマルチコア光ファイバ７の外径を測定し、そのデータを制御器Ｃへ送信する。つぎに、必要に応じて冷却塔１０４によりマルチコア光ファイバ７を冷却する。つぎに、所定のタイミングでダイス１０６によってマルチコア光ファイバ７に樹脂１０５を塗布し、ＵＶランプ照射室１０７にて樹脂１０５を硬化して被覆を形成する。被覆を形成したマルチコア光ファイバ７は、キャプスタンローラ１０８によって引き取られ、ガイドロール１０９によってガイドされ、不図示の巻き取り機構によってドラムに巻き取られる。
【００３８】
ここで、マルチコア光ファイバ７を線引きする際に、線速を変化させる。すると、図７に示すように、マルチコア光ファイバ７には、長手方向にわたって外径が略一定である等径部７ａと、等径部７ａに連接し、外径が徐々に拡大または縮小する径変化部７ｂと、径変化部７ｂに連接し、外径が等径部７ａよりも太く略一定である等径部７ｃとが繰り返した構造が形成される。具体的には、マルチコア光ファイバ７の線速を一定にした線引きにより等径部７ａが形成されている状態で、線速を徐々に遅くすると、ガラスの供給量に対して消費が遅くなるので、外径が徐々に拡大して径変化部７ｂが形成される。また、これに続いて線速を一定にすると等径部７ｃが形成され、その後線速を徐々に早くすると、ガラスの消費が早くなるので、外径が徐々に縮小して径変化部７ｂが形成される。
【００３９】
つぎに、線引きしたマルチコア光ファイバ７を、等径部７ｃと径変化部７ｂとの境界の位置Ｐ１で順次切断すると、図１に示すマルチコア光ファイバ１が形成される。なお、等径部７ａが等径部１ａとなり、径変化部７ｂが拡径部１ｂとなる。以上説明した方法によれば、バーナーと延伸機構とを備えたテーパ作製装置のような特別な装置は不要であり、既存の光ファイバの製造装置１００を用いて、マルチコア光ファイバ１を容易に製造することができる。
【００４０】
なお、上記の方法では、マルチコア光ファイバ７の線速を変化させているが、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度を変化させても、同様に等径部７ａ、径変化部７ｂ、等径部７ｃの繰り返し構造が形成されたマルチコア光ファイバ７を線引きすることができる。なお、送り速度を変化させる場合は、送り速度を徐々に早くすると、ガラスの供給量が増加するので、マルチコア光ファイバ７の外径が徐々に拡大し、送り速度を徐々に遅くすると外径は徐々に縮小する。また、マルチコア光ファイバ７の線速とマルチコア光ファイバ母材５の送り速度との両方を変化させてもよい。
【００４１】
また、上記の方法では、マルチコア光ファイバ７を等径部７ｃと径変化部７ｂとの境界の位置Ｐ１で切断しているが、等径部７ｃのいずれかの位置で切断するようにしてもよい。また、等径部７ｃは必ずしも形成しなくてもよいが、径変化部７ｂを形成した後に等径部７ｃを形成し、線速を一度一定にしたほうが、線速の安定制御の点で好ましい。
【００４２】
つぎに、マルチコア光ファイバ７の線速およびマルチコア光ファイバ母材５の送り速度の変化量について具体的に説明する。
【００４３】
たとえば、等径部１ａにおける離隔距離Ｄ１が４０μｍであり、端面１ｃにおける離隔距離Ｄ４が１２５μｍであるマルチコア光ファイバ１を製造する場合は、離隔距離を約３倍に拡大する必要がある。等径部１ａの外径を１２５μｍにする場合において、マルチコア光ファイバ母材５の直径が２０ｍｍの場合にマルチコア光ファイバ７の線速の変化によって当該離隔距離を約３倍に拡大するには、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度を０．２５ｍｍ／ｍｉｎで一定とすると、線速を６．４ｍ／ｍｉｎから０．６５ｍ／ｍｉｎまで変化させればよい。
【００４４】
一方、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度の変化によって当該離隔距離を約３倍に拡大するには、マルチコア光ファイバ７の線速を０．５ｍ／ｍｉｎで一定とすると、送り速度を０．０２ｍｍ／ｍｉｎから０．２ｍｍ／ｍｉｎまで変化させればよい。
【００４５】
また、たとえば、等径部１ａにおける離隔距離Ｄ１が５０μｍであり、端面１ｃにおけるコ離隔距離Ｄ４が２５０μｍであるマルチコア光ファイバ１を製造する場合は、離隔距離を５倍に拡大する必要がある。等径部１ａの外径を１８０μｍにする場合において、マルチコア光ファイバ母材５の直径が４０ｍｍの場合にマルチコア光ファイバ７の線速の変化によって当該離隔距離を５倍に拡大するには、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度を０．１ｍｍ／ｍｉｎで一定とすると、線速を４．９ｍ／ｍｉｎから０．２０ｍ／ｍｉｎまで変化させればよい。
【００４６】
一方、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度の変化によって当該離隔距離を５倍に拡大するには、マルチコア光ファイバ７の線速を５ｍ／ｍｉｎで一定とすると、送り速度を０．１ｍｍ／ｍｉｎから２．５ｍｍ／ｍｉｎまで変化させればよい。
【００４７】
なお、上記各制御は制御器Ｃにより行われる。具体的には、線速は、制御器Ｃがキャプスタンローラ１０８の回転速度を増減することにより制御され、送り速度は、制御器Ｃが昇降機構１０１の昇降速度を増減することにより制御され、マルチコア光ファイバ７の外径は、制御器Ｃが、外径測定器１０３からのデータに基づいて、昇降機構１０１とキャプスタンローラ１０８とを制御することにより制御される。
【００４８】
また、マルチコア光ファイバ母材５の送り速度は、現実的な昇降機構１０１の制御精度を考慮すると０．０１ｍｍ／ｍｉｎ〜１０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることが好ましい。また、マルチコア光ファイバ７の線引き速度は０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることが好ましい。線引き速度が０．１ｍ／ｍｉｎ以上であれば、現実的なキャプスタンローラ１０８の制御精度の点から好ましく、１０ｍ／ｍｉｎ以下であれば、マルチコア光ファイバ７を数ｍだけ線引きする間に所望の外径変化を与えるためには適した線速となる。
【００４９】
つぎに、図１に示すマルチコア光ファイバ１の製造方法の他の一例について説明する。図８は、マルチコア光ファイバ１の製造方法の他の一例を説明する図である。上述した方法によってマルチコア光ファイバ母材５からマルチコア光ファイバ７を線引きする際には、図８に示すように、マルチコア光ファイバ母材５の一端には、溶融によって外径が徐々に縮径しているメニスカス部５ａが形成され、メニスカス部５ａの下方からマルチコア光ファイバ７が線引きされる。
【００５０】
この状態で線引きを中断または終了すると、メニスカス部５ａは略その形状を保持したまま固化するので、固化した後に、メニスカス部５ａを所定の位置Ｐ２で切断する。すると、切断した部分は、メニスカス部５ａの下部が拡径部となり、マルチコア光ファイバ７が等径部となって、マルチコア光ファイバ１となる。
【００５１】
なお、上記に例示した２つの製造方法でマルチコア光ファイバ１を製造した場合、マルチコア光ファイバ１の拡径部において各コア部のモードフィールド径も拡大している。したがって、拡径部があまり長い場合は、各コア部を伝送する光同士で光の干渉が生じ、光伝送特性に影響を与える可能性がある。しかしながら、拡径部の長さが１０ｍ程度以下であれば干渉の影響は殆ど問題にならない。
【００５２】
（実施の形態２）
上記実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１は、ホーリーファイバ型のものであるが、本発明は、互いに屈折率が異なる媒質からなるコア部とクラッド部との屈折率差によってコア部に光を閉じ込める種類のマルチコア光ファイバについても適用できる。以下、本発明の実施の形態２として、屈折率差によってコア部に光を閉じ込めるマルチコア光ファイバについて説明する。なお、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバは、図１に示すマルチコア光ファイバ１と同様に等径部と拡径部とを有するものである。
【００５３】
図９は、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバの端面の模式図である。図９に示すように、このマルチコア光ファイバ９は、互いに離隔して配置されたコア部９１１〜９１７と、コア部９１１〜９１７の外周に位置するクラッド部９２とを備える。コア部９１１は、クラッド部９２のほぼ中心部に配置されており、コア部９１２〜９１７は、コア部９１１を中心として正六角形の頂点にそれぞれ配置されている。各コア部９１２〜９１７間の離隔距離や、コア部９１１〜９１７のコア径は特に限定されないが、たとえば離隔距離は６０μｍ程度であり、コア径は５．０〜１０．０μｍ程度である。また、各コア部９１１〜９１７は、ゲルマニウムを添加した石英系ガラスからなり、クラッド部９２は、純石英ガラスからなる。その結果、クラッド部９２は、各コア部９１１〜９１７の屈折率よりも低い屈折率を有し、クラッド部９２に対する各コア部９１１〜９１７の比屈折率差は、０．３〜１．５％程度である。このマルチコア光ファイバ９は、この屈折率差によって、各コア部９１１〜９１７に光を閉じ込めて伝搬させる。
【００５４】
そして、このマルチコア光ファイバ９も、等径部においては各コア部間の離隔距離は狭く高密度に配置されているとともに、拡径部においては離隔距離が徐々に拡大しており、端面においては離隔距離が接続対象であるＶＣＳＥＬアレイにおける各ＶＣＳＥＬ素子間の離隔距離と同程度まで拡大しているので、コア部の高密度化と接続の容易さとを同時に実現したものとなる。
【００５５】
（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３として、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１を備えた光コネクタについて説明する。図１０は、本実施の形態３に係る光コネクタを用いた光通信システムの構成を示すブロック図である。図１０に示すように、この光通信システム２００は、信号光を出力する光送信装置２１０と、光送信装置２１０が出力した信号光を伝送する光伝送路２３０と、光伝送路２３０が伝送した信号光を受信し、信号処理する光受信装置２５０とを備えている。また、光送信装置２１０と光伝送路２３０との間、および光伝送路２３０と光受信装置２５０との間は、それぞれ本実施の形態３に係る光コネクタ２２０、２４０によって接続している。
【００５６】
光送信装置２１０は、ＶＣＳＥＬアレイ等からなり、個々に異なる７つの信号光を出力する信号光源を備えている。また、光伝送路２３０は、図１に示すマルチコア光ファイバ１の等径部１ａと同一構造の７つのコア部を有するマルチコア光ファイバであり、各コア部間の離隔距離は５０μｍと高密度に配置されている。光コネクタ２２０は、光送信装置２１０が出力する各信号光を光伝送路２３０の７つのコア部のそれぞれに光学的に結合させる。光伝送路２３０は結合された各信号光を伝送する。
【００５７】
また、光受信装置２５０は、光伝送路２３０が伝送した各信号光を受信し、電気信号に変換する７つの受光素子と、受光素子が変換した電気信号を処理する信号処理装置とを備えている。また、光コネクタ２４０は、光伝送路２３０が伝送した各信号光を光受信装置２５０の各受光素子に光学的に結合させるものである。
【００５８】
つぎに、本実施の形態３に係る光コネクタ２４０について説明する。なお、光コネクタ２２０は光コネクタ２４０と同様の構成を有するので、説明を省略する。図１１は、本実施の形態３に係る光コネクタ２４０の模式図である。図１１に示すように、この光コネクタ２４０は、光伝送路２３０に接続された、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１と、マルチコア光ファイバ１を保持するガラス等からなる保持部材２４１と、３本の光導波路部２４２ａを有するＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit、平面光波回路）２４２と、３本の光ファイバアレイ２４３ａを保持するガラス等からなる保持部材２４３と、３本の光ファイバコード２４４と、３つのフェルール２４５とが、順次接続して構成されている。なお、ＰＬＣ２４２および保持部材２４３の、紙面と垂直方向の両側には、さらに他のＰＬＣと、光ファイバアレイが保持された保持部材とが積層され、この光ファイバアレイにはさらに光ファイバコードとフェルールとが接続されているが、これについては後述する。
【００５９】
マルチコア光ファイバ１は、その各コア部間の離隔距離が、光伝送路２３０に接続する等径部において５０μｍであり、ＰＬＣ２４２に接続する拡径部の端面において８０μｍである。また、光ファイバアレイ２４３ａを構成する各光ファイバの外径は１２５μｍであるから、各光ファイバのコア部の離隔距離は１２５μｍである。また、ＰＬＣ２４２の３本の光導波路部２４２ａの離隔距離は、マルチコア光ファイバ１側において８０μｍであり、各光導波路部２４２ａはマルチコア光ファイバ１の直線状に並んだ３つのコア部（図２のコア部１１６ｂ、１１１ｂ、１１３ｂ）にそれぞれ接続している。また、光導波路部２４２ａの離隔距離は、光ファイバアレイ２４３ａ側では１２５μｍに変換されており、光ファイバアレイ２４３ａを構成する各光ファイバのコア部に接続している。
【００６０】
光伝送路２３０のうち、上記のマルチコア光ファイバ１の直線状に並んだ３つのコア部に接続した３つのコア部を伝送してきた各信号光は、マルチコア光ファイバ１、ＰＬＣ２４２、光ファイバアレイ２４３ａ、光ファイバコード２４４、フェルール２４５を順次通過して、光受信装置２５０に入力する。ここで、光伝送路２３０と光ファイバアレイ２４３ａとの間は、マルチコア光ファイバ１とＰＬＣ２４２とによって信号光の経路間の離隔距離が徐々に拡大されている。その結果、光伝送路２３０と光ファイバアレイ２４３ａとは低光損失で接続される。特に、この光コネクタ２４０では、拡径部においてコア部の離隔間隔が徐々に拡大しているマルチコア光ファイバ１を、光伝送路２３０とＰＬＣ２４２との間に介在させている。その結果、光伝送路２３０とＰＬＣ２４２とを直接接続する場合よりも、ＰＬＣ２４２の光導波路部２４２ａの離隔距離が広くてもよくなるので、ＰＬＣ２４２として製造が容易なものを用いることができるとともに、接続も容易となる。
また、マルチコア光ファイバ１を上述した製造方法で製造した場合、マルチコア光ファイバ１の拡径部において各コア部のモードフィールド径も拡大しているので、ＰＬＣ２４２との接続部における両者の光軸ずれの許容量（トレランス）が大きくなるので好ましい。
【００６１】
なお、光伝送路２３０のうち、他の４つのコア部を伝送してきた各信号光は、前述したＰＬＣ２４２、保持部材２４３の両側に積層された、２つの光導波路を有する他のＰＬＣおよび２つの光ファイバからなる光ファイバアレイが保持された保持部材、ならびにこの光ファイバアレイに接続した光ファイバコードとフェルールとを通過して、光受信装置２５０に入力する。
【００６２】
ただし、本実施の形態３において、光伝送路２３０の全てのコア部を信号光伝送に用いなくてもよい。たとえば、光伝送路２３０のうち、マルチコア光ファイバ１の直線状に並んだ３つのコア部に接続する３つのコア部だけを信号光伝送に用いてもよい。さらには、光伝送路２３０を、コア部としては直線状に並んだ３つのコア部のみを有するマルチコア光ファイバに置き換えてもよい。これらの場合、上述したようなＰＬＣ２４２、保持部材２４３の両側には、ＰＬＣ等を積層しなくてもよい。
【００６３】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４に係る光コネクタについて説明する。図１２は、実施の形態４に係る光コネクタの模式図である。図１２に示すように、この光コネクタ２６０は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１と、光ファイババンドル２６１と、束状の接続用光ファイバ２６２と、不図示の光ファイバコードおよびフェルールとが順次接続して構成されたものであり、たとえば図１０、１１に示す光コネクタ２４０に置き換えて使用することができるものである。
【００６４】
マルチコア光ファイバ１は、そのコア部間の離隔距離が、等径部において５０μｍであり、光ファイババンドル２６１に接続する拡径部の端面において８０μｍである。また、光ファイババンドル２６１は、その一端が、外径１２５μｍの７本のシングルモードの光ファイバを束ねた状態になっており、他の一端は、これらの光ファイバの束が一体になって縮径し、図９に示すマルチコア光ファイバ９と同様に各コア部が正六角形の頂点及び中心に配置され、その離隔距離が８０μｍとされた構造になっている（例えば特許文献１参照）。
【００６５】
この光コネクタ２６０においても、拡径部においてコア部のピッチが徐々に拡大しているマルチコア光ファイバ１を、光ファイババンドル２６１に接続している。その結果、たとえば図１０の光伝送路２３０と光ファイババンドル２６１とを直接接続する場合よりも、光ファイババンドル２６１におけるコア部の離隔距離が広くてもよくなるので、光ファイババンドル２６１として製造が容易なものを用いることができるとともに、接続も容易となる。
【００６６】
（実施の形態５）
つぎに、本発明の実施の形態５に係る光コネクタについて説明する。図１３は、実施の形態５に係る光コネクタの模式図である。図１４は、図１３に示す光コネクタのＡ−Ａ線断面図である。図１３に示すように、この光コネクタ２７０は、実施の形態１に係るマルチコア光ファイバ１と、光ファイババンドル２７１と、束状の接続用光ファイバ２７２と、不図示の光ファイバコードおよびフェルールとが順次接続して構成されたものであり、たとえば図１０、１１に示す光コネクタ２４０に置き換えて使用することができるものである。
【００６７】
また、図１４は、図１３に示す光コネクタのＡ−Ａ線断面図である。図１４に示すように、この光ファイババンドル２７１は、Ｖ溝治具２７１ａと、押さえ板２７１ｂと、外径８０μｍの７本の光ファイバ２７１ｃと、光ファイバ２７１ｃと同様に外径８０μｍであるがコア部の無い３本のダミーファイバ２７１ｄとからなる。光ファイバ２７１ｃは正六角形の頂点及び中心に配置された状態でＶ溝治具２７１ａに収容され、ダミーファイバ２７１ｄは隙間を埋めるようにＶ溝治具２７１ａに収容されており、押さえ板２７１ｂにより抑えられて保持されている。なお、ダミーファイバ２７１ｄはＶ溝治具２７１ａと略同じ長さであるが、光ファイバ２７１ｃはＶ溝治具２７１ａから突出しており、一端はマルチコア光ファイバ１に接続し、他の一端は接続用光ファイバ２７２に接続している。
【００６８】
この光コネクタ２６０においても、拡径部においてコア部のピッチが徐々に拡大しているマルチコア光ファイバ１を、光ファイババンドル２７１に接続している。その結果、たとえば図１０の光伝送路２３０と光ファイババンドル２７１とを直接接続する場合よりも、光ファイバ２７１ｃとして、より取り扱いやすい外径の大きいものを用いることができるとともに、接続も容易となる。
【００６９】
なお、上記実施の形態では、マルチコア光ファイバは、各コア部間の離隔距離はいずれも等しいものであるが、等しくなくてもよい。また、マルチコア光ファイバにおける各コア部の配列についても、三角格子状に限られず、たとえば直線状、正方格子状等でもよい。また、マルチコア光ファイバのコア部の数についても特に限定されない。
【００７０】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１、７、９ マルチコア光ファイバ
１ａ、７ａ、７ｃ 等径部
１ｂ 拡径部
１ｃ 端面
２ ＶＣＳＥＬアレイ
２ａ 基板
２ｂ ＶＣＳＥＬ素子
３、４ レンズ
５ マルチコア光ファイバ母材
５ａ メニスカス部
６ 支持棒
７ｂ 径変化部
１１、１１１ａ〜１１７ａ、１１１ｂ〜１１７ｂ、９１１〜９１７ コア部
１２ａ、１２ｂ クラッド部
１３ａ、１３ｂ 空孔
９２ クラッド部
１００ 製造装置
１０１ 昇降機構
１０２ 線引加熱炉
１０２ａ ヒータ
１０３ 外径測定器
１０４ 冷却塔
１０５ 樹脂
１０６ ダイス
１０７ ランプ照射室
１０８ キャプスタンローラ
１０９ ガイドロール
２００ 光通信システム
２１０ 光送信装置
２２０、２４０、２６０、２７０ 光コネクタ
２３０ 光伝送路
２４１、２４３ 保持部材
２４２ａ 光導波路部
２４３ａ 光ファイバアレイ
２４４ 光ファイバコード
２４５ フェルール
２５０ 光受信装置
２６１、２７１ 光ファイババンドル
２６２、２７２ 接続用光ファイバ
２７１ａ Ｖ溝治具
２７１ｂ 押さえ板
２７１ｄ ダミーファイバ
２７１ｃ 光ファイバ
Ｃ 制御器
ｄ１、ｄ２ 直径
Ｄ１〜Ｄ４ 離隔距離
Ｌ１、Ｌ２ 三角格子
Ｐ１、Ｐ２ 位置
ＳＬ１ 信号光
Λ１、Λ２ 格子定数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に垂直な断面において互いに離隔して配置された複数のコア部と、前記各コア部の外周に位置するクラッド部とを備えたマルチコア光ファイバであって、
等径部と、前記等径部に連接し、前記長手方向の少なくとも一方の端面に向かって拡径した拡径部とを有し、前記拡径部において、前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも拡大していることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【請求項２】
前記各コア部は、互いに離隔して配置された複数の接続対象のそれぞれに光学的に結合されるものであり、前記各コア部間の離隔距離が、前記各接続対象間の離隔距離に近づくように拡大していることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
前記接続対象が発光体または光ファイバであることを特徴とする請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４】
前記端面における前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも１．２〜５倍拡大していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを備えたことを特徴とする光コネクタ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、
マルチコア光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、該一端からマルチコア光ファイバを線引きする際に、前記等径部と拡径部とを形成するように前記マルチコア光ファイバ母材の送り速度および／または前記マルチコア光ファイバの線引き速度を変化させる工程と、
前記線引きしたマルチコア光ファイバを所定の位置で切断する工程と、
を含むことを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記マルチコア光ファイバ母材の送り速度を０．０１ｍｍ／ｍｉｎ〜１０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることを特徴とする請求項５に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項８】
前記マルチコア光ファイバの線引き速度を０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることを特徴とする請求項５に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、
マルチコア光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、該一端からマルチコア光ファイバを線引きする線引き工程と、
前記線引き工程の中断または終了後に、前記マルチコア光ファイバ母材の一端に形成されたメニスカス部を所定の位置で切断する切断工程と、
を含むことを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項１】
長手方向に垂直な断面において互いに離隔して配置された複数のコア部と、前記各コア部の外周に位置するクラッド部とを備えたマルチコア光ファイバであって、
等径部と、前記等径部に連接し、前記長手方向の少なくとも一方の端面に向かって拡径した拡径部とを有し、前記拡径部において、前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも拡大していることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【請求項２】
前記各コア部は、互いに離隔して配置された複数の接続対象のそれぞれに光学的に結合されるものであり、前記各コア部間の離隔距離が、前記各接続対象間の離隔距離に近づくように拡大していることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
前記接続対象が発光体または光ファイバであることを特徴とする請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項４】
前記端面における前記各コア部間の離隔距離が、前記等径部における当該離隔距離よりも１．２〜５倍拡大していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを備えたことを特徴とする光コネクタ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、
マルチコア光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、該一端からマルチコア光ファイバを線引きする際に、前記等径部と拡径部とを形成するように前記マルチコア光ファイバ母材の送り速度および／または前記マルチコア光ファイバの線引き速度を変化させる工程と、
前記線引きしたマルチコア光ファイバを所定の位置で切断する工程と、
を含むことを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記マルチコア光ファイバ母材の送り速度を０．０１ｍｍ／ｍｉｎ〜１０ｍｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることを特徴とする請求項５に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項８】
前記マルチコア光ファイバの線引き速度を０．１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎの範囲で変化させることを特徴とする請求項５に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のマルチコア光ファイバを製造する方法であって、
マルチコア光ファイバ母材の一端を加熱溶融し、該一端からマルチコア光ファイバを線引きする線引き工程と、
前記線引き工程の中断または終了後に、前記マルチコア光ファイバ母材の一端に形成されたメニスカス部を所定の位置で切断する切断工程と、
を含むことを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１１−１４５５６２（Ｐ２０１１−１４５５６２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４８０（Ｐ２０１０−７４８０）
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１５日（２０１０．１．１５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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