CN103765264B - 多芯光纤以及多芯光纤的纤芯的配置方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供将多根单一模式的纤芯容纳于一根光纤的多芯光纤，多根纤芯具备传输常量不同的多种不同种类纤芯。多种不同种类纤芯具备纤芯部和覆盖纤芯部的外周的包层部。包层部具备双层包层的构造，该双层包层的构造是包围各纤芯部的外周的第一包层和第一包层的外侧的第二包层。多种不同种类纤芯间，各纤芯部以及第一包层所具有的光电磁场分布被封入各纤芯部以及第一包层的范围内而被限制向第二包层渗出，各不同种类纤芯的传输常量以第一包层的折射率为参数而不同。通过该结构，在增加不同种类纤芯的种类数而使纤芯高密度化的情况下，抑制相对折射率差Δ在不同种类纤芯间的范围的扩大，从而抑制各纤芯的传输特性的差异的增大。

Description

多芯光纤以及多芯光纤的纤芯的配置方法

技术领域

本发明涉及用于高密度空间多重传送的多芯光纤以及纤芯的配置方法。

背景技术

作为表示纤芯间的信号的耦合的状态的一般的术语，使用“耦合状态”这个术语和“不完全耦合状态”这个术语。另外，作为更加详细地表示纤芯间的耦合的状态的术语公知有“完全耦合状态”这个术语以及“非耦合状态”这个术语。

“耦合状态”这个术语表示耦合率大致接近1的耦合的状态，“不完全耦合状态”这个术语表示耦合率小于1、但不完全为零的耦合的状态。

“完全耦合状态”这个术语表示耦合率完全为1的耦合的状态，“非耦合状态”这个术语表示耦合率为不可能测定的值而接近零的耦合的状态。

另外，多芯光纤的领域内，使用“耦合多芯光纤”这个术语和“非耦合多芯光纤”这个术语。此时，“耦合多芯光纤”中的耦合以纤芯间的耦合的状态为一般的术语的“耦合状态”的意思来使用，“非耦合多芯光纤”中的耦合以纤芯间的耦合的状态为一般的术语的“不完全耦合状态”的意思来使用。

因此，本申请发明中，仿效多芯光纤的领域中使用的术语，“非耦合多芯光纤”中的“非耦合”不是详细的意思的“非耦合”，作为一般的术语的“不完全耦合”，表示耦合率小于1、但不完全为零的耦合的状态的意思。

多芯光纤的空间多重传送中，使用了将单一模式(单模)的多个纤芯容纳于一根光纤的多芯光纤的结构公知有非专利文献1以及非专利文献2等。

作为将各个纤芯保持为非耦合状态的结构，公知有分开纤芯间距离而配置纤芯的结构、使纤芯的传输常量不同而即使在纤芯接近的状态下也处于不完全耦合状态的结构、或者在纤芯间导入隔壁层或空穴的结构等。

图32中表示用于说明多芯光纤的纤芯间耦合的最简单的模式。

若欲使用传输常量相同的相同种类纤芯构成非耦合系的多芯光纤，则为了避免纤芯间的串扰，需要将纤芯间的间隔拉开为相当大，从而难以提高纤芯密度。因此，非耦合系的多芯光纤中，使用传输常量不同的不同种类纤芯来进行多芯化。

图32(a)中，表示具有不同的传输常量β₀ ⁽¹⁾、β₀ ⁽²⁾的不同种类纤芯的独立波导。图32(b)中，表示由传输常量不同的两种不同种类纤芯构成的非耦合波导。使用两种不同种类纤芯的多芯光纤因纤芯的传输常量β₀ ⁽¹⁾、β₀ ⁽²⁾不同而形成非耦合波导。

此外，此处，不同种类纤芯表示传输常量不同的纤芯，相同种类纤芯表示传输常量相同的纤芯。

传输常量能够通过改变折射率差、纤芯的直径、折射率分布等参数而不同。图33中表示不同传输常量的一个例子。图33(a)中表示将传输常量不同的三种纤芯设为三角格子排列而成的多芯光纤的构成例，图33(b)～图33(d)中表示通过使折射率差、纤芯的直径、折射率分布不同而使纤芯的传输常量不同的例子。

图33(b)所示的纤芯中，具有纤芯直径为2a_－1、折射率为n_1－1、包层的折射率为n_2－1的折射率分布，图33(c)所示的纤芯中，具有纤芯直径为2a_－2、折射率为n_1－2、包层的折射率为n_2－2的折射率分布，图33(d)所示的纤芯中，具有纤芯直径为2a_－3、纤芯中心的折射率为n_1－3、包层的折射率为n_2－3的折射率分布。

本申请的发明人提出了如下不同种类非耦合多芯光纤(heterogeneousuncoupled MCF)，即，通过使用相对折射率差Δ不同的多个单一模式纤芯来抑制纤芯间耦合而高密度地容纳纤芯(非专利文献3)。

当将纤芯的折射率设为n₁、将第一包层的折射率设为n₂时，相对折射率差Δ由下式定义，

Δ＝(n₁ ²－n₂ ²)/2n₁ ²

当纤芯与第一包层间的相对折射率差Δ与1相比十分小(Δ<<1)时，近似弱导波而由(n₁－n₂)/n₁表示。

另外，当将第一包层的折射率设为n₂、将第二包层的折射率设为n₃时0，第一包层和第二包层的相对折射率差Δc由下式定义。

Δc＝(n₂ ²－n₃ ²)/2n₂ ²

图33(a)中，表示将传输常量不同的多个纤芯设为三角格子状的三角格子排列的多芯光纤。该例子中，具有不同的传输常量的邻接的不同种类纤芯间的纤芯间距离是Λ，具有相同的传输常量的相同种类纤芯间的纤芯间距离是D。此外，在使用了三种纤芯的三角格子排列中，不同种类纤芯间的纤芯间距离Λ与相同种类纤芯间的纤芯间距离D之间根据其几何形状具有D＝√3×Λ的关系。

以下，使用图34～图37对以往进行的、不同种类纤芯的非耦合多芯光纤的设计顺序进行说明。图34、图35中表示不同种类纤芯的纤芯与包层的相对折射率差较大的高折射率差的情况下，图36、图37中表示不同种类纤芯的纤芯与包层的相对折射率差较小的低折射率差的情况。此处，作为高折射率差表示Δ＝1.10％～1.30％的情况下，作为低折射率差表示Δ＝0.3％～0.4％的情况。

多芯光纤中，存在在光纤内的纤芯间因信号光相互泄露的耦合现象引起的串扰的问题。

若纤芯间距离相同则相同种类纤芯间的串扰比不同种类纤芯间的串扰大，另外，若串扰相同则相同种类纤芯间距离D比不同种类纤芯间距离Λ大。在使用了三种纤芯的三角格子排列中，若以满足在相同种类纤芯间设定的串扰的方式决定相同种类纤芯间距离D，则能够以不同种类纤芯间的串扰比设定的串扰足够小的方式设定不同种类纤芯间的传输常量差。

在不同种类纤芯的非耦合多芯光纤中，按照以往的设计顺序，首先基于在相同种类纤芯间设定的串扰来求出相同种类纤芯间的距离D，接下来根据纤芯排列的几何关系求出不同种类纤芯间的距离Λ。

图34中，表示决定相同种类纤芯间距离D的顺序。图34(a)中，将相对折射率差Δ相同的相同种类纤芯间的距离设为D。作为设计要求条件，在传输距离为100km时将相同种类纤芯间的串扰设定为－30dB以下，此时，相同种类纤芯间的耦合长l_c成为5000km。相同种类纤芯间的耦合所引起的串扰由将两个纤芯间的耦合系数设为κ、传输了某距离L后的一个纤芯向另一个纤芯过渡的标准化功率sin²(κL)来表示。耦合长l_c被定义为一个纤芯向另一个纤芯过渡的标准化功率成为1.0的长度，从而表示为l_c＝π/(2κ)。

图34(b)中，表示了耦合长l_c与相同种类纤芯间距离D的关系，表示了纤芯的直径2a＝5μm，相对折射率差Δ为1.10％、1.15％、1.20％、1.25％、1.30％的各情况。根据图34(b)所示的关系，在相对折射率差Δ为1.20％的情况下，满足耦合长l_c＝5000km以上的相同种类纤芯间距离D是40μm。

图35是用于说明不同种类纤芯间的串扰以及纤芯排列的图。图35(a)中，不同种类纤芯分离由相同种类纤芯间距离D决定的不同种类纤芯间距离Λ而配置。图35(b)中，表示不同种类纤芯的功率耦合率(也被称作最大功率过渡率)。功率耦合率表示不同种类纤芯间的串扰。此处，对于相对折射率差Δ₁为1.15％、1.20％、1.25％的各情况而言，以功率耦合率F来表示相对于相对折射率差Δ₂的串扰。由不同种类纤芯间的耦合引起的串扰能够由功率耦合率(最大功率过渡率)F来表示。

两个不同种类纤芯间的功率耦合率(最大功率过渡率)F能够由下式表示。

F＝1/[1+(β₁－β₂)₂/(2κ)²]

上述式中，κ是纤芯间的耦合系数，β_n是纤芯n的传输常量(非专利文献3)。

图35(b)中，表示不同种类纤芯间距离Λ为10μm、15μm、20μm的各情况下，表示不同种类纤芯间距离Λ越大串扰越小的情况。在不同种类纤芯间距离Λ为23μm的情况下，若相对折射率差Δ的差为0.05％，则串扰为－80dB以下，推测满足作为串扰的设定值的－30dB。

当相同种类纤芯间距离D为40μm时，三角格子排列的情况下不同种类纤芯间距离Λ是23μm(＝40/√3)，矩形格子排列的情况下不同种类纤芯间距离Λy是28.3μm(＝40×√3/2)。图35(c)、图35(d)中，表示光纤的直径为125μm时的、排列19纤芯的三角格子排列的例子和排列12纤芯的矩形格子排列的例子。

在不同种类纤芯的纤芯与包层的相对折射率差是较小的低折射率差的情况下，与高折射率差的情况相同，作为设计要求条件，在传输距离为100km时将相同种类纤芯间的串扰设定为－30dB以下，此时相同种类纤芯间的耦合长l_c成为5000km。

图36(a)中表示相对折射率差Δ相同的相同种类纤芯间的距离D，图36(b)中表示耦合长l_c与相同种类纤芯间距离D的关系。表示纤芯的直径2a＝9μm、相对折射率差Δ为0.3％、0.325％、0.35％、0.375％、0.40％的各情况。根据图36(b)所示的关系，在相对折射率差为0.35％的情况下，满足耦合长l_c＝5000km以上的相同种类纤芯间距离D是70μm。

图37是用于说明不同种类纤芯间的串扰以及纤芯排列的图。图37(a)中，不同种类纤芯分离由相同种类纤芯间距离D决定的不同种类纤芯间距离Λ而配置。图37(b)中表示不同种类纤芯的功率耦合率(最大功率过渡率)。此处，对于相对折射率差Δ₁为0.325％、0.350％、0.375％的各情况而言，以功率耦合率F来表示相对于相对折射率差Δ₂的串扰。

图37(b)中表示不同种类纤芯间距离Λ为20μm、30μm、40μm的各情况下，表示不同种类纤芯间距离Λ越大串扰越小的情况。在不同种类纤芯间距离Λ为40μm的情况下，若相对折射率差Δ的差为0.025％，则串扰成为－80dB以下，确认满足了作为串扰的设定值的－30dB。

当相同种类纤芯间距离D为70μm时，三角格子排列的情况下不同种类纤芯间距离Λ为40μm(＝70/√3)，矩形格子排列的情况下不同种类纤芯间距离Λy为52.0μm(＝70×√3/2)。图37(c)、图37(d)中，表示光纤的直径为125μm时的、排列7纤芯的三角格子排列的例子和排列6纤芯的矩形格子排列的例子。

不同种类非耦合多芯光纤的纤芯配置基于如三角格子排列、矩形格子排列那样对称图形的周期性排列，根据上述的例子，相对于相同等级的串扰的相同种类纤芯间距离比不同种类纤芯间距离大3倍左右。因此，提出了通过增加不同种类纤芯的种类数来提高纤芯密度的方案(非专利文献4、5)。

图38是用于说明由不同种类纤芯的种类数的增加引起的纤芯的高密度化的图。图38(a)中表示配置有九种不同的纤芯的配置例。此处，纤芯的剖面形状通常为圆形，但在该图中为了容易识别显示不同种类纤芯而以多边形等符号进行表示。该配置例中通过追加三角格子排列的格子点的重心位置作为配置位置来配置九种纤芯。

图38(b)中，表示能够容纳在半径R内的纤芯数。图38(b)中的由f表示的使用了九种不同种类纤芯的情况下，当R/D为1.25时能够容纳的纤芯数为55根。此外，R是配置纤芯的范围的直径，D是相同种类纤芯间距离。此外，图38(b)中，a～e分别表示配置有一种纤芯、两种不同种类纤芯、三种不同种类纤芯、四种不同种类纤芯、八种不同种类纤芯的情况。

在不同种类纤芯的纤芯与包层的相对折射率差是较大的高折射率差的情况下，三种不同种类纤芯的配置例子中，如图39(a)所示地能够容纳19纤芯，相对于此，九种不同种类纤芯的配置例子中，如图39(b)所示地能够容纳55纤芯，通过增加不同种类纤芯的种类数来实现纤芯的高密度化。

作为纤芯的高密度化的结构，如上所述，除了增加不同种类纤芯的种类数之外，提出了在邻接的纤芯间的包层部分形成被称作沟槽的折射率较低的部分的结构(非专利文献6、7)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：S.Inao,T.Sato,H.Hondo,M.Ogai,S.Sentsui,A.Otake,K.Yoshizaki,K.Ishihara,and N.Uchida,“High density multi-core-fiber cable,”Proceedings of the28th International Wire & Cable Symposium(IWCS),pp.370－384,1979.

非专利文献2：B.Rosinski,J.W.D.Chi,P.Grasso,and J.L.Bihan,“Multichannel transmission of a multicore fiber coupled with Vertically-Coupled-Surface-Emitting Lasers,”J.Lightwave Technol.,vol.17,no.5,pp.807-810,1999.

非专利文献3：M.Koshiba,K.Saitoh,and Y.Kokubun,“HeterogeneousMulti-Core Fibers:Proposal and Design Principle,”IEICE ELEX,vol6,No.2,pp.98-103,Jan.2009.

非专利文献4：友泽，国分，“非耦合系多芯光纤的最大容纳纤芯数与光纤直径的关系”，2010年电子信息通信学会综合大会，C-3-25(2010年3月)

非专利文献5：K.Tomozawa,Y.Kokubun,“Maximum core capacity ofheterogeneous uncoupled multi-core fibers,”15th Optoelectronics andCommunications Conference(OECC2010),Sapporo,7C2-4,July72010.

非专利文献6：K.Takenaga,Y.Arakawa,S.Tanigawa,N.Guan,S.Matsuo,K.Saitoh,M.Koshiba,“Reduction of Crosstalk by Trench-Assisted Multi-CoreFiber,”in Proceedings of Optical Fiber Communications Conference2011,paperOWJ4.

非专利文献7：T.Hayashi,T.Taru,O.Shimakawa,T.Sasaki,E.Sasaoka,"Low-Crosstalk and Low-Loss Multi-Core Fiber Utilizing Fiber Bend,"inProceedings of Optical Fiber Communications Conference2011,paper OWJ3.

发明内容

发明所要解决的课题

在通过增加不同种类纤芯的种类的个数来实现纤芯的高密度化的情况下，随着不同种类纤芯的种类的个数的增加，最大相对折射率差Δ与最小相对折射率差Δ的差的宽度(相对折射率差Δ的范围)变大。纤芯的色散、单一模式波长(最低阶模式的次高阶模式为截止的波长)等传输特性依赖于相对折射率差Δ，从而若相对折射率差Δ的范围宽，则有不同种类纤芯的传输特性的差异变大的课题。

图40是用于说明在相对折射率差Δ例如是超过1.1％的高折射率差的情况下增加了不同种类纤芯的种类数时的纤芯的相对折射率差Δ的分布的图。图40中，为了将各纤芯间的相对折射率差Δ的差设为0.05％而形成九种不同种类纤芯，需要整体的相对折射率差Δ的范围的δΔ＝0.4％(＝0.05％×8)，相对折射率差Δ的范围δΔ越大则各纤芯的传输特性的差异越大。

为了使构成不同种类非耦合多芯光纤的不同种类纤芯的传输常量不同，若仅仅改变相对折射率差Δ、纤芯直径，则引起各纤芯的单一模式波长、与脉冲传送的脉冲宽度的扩大有关系的色散等传输特性产生产生差异的问题。另一方面，为了使不同种类纤芯的传输特性一致，例如需要色散补偿等对策，但这些对策根据不同种类纤芯而不同，从而多芯光纤的结构变得复杂。尤其是，若因纤芯的高密度化而增加不同种类纤芯的种类数，则更加难以使传输特性的差异减少。

因此，在具备传输常量不同的多种不同种类纤芯的多芯光纤中，有各不同种类纤芯的传输特性产生差异的课题，并且，有该传输特性的差异在通过增加不同种类纤芯的种类数来实现纤芯的高密度化方面更加大的课题。

因此，本发明的目的在于解决上述的以往的问题点，在具备传输常量不同的多种不同种类纤芯的多芯光纤中，减少各不同种类纤芯的传输特性的差异。

另外，其目的在于，在通过增加不同种类纤芯的种类数来实现纤芯的高密度化方面，抑制相对折射率差Δ在不同种类纤芯间的范围扩大，而抑制各纤芯的传输特性的差异增大。

用于解决课题的方案

(多芯光纤的不同种类纤芯的结构)

本发明的多芯光纤是将多根单一模式的纤芯容纳于一根光纤的多芯光纤，多根纤芯具备传输常量不同的多种不同种类纤芯。本发明的多芯光纤所具备的多种不同种类纤芯具备纤芯部和覆盖纤芯部的外周的包层部。包层部具备双层包层的构造，该双层包层的构造是包围各纤芯部的外周的第一包层和位于第一包层的外侧的第二包层。

由第一包层和第二包层构成的双层包层通过使在各纤芯部传输的基本模式的传输常量不同来构成多种不同种类纤芯。

不同种类纤芯的各纤芯部以及第一包层具备涉及传输特性的第一结构和涉及传输常量的第二结构。

第一结构中，通过成为被封入各纤芯部以及第一包层的范围内且被限制了向第二包层渗出的光电磁场分布来使各纤芯部的传输特性相同。传输特性例如是由纤芯的传输模式(导波模式)的电磁场分布和材料的折射率的波长依赖性决定的色散、单一模式波长。

理想地，优选完全没有光电磁场分布向第二包层的渗出，但现实中完全防止光电磁场分布的渗出是极其困难的。此处“被限制”指的是，光电磁场分布不渗出的状态，除此之外，指的是被限制在即使光电磁场分布渗出、在光纤的使用中也不会影响传输特性的允许的范围、即实际上能够忽略的范围的状态。

第二结构中，将第一包层的折射率作为参数，使在不同种类纤芯的各纤芯部传输的基本模式的传输常量不同。第二结构中，在传输常量所依赖的参数内将包层部的折射率作为参数，并且，在构成包层部的第一包层和第二包层内将第一包层的折射率作为参数，来使传输常量在不同种类纤芯间不同。第二结构中，通过两个形态来将第一包层的折射率作为参数，能够使传输常量在不同种类纤芯间不同。

[第一结构]

第一结构中，对于在各不同种类纤芯的纤芯部传输的模式的光电磁场分布而言，与仅由第一包层包围的纤芯的光电磁场分布的差是能够忽略对纤芯内的光电磁场分布产生的影响的程度。色散、单一模式波长等光传输特性大致由纤芯与第一包层之间的折射率的关系决定。此处，能够忽略的影响的程度指的是，在第一包层外周部中衰减为不会受到第二包层的折射率的影响的程度，是第二包层的折射率不会对在纤芯传输的模式的传输特性产生影响的范围。

第一结构中，第一包层与第二包层的边界(第一包层的端部)离纤芯部充分远，与第二包层的折射率无关地，通过纤芯部与第一包层之间的相对折射率差、纤芯半径、纤芯部内的折射率分布，来决定在纤芯内传输的传输模式(导波模式)的传输特性。

各不同种类纤芯的光电磁场分布在多种不同种类纤芯中，通过使纤芯部与第一包层之间的V值以及纤芯部内的折射率分布形状相同而能够相同。

第一结构中，V值是被称作标准化频率(正规化频率)(NormalizedFrequency)的参数，也被称作V参数。当将纤芯部与第一包层的相对折射率差设为Δ、将纤芯部的直径设为2a、将纤芯部的折射率设为n₁、将λ设为传送波长时，V值由下式定义。

V＝(2π/λ)·n₁·a·(2Δ)^1/2

若将纤芯部内的折射率分布形状例如特定为矩形等形状，则通过使V值相同，能够使色散、单一模式波长等传输特性相同。

此处，相对折射率差Δ由下式定义。

Δ＝(n₁ ²－n₂ ²)/2n₁ ²

≒(n₁－n₂)/n₁

此外，上述式的近似(弱导波近似)在光纤等之类纤芯的折射率n₁与第一包层的折射率n₂的折射率差(n₁－n₂)较小的情况下成立。

根据上述V值的定义，若相对折射率差Δ、纤芯部的直径2a、纤芯部的折射率n₁相同，则V值成为相同的值。

另外，根据上述的相对折射率差Δ的定义式，V值能够由下式表示，

V＝(2π/λ)·a·(n₁ ²－n₂ ²)^1/2

能够由纤芯部的直径2a和纤芯部的折射率的平方与第一包层的折射率的平方之差的平方根的乘积来特定。

根据第一结构，通过使各不同种类纤芯的纤芯部和第一包层的V值相同，能够使各纤芯的单一模式波长、色散等各传输特性相同。

另外，多种不同种类纤芯中，相对折射率差Δ是一种，即使在不同种类纤芯的种类数增加的情况下也不会增加，从而抑制相对折射率差Δ的范围，进而抑制各纤芯的传输特性的差异的增大。

[第二结构]

根据第二结构，各不同种类纤芯的传输常量不同。通过使不同种类纤芯的传输常量不同，即使在纤芯接近的状态下也能够将纤芯间保持为不完全耦合状态。

因第二包层的存在而产生的对传输常量的影响能够通过纤芯部与第一包层的端部之间的距离等效折射率的变化来评价。等效折射率的变化能够由仅具有通用包层(第二包层的折射率与第一包层的折射率相等)的纤芯的等效折射率n_eq与本申请发明的双层包层构造的纤芯的等效折射率n_eq′的差来表示，例如，由(n_eq－n_eq′)/(n_eq－n₂)来表示。

因第二包层的存在而对传输常量的影响例如基于与等效折射率相对于纤芯部与第一包层的端部之间的距离的变化的关系，能够通过能够忽略第二包层的存在所引起的对传输常量的影响的范围的纤芯的端部至第一包层的端部的距离来评价。

本发明的多芯光纤的传输常量的第二结构中，能够以两个形态来设定不同种类纤芯间的第一包层的折射率。

[第二结构的第一形态]

第二结构的第一形态中，将第二包层在各不同种类纤芯间设为通用包层，以该通用包层的折射率为基准使与第一包层的相对折射率差(Δc)在各不同种类纤芯中不同。通过使第一包层与作为基准的通用包层的第二包层的相对折射率差Δc不同，来使各不同种类纤芯的传输常量不同。

第一包层的折射率能够设定为比第二包层的折射率高、或者相等、或者比第二包层的折射率低，相对折射率差Δc在第一包层的折射率与第二包层的折射率的关系中成为正值、零或者负值。

根据该第一形态，各不同种类纤芯的传输常量由纤芯和第一包层的相对折射率差来决定。此时，第一包层的折射率基于第一包层和第二包层的相对折射率差Δc而决定，从而能够将第一包层的折射率作为参数而形成传输常量不同的多种不同种类纤芯。

第一形态是在不同种类纤芯间将第二包层设为通用包层的结构，从而能够适用于第二包层的折射率恒定的结构。

[第二结构的第二形态]

第二结构的第二形态中，第一包层的折射率在各不同种类纤芯中分别不同，而第二包层的折射率也不是必须通用的，允许是分别不同的折射率。通过使第一包层的折射率在各不同种类纤芯中不同，来使各不同种类纤芯的传输常量不同。第二包层的折射率也变化，从而限制光电磁场分布向邻接纤芯渗出的情况，进而能够降低耦合率。

根据第二形态，各不同种类纤芯的传输常量基于各个不同种类纤芯所具备的第一包层的折射率而决定，从而即使第二包层的折射率在每个不同种类纤芯中变化的情况下，各不同种类纤芯的传输常量也不会变化而能够保持为设定的值。

根据该第二形态，由于传输常量基于第一包层的折射率而决定，所以即使在为了限制光电磁场分布向邻接纤芯渗出而使第二包层的折射率在每个不同种类纤芯中变化的情况下，也不会对使各不同种类纤芯的传输常量不同的设计产生影响，并且能够将纤芯间的串扰抑制为更小的值。

本申请发明中，通过使用包层部由第一包层和第二包层构成的双层包层构造的不同种类纤芯的多种纤芯，来实现纤芯的高密度化。本申请发明的发明人在该双层包层构造中，发现了由于在第一包层产生的包层模式而产生串扰以及脉冲波形形变的情况。

纤芯模式以及第一包层的包层模式在基于弱导波近似的直线偏振光的导波模式的LP模式显示中，分别由LP₀₁模式以及LP₁₁模式表示。

串扰由第一包层的LP₁₁模式与在包围邻接的纤芯间的第一包层传输的LP₁₁模式耦合而引起的，并且由在属于该邻接纤芯的第一包层的LP₁₁模式与该邻接纤芯的LP₀₁模式之间因光纤的连接部的轴错位、弯曲等使信号耦合而引起的，由于第一包层的LP₁₁模式，不会维持单一模式光纤的单一模式性。

另外，脉冲波形的形变是由于在纤芯传输的LP₀₁模式与第一包层的LP₁₁模式之间因光纤的连接部的轴错位、弯曲等而产生耦合、在输出端因不同传输常量以及不同群速度而产生输出信号间的延迟差而引起的。

因此，本申请发明的多芯光纤中，通过成为在第一包层中抑制LP₁₁模式的产生的结构，来维持单一模式，从而减少上述的串扰、脉冲波形形变。

本申请发明的抑制LP₁₁模式的产生的结构是在第一包层的折射率n₂与第二包层的折射率n₃的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)中增大LP₁₁模式产生的折射率差Δnc的极限值的结构。通过使用不超过折射率差Δnc的极限值的范围内的第一包层的折射率n₂和第二包层的折射率n₃而能够成为单一模式，从而可起到能够减少上述的串扰、脉冲波形形变的效果。

并且，本申请发明的抑制LP₁₁模式的产生的结构除了增大LP₁₁模式产生的折射率差Δnc的极限值来减少串扰、脉冲波形形变之外，由于折射率差Δnc的极限值变大，所以可起到能够放大用于形成各纤芯的折射率的差的制造允许误差的效果。

[抑制LP₁₁模式的产生的结构]

通过在包层部设置低折射率部分的结构，来抑制第一包层的LP₁₁模式的产生。

包层部中，低折射率部分能够设置在多个范围，能够是第一包层内的范围、跨越第一包层和纤芯部的范围、跨越第一包层和第二包层的范围、第二包层内的范围的任一个范围。在这些范围中的任一个范围，至少设置一个具有比第二包层的折射率小的折射率的部分来作为低折射率部分。设于包层部的低折射率部分抑制作为第一包层的导波模式的LP₁₁模式的存在。

低折射率部分能够由在包层部且在上述任一个范围内设置空穴而成的气孔来形成，空穴的折射率是空气的折射率(n_空气＝1.0)。

低折射率部分的设置个数是一个，除此之外也可以设置多个。在设置多个低折射率部分的情况下，设置在包层部的上述的范围内的多个位置。

在第一包层内的范围设置一个低折射率部分的情况下，在包围纤芯部的环状的第一包层的任意决定的一个位置设置低折射率部分，在第一包层内的范围设置多个低折射率部分的情况下，在包围纤芯部的环状的第一包层中在以任意的角度间隔决定的多个位置设置低折射率部分。

并不限定于第一包层内的范围，在跨越第一包层和纤芯部的范围、跨越第一包层和第二包层的范围、第二包层内的范围内，也是在各范围的环状部分且在任意决定的一个位置、或者各范围的环状部分且在以任意的角度间隔决定的多个位置设置低折射率部分。

(多芯光纤的不同种类纤芯的配置)

本发明的多芯光纤的不同种类纤芯的配置中，在光纤的中心附近的配置中，配置多种不同种类纤芯内折射率最低的纤芯部。另外，在从光纤的中心附近朝向光纤的外周方向的配置中，从多种不同种类纤芯内形成两种不同种类纤芯的配对，并基于不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差来配置。对于配置的两种不同种类纤芯的配对而言，是基于纤芯部的折射率的差而从多个不同种类纤芯中选择的配对的组合内折射率的差较大的组合。

在基于不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差的配置中，两种不同种类纤芯的配对是各配对的不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差最小的配对以外的组合、或者是使各配对的不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差最小的配对的个数最少的组合。

通过使不同种类纤芯为上述配置，能够减少对纤芯间耦合的影响，另外，即使在多芯光纤弯曲而等效的折射率分布产生变化的情况下，也能抑制邻接的纤芯间的耦合。

多芯光纤中配置于外周部的纤芯由于光电磁场分布向位于包层部的外侧的聚合物护套渗出，而产生聚合物材料所引起的吸收损失。纤芯部的折射率越低，光电磁场分布从包层部向聚合物护套的渗出越大。因此，产生较大的吸收损失。据此，将多种不同种类纤芯内具有折射率最低的纤芯部的纤芯配置于光纤的中心附近，将多种不同种类纤芯内具有折射率比较高的纤芯部的纤芯配置于远离光纤的中心的位置，从而能够减少光电磁场分布从外周部的纤芯向包层部的外侧的聚合物护套渗出而能够减少吸收损失。

在多芯光纤弯曲的情况下，各不同种类纤芯的折射率分布等效地变化，邻接的纤芯的折射率接近。因此传输常量也变化，从而对纤芯间耦合的影响变高。本申请发明中，从光纤的中心附近朝向光纤的外周方向的配置中，基于折射率的差对从多种不同种类纤芯内形成的两种不同种类纤芯的配对进行配置。通过使用该折射率的差较大的组合来配置，从而即使在多芯光纤弯曲而不同种类纤芯的折射率分布产生变化、邻接的纤芯的折射率分布接近的情况下，纤芯部的折射率的差也较大，从而能够减少对纤芯间耦合的影响。

在一根光纤容纳的多个纤芯的组合中，在不同种类纤芯的种类的个数比全部纤芯的个数少的情况下，通过容纳传输常量不同的不同种类纤芯和传输常量相同的相同种类纤芯这两种纤芯，来构成多芯光纤。

另外，在一根光纤容纳的多个纤芯的组合中，在不同种类纤芯的种类的个数能够准备比全部纤芯的个数多的情况下，通过容纳全部传输常量不同的不同种类纤芯，能够构成多芯光纤。

在将多个纤芯容纳于一根光纤时，纤芯能够根据三角格子排列或矩形格子排列来配置。

三角格子排列是在光纤的剖面中相对于排列于最接近的周围的六个配置位置而等角度以及等距离地配置各纤芯的排列。

当将各配对的纤芯从光纤的中心附近朝向光纤的外周方向配置时，三角格子排列中，沿从光纤的中心附近朝向光纤的外周方向的放射方向配置。

根据本发明的不同种类纤芯的配置的方式，多芯光纤中，将低折射率的纤芯配置于中心，通过扩大与设于多芯光纤的最外周的聚合物护套的距离，能够减少聚合物护套所引起的吸收损失。

另外，根据本发明的不同种类纤芯的配置的方式，在多芯光纤的弯曲所引起的邻接的纤芯间的纤芯耦合中，通过在多芯光纤的弯曲方向上以增大邻接的纤芯间的折射率差的方式进行配置，能够抑制多芯光纤的弯曲所引起的包层的折射率的接近，而能够抑制折射率分布变化所引起的纤芯间的串扰的增大。

发明的效果如下。

如上所述，根据本发明，在具备传输常量不同的多种不同种类纤芯的多芯光纤中，能够减少各不同种类纤芯的传输特性的差异。

另外，在增加不同种类纤芯的种类数来实现纤芯的高密度化中，能够抑制不同种类纤芯间的相对折射率差Δ的差的范围扩大，从而能够抑制各纤芯的传输特性的差异增大。

附图说明

图1是用于说明本发明的多芯光纤所具备的不同种类纤芯的一个构成例的图。

图2是表示不同种类纤芯的关系的示意图。

图3是表示除了第二包层之外具有通用包层(填充材料)的情况下的不同种类纤芯的关系的示意图。

图4是表示九种不同种类纤芯的一个例子的图。

图5是表示因第二包层的有无而变化的等效折射率的变化与第一包层的外周端部直径的关系的图。

图6是表示相对于不同种类纤芯的纤芯间距离Λ的功率耦合率的图。

图7是用于说明在包层部具备低折射率部分的结构的图。

图8是构成多芯光纤的一个纤芯的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)的依赖性的图。

图9是表示LP₀₁模式的电场振幅分布的图。

图10是表示LP₀₁模式的电场矢量等级的图。

图11是表示LP₁₁(偶数)模式的电场振幅分布的图。

图12是表示LP₁₁(偶数)模式的电场矢量等级的图。

图13是表示LP₁₁(奇数)模式的电场振幅分布的图。

图14是表示LP₁₁(奇数)模式的电场矢量等级的图。

图15是表示纤芯间的功率耦合率(最大功率过渡率)的图。

图16是用于说明具有低折射率部分的构成例的图。

图17是表示具有低折射率部分的构成例的九种不同种类纤芯的一个例子的图。

图18是表示构成多芯光纤的一个纤芯的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)的依赖性的图。

图19是表示构成多芯光纤的一个纤芯的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)的依赖性的图。

图20是表示构成多芯光纤的一个纤芯的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)的依赖性的图。

图21是表示构成多芯光纤的一个纤芯的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)的依赖性的图。

图22是表示构成多芯光纤的一个纤芯的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)的依赖性的图。

图23是表示构成多芯光纤的一个纤芯的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)的依赖性的图。

图24是用于说明低折射率差情况下的以往结构的纤芯配置例和本申请发明的双层包层构造的纤芯配置例的图。

图25是用于说明纤芯配置的单位格子的图。

图26是用于说明多芯光纤的弯曲所引起的等效的折射率分布的图。

图27是用于说明本申请发明的多芯光纤的不同种类纤芯的排列的图。

图28是示意地表示本申请发明的多芯光纤的排列方向的折射率的分布的图。

图29是用于说明本申请发明的多芯光纤的不同种类纤芯的排列的其它例子的图。

图30是表示使配置在光纤内的不同种类纤芯的种类全部不同的例子的图。

图31是用于说明具备低折射率部分的不同种类纤芯的配置例的图。

图32是表示用于说明多芯光纤的纤芯间耦合的最简单的模型的图。

图33是表示不同传输常量的例子的图。

图34是表示不同种类纤芯的纤芯间的折射率差是较大的高折射率差的情况下的相同种类纤芯间耦合长的图。

图35是表示不同种类纤芯的纤芯间的折射率差是较大的高折射率差的情况下的不同种类纤芯间的功率耦合率(最大功率过渡率)的图。

图36是表示不同种类纤芯的纤芯间的折射率差是较小的低折射率差的情况下的相同种类纤芯间耦合长的图。

图37是表示不同种类纤芯的纤芯间的折射率差是较小的低折射率差的情况下的不同种类纤芯间的功率耦合率(最大功率过渡率)的图。

图38是用于说明通过增加不同种类纤芯的种类数来实现纤芯的高密度化的情况的图。

图39是用于说明不同种类纤芯的配置例的图。

图40是用于说明增加了不同种类纤芯的种类数后的纤芯的相对折射率差Δ的分布的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地对本发明的实施方式进行说明。使用图1～图23说明本发明的多芯光纤的结构，使用图24～图31说明本发明的多芯光纤的纤芯的排列。图1～图6、图24～图30是用于说明不具备低折射率部分的构成例以及不同种类纤芯的配置例的图，图7～图23、图31是用于说明具备低折射率部分的构成例以及不同种类纤芯的配置例的图。

本申请发明的多芯光纤是将多根单一模式的纤芯容纳于一根光纤的结构，纤芯由纤芯部、和包围该纤芯部的外周的包层部构成，以单一模式的传送模式进行光传送。另外，本申请发明的在多芯光纤的一根光纤内容纳的纤芯包括不同种类纤芯和相同种类纤芯。

此处，不同种类纤芯表示在纤芯间具有传输常量不同的关系的纤芯，相同种类纤芯表示在纤芯间具有传输常量相同的关系的纤芯。本申请发明的多芯光纤构成为，在一根光纤内，具备传输常量不同的多种不同种类纤芯，在这些多根不同种类纤芯中，传输常量相同的纤芯彼此成为相同种类纤芯的关系。不同种类纤芯的传输常量能够通过改变纤芯与包层间的相对折射率差、纤芯的直径、纤芯内的折射率分布等参数而不同。

[多芯光纤的结构]

图1是用于说明本发明的多芯光纤所具备的不同种类纤芯的一个构成例的图。

纤芯1由纤芯部2和包层部3构成，纤芯部2的折射率设定为比包层部3的折射率高。本发明的包层部3是具有包围纤芯部2的外周的第一包层4和位于第一包层4的外侧的第二包层5的双层包层构造。第一包层4和第二包层5的折射率不同，第一包层4的折射率设定为比第二包层5的折射率高，或者相等，或者第一包层4的折射率设定为比第二包层5的折射率低。根据第一包层与第二包层的折射率的大小关系，相对折射率差Δc成为正值、零或者负值。

以下的说明中，作为一个例子，对第一包层4的折射率全部比第二包层5的折射率高的情况进行说明。

双层包层构造基于第一包层4与第二包层5之间的折射率的差别。

根据本发明的纤芯1的结构，利用纤芯部2与第一包层4之间的折射率差来将光封入纤芯内。图1中的曲线表示纤芯的光电磁场分布。光的光电磁场分布从纤芯部2朝向第一包层4的外周衰减，大致在纤芯部2与第一包层4之间分布，在第一包层4与第二包层5的边界几乎为零，不向第二包层5渗出。

若第一包层4的端部的光电磁场分布的强度足够小，则即使在第二包层5的折射率变动的情况下，也不对纤芯的传输常量产生影响。

在此，对第一包层的剖面形状为环状的构成例进行说明。此外，第一包层的剖面形状并不限定于环状，能够设为三角形、六边形等、或者不同的多边形形状的组合等各种结构。

图1中，将纤芯部2的半径设为a，将第一包层4的环状部分的外侧的半径设为a₂，将纤芯部2的折射率设为n₁，将第一包层4的折射率设为n₂，将第二包层5的折射率设为n₃。

最低阶模式的光电磁场分布的强度以纤芯部2的中心为峰值而朝向第一包层4的外周衰减。在第一包层4的外周端部a₂的光电磁场分布的强度充分衰减的情况下，第二包层5的折射率n₃的变动所引起的光电磁场分布的影响在传输常量的变动中能够是可以忽略的允许的范围。

对于本申请发明的多种不同种类纤芯而言，通过使在各纤芯部传输的基本模式的传输常量不同来构成多种不同种类纤芯，在双层包层构造中，对于不同种类纤芯的各纤芯部以及第一包层而言，通过第一结构使各纤芯部的传输特性在不同种类纤芯间相同，通过第二结构使传输常量在不同种类纤芯间不同。

第一结构中，通过成为被封入各纤芯部以及第一包层的范围内且限制了向第二包层的渗出的光电磁场分布，来使各纤芯部的传输特性相同。传输特性例如是由纤芯的传输模式(导波模式)下的电磁场分布和材料的折射率的波长依赖性决定的色散、单一模式波长。

对于第一结构而言，多种不同种类纤芯中，使纤芯部2与第一包层4的相对折射率差(Δ)相同。通过相对折射率差(Δ)相同的第一结构，能够使纤芯的色散、单一模式波长等传输特性在多种不同种类纤芯间相同。

第二结构中，将第一包层的折射率作为参数而使在不同种类纤芯的各纤芯部传输的基本模式的传输常量不同。第二结构中，将传输常量所依赖的参数内的包层部的折射率设为参数，并且，将构成包层部的第一包层和第二包层内的第一包层的折射率设为参数，从而使传输常量在不同种类纤芯间不同。第二结构中，通过两个形态将第一包层的折射率设为参数，从而能够使传输常量在不同种类纤芯间不同。

第二结构中，通过特定第一包层的折射率的方式能够成为第一形态和第二形态。

图2是表示不同种类纤芯的关系的示意图，表示不同种类纤芯11、12、13的三种情况。

对于不同种类纤芯11，将纤芯部的折射率设为n₁₁，将第一包层的折射率设为n₂₁。对于不同种类纤芯12，将纤芯部的折射率设为n₁₂，将第一包层的折射率设为n₂₂。对于不同种类纤芯13，将纤芯部的折射率设为n₁₃，将第一包层的折射率设为n₂₃(图2(a))。

(第二结构的第一形态)

对于第二结构的第一形态而言，多种不同种类纤芯中，将第二包层5设为在各不同种类纤芯间中是通用包层，使以该通用包层的折射率为基准的与第一包层4的相对折射率差(Δc)在各不同种类纤芯中不同。通用包层例如能够设为SIO₂。

图1中，是将第二包层5设为通用包层而使以折射率n₃为基准的折射率与第一包层4的折射率n₂的相对折射率差(Δc)在不同种类纤芯中不同的形态。图1中，表示折射率为n₂₁的第一包层4与第二包层5的相对折射率差(Δc1)、折射率为n₂₂的第一包层4与第二包层5的相对折射率差(Δc2)、折射率为n₂₃的第一包层4与第二包层5的相对折射率差(Δc3)。对于第一形态而言，图1中相对于纤芯部2而在左侧记载的相对折射率差(Δc1)～(Δc4)表示第一形态的第一包层的折射率的特定状态。

图2(b)中表示第二结构的第一形态。图2(b)是将第二包层5设为通用包层、通过该通用包层的折射率n₃与第一包层4的折射率n₂₁、n₂₂、n₂₃的相对折射率差(Δc)来使各不同种类纤芯的传输常量不同的构成例。不同种类纤芯11的第一包层与通用包层的折射率n₃的相对折射率差(Δc1)由(n₂₁ ²－n₃ ²)/2n₂₁ ²来表示，不同种类纤芯12的第一包层与通用包层的折射率n₃的相对折射率差(Δc2)由(n₂₂ ²－n₃ ²)/2n₂₂ ²来表示，不同种类纤芯13的第一包层与通用包层的折射率n₃的相对折射率差(Δc3)由(n₂₃ ²－n₃ ²)/2n₂₃ ²来表示。与各相对折射率差(Δc)对应，各不同种类纤芯的传输常量不同。

该情况下，由于由纤芯部2的折射率和第一包层4的折射率决定的相对折射率差Δ恒定，所以纤芯部2的折射率也如n₁₁、n₁₂那样地与第一包层4的折射率n₂的变化对应地变化。第一形态是能够用于第二包层5的折射率通用的情况的结构。

(第二结构的第二形态)

第二结构的第二形态是在多种不同种类纤芯中使第一包层的折射率不同、但第二包层的折射率不通用的形态。图1中，使第一包层4的折射率n₂分别在每种不同种类纤芯中不同，并且，使第二包层的折射率n₃也在每种不同种类纤芯中不同。图2(c)中，表示第一包层4的折射率是n₂₁、n₂₂、n₂₃且第二包层5的折射率是n₃、n_3a、n_3b的情况。

该构成例中，各折射率差在第一包层中能够以任意决定的折射率为基准来决定。通过第二结构，能够使不同种类纤芯的各传输常量形成差，即使在为了限制光电磁场分布向邻接纤芯渗出而使第二包层的折射率按照每个不同种类纤芯变化的情况下，也能够抑制邻接的纤芯间的耦合。

图2(c)是通过使第一包层4的折射率n₂₁、n₂₂、n₂₃不同、并使第二包层5的折射率作为n₃、n_3a、n_3b而分别不同来使各不同种类纤芯的传输常量不同的构成例。例如，通过使第一包层4的折射率之间维持n₂₁＞n₂₂＞n₂₃的关系，来使各不同种类纤芯的传输常量不同，而能够使纤芯间处于非耦合。

此外，由于光纤的相对折射率差Δ较小，所以对于使第二包层的相对折射率差Δc如Δc1、Δc2、Δc3那样地不同和使第一包层的折射率n₂如n₂₁、n₂₂、n₂₃那样地不同而言，若第二包层的折射率n₃通用则大致等效。

图2(b)～图2(c)中，纤芯部2与第一包层4的相对折射率差(Δ)分别是(n₁₁ ²－n₂₁ ²)/2n₁₁ ²＝(n₁₂ ²－n₂₂ ²)/2n₁₂ ²＝(n₁₃ ²－n₂₃ ²)/2n₁₃ ²从而相同。通过使相对折射率差(Δ)相同，能够在不同种类纤芯间，使色散、单一模式波长等传输特性相同。

图2(b)所示的构成例表示第二包层是通用包层的例子。在具备通用包层的结构中，通用包层并不限定于第二包层，也可以是另外设置的结构。图3中表示除第二包层以外具备通用包层的构成例。

图3所示的构成例中，除了增大传输常量差的结构之外，设为缩小向邻接的纤芯渗出的光电磁场分布的结构，从而减少邻接纤芯间的耦合(串扰)。在该构成例中，第二包层不是通用包层，另外设置通用包层(n₄)，设置第二包层的区域直至邻接纤芯彼此接触。图3中，表示作为通用包层而使用了填充材料的情况。根据该结构，如图3(c)所示，能够在全部的不同种类纤芯中使相对折射率差Δc相同。通过附加该结构，能够提高邻接纤芯间的耦合的抑制效果。

图3(a)中表示第二包层的剖面形状呈环状的例子，图3(b)中表示第二包层的剖面形状呈六边形的蜂窝状的例子。

图4中表示九种不同种类纤芯的一个例子。图4(a)中，表示不同种类纤芯11至不同种类纤芯19的各纤芯部2的折射率依次从n₁₁增加至n₁₉、各第一包层4的折射率依次从n₂₁增加至n₂₉的例子。此外，图4的例子中，表示不同种类纤芯11的第一包层的折射率n₂₁和多芯光纤的通用包层的折射率n₃相同的例子。

图4(b)所示的表中，表示不同种类纤芯11至不同种类纤芯19的各纤芯部的折射率n₁₁～n₁₉的数值例、以及各第一包层的折射率n₂₁～n₂₉的数值例。

(双层包层构造的特性)

以下，对本申请发明的双层包层构造的特性进行说明。

首先，使用图5说明双层包层构造对传输常量的影响。

图5中，表示本申请发明的双层包层构造中由(n_eq-n₂₉)将(n_eq-n_eq')标准化后的比率相对于第一包层的外周端部的直径的变化，其中，(n_eq-n_eq')是没有第二包层(第二包层的折射率与第一包层的折射率相等)的情况下的等效折射率(n_eq)与存在第二包层的情况下的等效折射率(n_eq')的差，(n_eq-n₂₉)是没有第二包层的情况下的等效折射率(n_eq)与第一包层的折射率的差。

对于单一模式的纤芯的基本模式的传输常量而言，使用等效折射率而根据纤芯部的折射率n₁和包层部的折射率n₂的比较，能够评价向纤芯封入光电磁场分布的比例等。等效折射率n_eq作为导波模式的传输常量β相对于真空中的平面波的传输常量k₀的比，而被定义为n_eq＝β/k₀。

(n_eq(等效折射率)－n(包层))/(n(纤芯)－n(包层))大致表示向纤芯封入光电磁场的比例，根据该关系，因第二包层的存在而对传输常量的影响能够通过仅具有通用包层(第二包层的折射率与第一包层部的折射率相等)的纤芯的等效折射率n_eq与本申请发明的双层包层构造的纤芯的等效折射率n_eq′的差来表示，例如，由(n_eq－n_eq′)/(n_eq－n(第一包层))来表示。

传输常量最容易受影响的不同种类纤芯由于是第一包层的折射率与第二包层的折射率的差较大的不同种类纤芯，所以上述的等效折射率的差相对于等效折射率与第一包层的折射率的差的比率由(n_eq－n′_eq)/(n_eq－n₂₉))来表示。

使用等效折射率的差相对于等效折射率与第一包层的折射率的差的比率，能够评价因第二包层的存在而对传输常量的影响。例如，图5中表示该等效折射率的差的比率与第一包层的外周端部的直径a₂的关系。

基于图5所示的纤芯部与等效折射率的差相对于第一包层的端部之间的距离的比率的关系，可评价到达能够忽略因第二包层的存在而对传输常量的影响的第一包层的端部的距离。

此外，图5所示的例子是低折射率差的例子，纤芯的半径a＝4.5μm，相对折射率差Δ＝0.35％，纤芯部的折射率n₁₉＝1.45145，第一包层的折射率n₂₉＝1.44636，第二包层的折射率n₃＝1.44402。

图5中，例如，表示第一包层的外周端部的直径a₂是8μm的情况下的第二包层的影响为2％(＝2×10^－2)。

因此，通过将各不同种类纤芯的第一包层的外周端部的直径a₂至少设为8μm，能够将双层包层构造所引起的传输常量的变化抑制为最大2％。

接下来，使用图6，说明双层包层构造所引起的第一包层的折射率与通用包层的折射率的差对串扰的影响。图6中，表示相对于不同种类纤芯的纤芯间距离Λ的功率耦合率(最大功率过渡率)。功率耦合率表示不同种类纤芯间的串扰。图6中，对于多种不同种类纤芯间的功率耦合率而言，作为邻接的不同种类纤芯的第一包层的折射率较高的例子而表示折射率n₂₈和折射率n₂₉的情况，作为邻接的不同种类纤芯的第一包层的折射率较低的例子而表示折射率n₂₁和折射率n₂₂的情况。图6所示的特性表示为，第一包层的折射率与通用包层的折射率的差越小，功率耦合率越高且串扰越大。

此处，比较双层包层构造的串扰和以往的不同种类纤芯所引起的串扰。

图6所示的例子中，Δ＝0.35％(a＝4.5μm)的低折射率差的情况下，与图37(c)所示的例子相同，对当邻接纤芯间距离Λ为40μm时的三种不同种类纤芯的7纤芯配置例进行比较。与三种纤芯的情况下假定的Δ＝0.325％、0.350％、0.375％相同，作为给予等效折射率的差的第一包层以及纤芯的不同种类纤芯间的折射率差而设定δn_cl＝0.00029。此处，折射率n₂₁＝n₃＝1.44402的情况下，根据δn_c1的情况的特性线，若邻接的纤芯间的距离Λ为23μm以上，则能够使功率耦合率为－40dB以下。图37所示的7纤芯配置例的邻接纤芯间距离Λ是40μm，相对于此，双层包层构造的例子中邻接的纤芯间的距离Λ能够是23μm，通过双层包层构造能够缩小邻接纤芯间距离Λ。

(具备低折射率部分的构成例)

接下来，使用图7～图23来说明在包层部具备低折射率部分的结构。

图7是用于说明在包层部具备低折射率部分的结构的图，与上述的图1所示的结构相同，表示纤芯的直径r的方向的折射率n，且表示包层部的低折射率部分的例子。

此处，作为设置低折射率部分6的包层部的范围，图7(a)中表示第一包层内的范围的例子，图7(b)中表示跨越第一包层和纤芯部的范围的例子，图7(c)中表示跨越第一包层和第二包层的范围的例子，图7(d)表示第二包层内的范围的例子。

在上述的范围中，至少设置一个具有比第二包层5的折射率n₃小的折射率n₆的部分来作为低折射率部分6。通过在包层部3设置低折射率部分6，来抑制作为第一包层4的导波模式的LP₁₁模式的存在。

图7(a)是在第一包层4内的范围设置低折射率部分6的结构，在第一包层4内的范围内未设置低折射率部分6的位置的折射率n₂由实线表示。图7(b)是在跨越第一包层4和纤芯部2的范围设置低折射率部分6的结构，在跨越第一包层4和纤芯部2的范围内设置低折射率部分6的位置的折射率n₁、n₂由虚线表示，未设置低折射率部分6的位置的折射率n₁、n₂由实线表示。图7(c)是在跨越第一包层4和第二包层5的范围设置低折射率部分6的结构，在跨越第一包层4和第二包层5的范围内设置低折射率部分6的位置的折射率n₂、n₃由虚线表示，未设置低折射率部分6的位置的折射率n₂、n₃由实线表示。图7(d)是在第二包层5内的范围设置低折射率部分6的结构，在第二包层5内的范围内设置低折射率部分6的位置的折射率n₃由虚线表示，未设置低折射率部分6的位置的折射率n₃由实线表示。

图8中，表示构成多芯光纤的一个纤芯的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc(＝n₂－n₃)的依赖性，表示具有低折射率部分的纤芯结构的Δnc依赖性和不具有低折射率部分的纤芯结构的Δnc依赖性。对于图8的各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc的依赖性而言，通过等效折射率n_eq相对于第一包层与第二包层部的折射率差Δnc的变化来表示传输常量的变化，等效折射率n_eq的范围对应于包层部和纤芯部的折射率的范围，等效折射率n_eq的最低值对应于第二包层5的折射率n₃。

图8中，对于不具有低折射率部分的纤芯结构的等效折射率的Δnc依赖性而言，表示了作为最低阶模式的纤芯部的LP₀₁模式和作为次高阶模式的第一包层的LP₁₁模式以及LP₂₁模式。另外，对于具有低折射率部分的纤芯结构的等效折射率的Δnc依赖性而言，表示了作为最低阶模式的纤芯部的LP_01－孔模式和作为次高阶模式的第一包层的LP_11－孔模式。

图8所示的例子中，纤芯部的直径为9μm，第一包层部的直径为16μm，第二包层的折射率n₃为1.44402，纤芯与第一包层的相对折射率差Δ为0.375％，空穴的直径为3.5μm，空穴在第一包层内的范围存在。空穴构成低折射率部分，该部分的折射率是空气的折射率(1.0)。

低折射率部分除了由空穴形成之外，还可以使用折射率比第二包层部的折射率小的部件来形成。

各模式的等效折射率对于第一包层与第二包层的折射率差Δnc的依赖性中，当等效折射率n_eq处于超过第二包层5的折射率n₃的范围时是传输模式(导波模式)，当等效折射率n_eq处于第二包层5的折射率n₃以下时是截止状态，不会成为传输模式(导波模式)。

若关注具有低折射率部分的纤芯结构的第一包层的LP₁₁模式以及LP_11－孔模式，则在折射率差Δnc比截止值小的范围内，LP₁₁模式以及LP_11－孔模式的等效折射率n_eq为第二包层5的折射率n₃以下，从而不会成为传输模式(导波模式)。另一方面，若折射率差Δnc超过截止值，则LP₁₁模式以及LP_11－孔模式的等效折射率n_eq超过第二包层5的折射率n₃而成为传输模式(导波模式)。

图8中，不具有低折射率部分的纤芯结构的第一包层的LP₁₁模式的折射率差Δnc的截止值约是3×10^－4，相对于此，具有低折射率部分的纤芯结构的第一包层的LP_11－孔模式的折射率差Δnc的截止值约是5×10^－3。

因此，通过成为具有低折射率部分的纤芯结构，来放大第一包层的形成LP₁₁模式的折射率差Δnc的极限值，并通过使用该极限值的范围内的折射率差Δnc，能够抑制第一包层的LP₁₁模式。

在第一包层中存在LP₁₁模式的情况下，在光纤的连接点等中为了产生轴错位、弯曲，在第一包层的LP₁₁模式与纤芯的LP₀₁模式之间耦合信号，从而产生串扰，进而无法维持单一模式光纤的单一模式性。

并且，若在纤芯中传输的LP₀₁模式与第一包层的LP₁₁模式之间产生耦合，则由于不同的传输常量以及不同的群速度而在输出端产生输出信号间的延迟差，从而产生脉冲宽度变宽。

图9～图14中表示LP模式的电场振幅分布以及电场矢量等级的一个例子。图9中表示LP₀₁模式的电场振幅分布，图10中表示LP₀₁模式的电场矢量等级，图11表示LP₁₁(偶数)模式的电场振幅分布，图12表示LP₁₁(偶数)模式的电场矢量等级，图13表示LP₁₁(奇数)模式的电场振幅分布，图14表示LP₁₁(奇数)模式的电场矢量等级。

若传输传输常量不同的模式(LP₀₁模式、LP₁₁模式)，则由于不同的传输常量而在输出端产生输出脉冲信号间的传输时间差(延迟差)，若由光检测器一并检测这些模式则成为脉冲波形产生形变的重要因素。

相对于因该LP₁₁模式而产生的串扰、脉冲波形的形变，通过成为具有低折射率部分的纤芯结构，能够在第一包层抑制LP₁₁模式的产生，由此能够维持单一模式，而减少串扰、脉冲波形形变。

并且，抑制LP₁₁模式的产生的结构中，除了增大产生LP₁₁模式的折射率差Δnc的极限值来减少串扰、脉冲波形形变之外，折射率差Δnc的极限值变大，从而可以起到能够放大用于形成各纤芯的折射率的差的制造允许误差的效果。

图15中，表示将第二包层作为通用包层、作为耦合最大的组合的仅由第一包层构成(第二包层的折射率与第一包层的折射率相等)的纤芯与折射率次大的纤芯间的功率耦合率(最大功率过渡率)。此处，相对折射率差Δ＝0.375％，纤芯间距离是16μm。根据图15，当折射率差δnc为4×10^－4时，表示串扰的功率耦合率F在不具有低折射率部分的情况下是－20dB，但在具有低折射率部(空穴)的情况下是－55dB。

此处，图15中使用的折射率差δnc是接近的第一包层的折射率差，因此与邻接的纤芯间的折射率的差、以及等效折射率的差大致相等。另一方面，图8中所示的折射率差Δnc是第一包层的折射率与第二包层的折射率的差。

因此，图15所示的折射率差δnc的值能够通过将图8的折射率差Δnc的值除以不同种类纤芯的个数而算出的值来进行比较。

图15中，折射率差δnc是0.00029、功率耦合率为－20dB的点表示图6中所示的不具有低折射率部分的构成例。若以该例子进行比较，则通过成为具有低折射率部分的结构，能够将串扰改善约－30dB。

图16中，相对于上述图3所示的不具有低折射率部分的构成例，表示具有低折射率部分的构成例。

图16的构成例中，表示在各纤芯的第一包层内配置六个空穴作为低折射率部分的例子。使空穴的直径与第一包层的宽度一致，而空穴的内侧的缘部与纤芯部的外周部分接触，空穴的外侧的缘部与第二包层的内周部分接触，但并不限定于上述结构，也可以是空穴的缘部不与纤芯部以及第二包层接触的结构。

图17与图4所示的例子相同，表示九种不同种类纤芯的例子。图17中，表示不同种类纤芯11至不同种类纤芯19的各纤芯部2的折射率从n₁₁依次增加至n₁₉、且各第一包层4的折射率从n₂₁依次增加至n₂₉的例子。此外，图17的例子中，表示不同种类纤芯11的第一包层的折射率n₂₁与多芯光纤的通用包层的折射率n₃相同的例子，表示纤芯部的折射率n_1i和第一包层的折射率n_2i的数值例。各不同种类纤芯的第一包层分别配置有六个空穴来作为低折射率部分。

设于包层部的低折射率部分的配置位置以及配置数并不限定于如图8、图16、图17中所示那样在第一包层内的范围设置六个低折射率部分的配置结构，也可以是在跨越第一包层和纤芯部的范围、跨越第一包层和第二包层的范围、第二包层内的范围中的任一个范围配置多个低折射率部分的结构。

以下，使用图18～图23，表示设于包层部的低折射率部分的配置位置以及配置数的例子。图18～图23中任一个例子中，纤芯部的直径均为9μm，第一包层部的直径均为16μm，第二包层的折射率n₃均为1.44402，相对折射率Δ均为0.375％，空穴的直径均为3.5μm。空穴构成低折射率部分，该部分的折射率是空气的折射率(1.0)。

图18中，表示在跨越第一包层和第二包层的范围配置六个低折射率部分的例子。此外，附图中表示低折射率部分是空穴、空穴的折射率n_空气＝1.0、空穴的中心配置在第一包层的外周的圆周上的例子。该例子中，LP₁₁模式截止的折射率差Δnc的值约为2.4×10^－3左右。此外，空穴的中心的配置位置不限定于第一包层的外周的圆周上。

图19中，表示在第二包层内的范围配置六个低折射率部分的例子。此外，附图中表示低折射率部分是空穴、空穴的折射率n_空气＝1.0、空穴的外周的一部分与第一包层的外侧的端部接触配置的例子。该例子中，LP₁₁模式截止的折射率差Δnc的值约为0.8×10^－3左右。此外，空穴的配置不限定于空穴的外周与第一包层的外侧的端部接触配置的结构，也可以是在空穴的外周与第一包层的外侧的端部之间夹设构成第二包层的材料的结构。

图20中，表示在第一包层内的范围配置四个低折射率部分的例子。此外，附图中表示低折射率部分是空穴、空穴的折射率n_空气＝1.0、空穴的外周与第一包层的外侧的端部以及纤芯部的外周双方接触配置的例子。该例子中，LP₁₁模式截止的折射率差Δnc的值约为2.9×10^－3左右。此外，空穴的配置不限定于空穴的外周与第一包层的外侧的端部以及纤芯部的外周双方接触配置的结构，也可以是在空穴的外周与第一包层的外侧的端部之间、或者空穴的外周与纤芯部的外周之间夹设构成第一包层的材料的结构，或者也可以是在空穴的外周与第一包层的外侧的端部之间以及空穴的外周与纤芯部的外周之间双方的间隔夹设构成第一包层的材料的结构。

图21中，表示在第二包层内的范围配置四个低折射率部分的例子。此外，附图中表示低折射率部分是空穴、空穴的折射率n_空气＝1.0、空穴的外周的一部分与第一包层的外侧的端部接触配置的例子。该例子中，LP₁₁模式截止的折射率差Δnc的值约为0.6×10^－3左右。此外，空穴的配置不限定于空穴的外周与第一包层的外侧的端部接触配置的结构，也可以是在空穴的外周与第一包层的外侧的端部之间夹设构成第二包层的材料的结构。

图22中，表示在第一包层内的范围配置三个低折射率部分的例子。此外，附图中表示低折射率部分是空穴、空穴的折射率n_空气＝1.0、空穴的外周与第一包层的外侧的端部以及纤芯部的外周双方接触配置的例子。该例子中，LP₁₁模式截止的折射率差Δnc的值约为1.5×10^－3左右。此外，空穴的配置不限定于空穴的外周与第一包层的外侧的端部以及纤芯部的外周双方接触配置的结构，也可以是在空穴的外周与第一包层的外侧的端部之间、或者空穴的外周与纤芯部的外周之间夹设构成第一包层的材料的结构，或者也可以是在空穴的外周与第一包层的外侧的端部之间以及空穴的外周与纤芯部的外周之间双方的间隔夹设构成第一包层的材料的结构。

图23中，表示在第二包层内的范围配置三个低折射率部分的列子。此外，附图中表示低折射率部分是空穴、空穴的折射率n_空气＝1.0、空穴的外周的一部分与第一包层的外侧的端部接触配置的例子。该例子中，LP₁₁模式截止的折射率差Δnc的值约为0.5×10^－3左右。此外，空穴的配置不限定于空穴的外周与第一包层的外侧的端部接触配置的结构，也可以是在空穴的外周与第一包层的外侧的端部之间夹设构成第二包层的材料的结构。

[不同种类纤芯的配置例]

以下，使用图24～图31对不同种类纤芯的配置进行说明。

图24中表示低折射率差情况下的以往结构的纤芯配置例和本申请发明的双层包层构造的纤芯配置例。

图24(a)是以往结构的纤芯配置例，使用三种不同种类纤芯来配置7纤芯。图24(b)是本申请发明的双层包层构造的纤芯配置例，使用九种双层包层构造的不同种类纤芯来配置19纤芯，从而实现了高密度化。

纤芯的配置能够通过利用格子排列的格子点来高效地进行。在圆形的光纤内的纤芯的容纳使用三角格子来进行，除此之外，也有根据纤芯的种类数而利用组合了三角格子的矩形格子的情况。

图25中表示格子排列的单位格子的例子。单位格子表示格子排列的格子位置的基本单位。格子排列能够通过周期性地排列该单位格子来形成。

此处，表示使用纤芯的种类数为一、二、三、四、八以及九种纤芯的情况的纤芯配置格子。图25(a)中表示一种纤芯的单位格子。该单位格子的情况下，由于纤芯是一种，所以相同种类纤芯间距离D和不同种类纤芯间距离Λ成为相同距离。

图25(b)中表示两种纤芯的单位格子。该单位格子的情况下，x方向的不同种类纤芯间距离Λx为相同种类纤芯间距离D的1/2，y方向的不同种类纤芯间距离Λy为相同种类纤芯间距离D的√3/2。

图25(c)中表示三种纤芯的单位格子以及九种纤芯的单位格子。三种纤芯的单位格子由附图中的标有符号1－3的格子点形成，不同种类纤芯间距离Λ为相同种类纤芯间距离D的1/√3。另外，九种纤芯的单位格子在三种纤芯的单位格子的重心位置配置有格子点，由附图中的标有符号1－3、以及8、9的格子点形成，不同种类纤芯间距离Λ为相同种类纤芯间距离D的1/3。此外，九种纤芯中，省略了4－7的格子点。

图25(d)中表示四种纤芯的单位格子以及八种纤芯的单位格子。

四种纤芯的单位格子能够通过准备两个两种纤芯的单位格子、并在彼此的长边的中点配置各自的纤芯来形成。四种纤芯的单位格子由附图中的标有符号1－4的格子点形成，x方向的不同种类纤芯间距离Λx为相同种类纤芯间距离D的1/2，y方向的不同种类纤芯距离Λy为相同种类纤芯间距离D的√3/2。

另外，八种纤芯的单位格子在四种纤芯的单位格子的x方向以及y方向的各个纤芯间的中间位置配置有格子点，由附图中的标有符号1－4、以及7、8的格子点形成，x方向的不同种类纤芯间距离Λx为相同种类纤芯间距离D的1/4，y方向的不同种类纤芯间距离Λy为相同种类纤芯间距离D的√3/4。此外，八种纤芯中，省略了5－6的格子点。

[多芯光纤的纤芯的排列结构]

接下来，对多芯光纤的不同种类纤芯的排列结构进行说明。此处，表示考虑到多芯光纤的弯曲所引起的纤芯间耦合的排列。

图26是用于说明多芯光纤的弯曲所引起的折射率分布的图。在多芯光纤弯曲的情况(图26(a))下，在多芯光纤内排列的多根纤芯的各折射率分布产生变化(图26(c))。

未弯曲的状态下的多芯光纤的一个纤芯的折射率分布由图26(b)中的虚线所示的直线波导的折射率分布来表示，弯曲的状态下的多芯光纤的一个纤芯的等效的折射率分布由图26(b)中的实线所示的弯曲波导的折射率分布来表示。

弯曲波导的等效的折射率分布由n(x,y)[1+y/R₀]来表示。此处，R₀表示弯曲半径。

使用上述的折射率分布的关系，在邻接的纤芯间最容易耦合的折射率n₁₁的纤芯与折射率n₁₂的纤芯之间，求出两纤芯的折射率因弯曲而变得相等的阈值弯曲半径，而得到114mm。对于上述的多芯光纤的弯曲与折射率分布的关系而言，表示为，若弯曲半径为114mm以上，则能够抑制弯曲所引起的纤芯间耦合的产生，但在弯曲半径小于114mm的情况下因弯曲而产生纤芯间耦合。

此外，求出阈值弯曲半径的式子能够使用以下的式子来求出。

[数学式1]

$R_{0-\mathrm{th}}=\left(\frac{{{2n}_{\mathrm{eq}}^{\left(2\right)}}^2}{{n_{\mathrm{eq}}^{\left(1\right)}}^2-{n_{\mathrm{eq}}^{\left(2\right)}}^2}\right)\&CenterDot;\mathrm{\&Lambda;}\&cong;\left(\frac{{2n}_{12}^2}{n_{11}^2-n_{12}^2}\right)\&CenterDot;\mathrm{\&Lambda;}$

在本申请发明的多芯光纤的不同种类纤芯的排列中，为了减少弯曲所引起的纤芯间耦合而进行以下的配置。

A：将多种不同种类纤芯内具有最低的折射率的纤芯部的纤芯配置于光纤的中心附近。通过该配置，具有较高的折射率的纤芯部的纤芯配置于远离光纤的中心的位置。

B：基于不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差将多种不同种类纤芯内两种不同种类纤芯的配对从光纤的中心附近朝向光纤的外周方向配置，两种不同种类纤芯的配对在各配对的不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差的组合内是折射率的差较大的组合。

A的配置结构：多芯光纤的光纤构成为，外周部分被聚合物护套覆盖。因此，至聚合物护套的距离较短的外周部的纤芯中有由于光电磁场分布从纤芯向聚合物护套渗出而产生吸收损失的可能性。

通常，聚合物护套的吸收损失比纤芯的纤芯部以及包层部的吸收损失大很多。因此，容易产生聚合物护套的影响所引起的吸收损失的纤芯是纤芯部以及第一包层的折射率较小的纤芯。本申请发明中，通过将该纤芯部以及第一包层的折射率较小的纤芯配置于光纤的中心附近，能够增大纤芯部与聚合物护套的距离，并通过提高与聚合物护套接近的纤芯部以及第一包层的折射率，来减少聚合物护套所引起的吸收损失。

B的配置结构：对于多芯光纤的弯曲所引起的纤芯间耦合而言，邻接的纤芯间的折射率差越小，受到的影响越大。据此，本申请发明中，在不同种类纤芯的排列中，通过沿多芯光纤弯曲的方向增大邻接的纤芯的纤芯部的折射率差，来减少弯曲所引起的纤芯间耦合的影响。

在将纤芯设置为三角格子排列的情况下，沿多芯光纤弯曲的方向而邻接的纤芯成为沿放射方向邻接的纤芯。

图27是用于说明本申请发明的多芯光纤的不同种类纤芯的排列的图。图27(a)中表示九种不同种类纤芯按照纤芯部的折射率的大小依次并列的状态。此外，该例子中，表示作为纤芯部的折射率最小的纤芯而纤芯部的折射率为n₁₁、第一包层的折射率n₂₁与通用包层的折射率n₃一致的例子，表示纤芯部的折射率从n₁₁依次提高至折射率n₁₉的例子。图27中，对折射率n₁₁～n₁₉的纤芯分别标注符号1～9而进行表示。

图27(b)中表示按照纤芯部的折射率顺序并列九种不同种类纤芯(纤芯部的折射率n₁₁～n₁₉)、从这些不同种类纤芯中形成纤芯的配对的例子。此处，由纤芯n₁₂和纤芯n₁₅形成配对a，由纤芯n₁₃和纤芯n₁₆形成配对b，由纤芯n₁₄和纤芯n₁₇形成配对c。该纤芯的配对是折射率差较大的组合，另外，任一个配对均具有同等的折射率差。此处，各纤芯的邻接的纤芯间的折射率差设定为大致相等。此外，各配对的折射率差不需要一定相等，也可以是不同的折射率差。

图27(c)中表示在光纤内通过三角格子排列容纳19纤芯的例子。表示在光纤的中心位置配置纤芯的折射率最小的纤芯n₁₁，沿放射方向分别配置配对a₁、配对b₁、配对c₁，在配对a₁、配对b₁、配对c₁各个之间的位置配置纤芯n₁₈、n₁₉的例子。图28中示意地表示图27(c)的排列例的折射率的分布。

为了减少不同种类纤芯间的串扰，优选增大邻接的不同种类纤芯彼此的等效折射率差。图27(c)所示的不同种类纤芯的配置例中，配置于中央的纤芯n₁₁和配置于其外周位置的纤芯n₁₂成为邻接的配置，从而该不同种类纤芯间的等效折射率差比其它的不同种类纤芯间的等效折射率差小。

为了增大邻接的不同种类纤芯间的折射率差，能够成为以下的结构。作为在光纤内容纳19纤芯时使用的九种不同种类纤芯，将预先准备的不同种类纤芯的种类数设为十种以上，从其中选择折射率最小的纤芯作为中央纤芯，清除折射率次小的不同种类纤芯，而从与折射率最小的纤芯相差两个阶段以上的折射率的不同种类纤芯选择八种。通过该结构，能够增大设定邻接的不同种类纤芯间的折射率差。

图29是用于说明本申请发明的多芯光纤的不同种类纤芯的其它排列例的图。

图29(a)中，按照纤芯部的折射率的顺序排列九种不同种类纤芯(纤芯n₁₁～纤芯n₁₉)，由纤芯n₁₂和纤芯n₁₆形成配对a₂，由纤芯n₁₃和纤芯n₁₇形成配对b₂，由纤芯n₁₄和纤芯n₁₈形成配对c₂。该纤芯的配对是折射率差较大的组合，另外，任一个配对均具有同等的折射率差。此处，各纤芯的邻接的纤芯间的折射率差设定为大致相等。

表示在光纤的中心位置配置纤芯的折射率最小的纤芯n₁₁，分别沿放射方向配置配对a₂、配对b₂、配对c₂，在配对a₂、配对b₂、配对c₂各个之间的位置配置纤芯n₁₅和纤芯n₁₉的例子。

另外，图29(b)中，按照纤芯部的折射率的顺序并列九种不同种类纤芯(纤芯n₁₁～纤芯n₁₉)，由纤芯n₁₂和纤芯n₁₇形成配对a₃，由纤芯n₁₃和纤芯n₁₈形成配对b₃，由纤芯n₁₄和纤芯n₁₉形成配对c₃。该纤芯的配对是折射率差较大的组合，另外，任一个配对均具有同等的折射率差。此处，各纤芯的邻接的纤芯间的折射率差设定为大致相等。

表示在光纤的中心位置配置纤芯的折射率最小的纤芯n₁₁，分别沿放射方向配置配对a₃、配对b₃、配对c₃，在配对a₃、配对b₃、配对c₃各个之间的位置配置纤芯n₁₅、配对c₁₆的例子。

(不同种类纤芯的配置的变形例)

图30中表示使配置在光纤内的不同种类纤芯的种类全部不同的例子。在光纤内配置19纤芯的情况下，作为配置的不同种类纤芯准备19种(图30(a))，并排列这19种纤芯。图30(b)中，在中心配置纤芯部的折射率较小的纤芯n₁₁，在纤芯n₁₁的外周部分配置纤芯n₁₂～纤芯n₁₇，并在外周部分配置纤芯n₁₈～纤芯n₁₁₉。此外，图30(b)中，对各纤芯标注1～19的编号而进行表示。此处，使容纳在光纤内的纤芯数与配置的不同种类纤芯的种类数一致，但准备的不同种类纤芯的种类数为容纳的纤芯数以上，选择容纳的纤芯数所需要的不同种类纤芯的种类也可以。

(具有低折射率部分的不同种类纤芯的配置例)

图31中表示具有低折射率部分的不同种类纤芯配置的例子。图8以及图15中所示的不同种类纤芯的例子中，在第一包层的直径为16μm、不同种类纤芯间的距离为16μm的情况下能够在直径100μm的区域内配置37根纤芯。

图8所示的Δnc依赖性中，表示LP₁₁模式截止的折射率差Δnc大致为0.005。九种不同种类纤芯的情况下邻接的纤芯的第一包层彼此的折射率差δnc为折射率差Δnc的1/8，约为0.0006(≒0.005/8)。根据图15所示的纤芯间最大功率过渡率的特性，邻接的纤芯的第一包层彼此的折射率差δnc为0.0006时的纤芯间最大功率过渡率为－50dB以下。因此，通过图31所示的不同种类纤芯的配置，使配置有37根九种不同种类纤芯时的串扰充分变小。此外，图31的不同种类纤芯间基于图15的纤芯间距离16μm而设定为16μm。

在使用不具有低折射率部分的不同种类纤芯的情况下，与图24所示的例子的配置19根纤芯比较，能够以约2倍的高密度来配置。

该配置例中，相对于中心的纤芯而在双重的外周部分配置纤芯，使外侧的外周部分的纤芯的折射率比内侧的外周部分的纤芯的折射率大，从而能够减少聚合物护套所引起的吸收损失，另外，通过在放射方向上增大邻接的纤芯间的折射率差，能够减少光纤的弯曲所引起的纤芯间耦合。

此外，光纤内的纤芯的排列不限定于上述的各例的三角格子排列，也能够适用于矩形格子排列。

工业上的可利用性

本发明能够适用于相对折射率差Δ为1.10～1.3％左右的高折射率纤芯、相对折射率差Δ为0.3～0.4％左右的低折射率纤芯。

符号的说明

1—纤芯，2—纤芯部，3—包层部，4—第一包层，5—第二包层，6—低折射率部分，11、12、13—不同种类纤芯。

Claims (13)

1.一种多芯光纤，是将多根单一模式的纤芯容纳于一根光纤的多芯光纤，其特征在于，

上述多根纤芯具备传输常量不同的多种不同种类纤芯，

上述多种不同种类纤芯具有纤芯部和覆盖该纤芯部的外周的包层部，

上述不同种类纤芯的包层部具备双层包层构造，该双层包层构造是包围各纤芯部的外周的第一包层和位于上述第一包层的外侧的第二包层，

上述多种不同种类纤芯中，使在各纤芯部传输的基本模式的传输常量在不同种类纤芯间不同，

上述各纤芯部以及上述第一包层构成为，通过成为被封入上述各纤芯部以及上述第一包层的范围内且被限制了向上述第二包层渗出的光电磁场分布，来使各纤芯部的传输特性相同，

将上述第一包层的折射率作为参数，使在上述不同种类纤芯的各纤芯部传输的基本模式的传输常量不同，使上述多种不同种类纤芯间的传输常量不同，

在上述光电磁场分布中，上述纤芯部与上述第一包层之间的V值以及上述纤芯部内的折射率分布形状相同，

上述V值是由上述纤芯部的中心的折射率n₁、上述第一包层的折射率n₂、上述纤芯部与上述第一包层的相对折射率差Δ(＝(n₁ ²－n₂ ²)/2n₁ ²)以及上述纤芯部的半径a而通过(2π/λ)·a·n₁·(2Δ)^1/2决定的值。

2.根据权利要求1所述的多芯光纤，其特征在于，

上述包层部在上述第一包层内的范围、跨越上述第一包层和上述纤芯部范围、跨越上述第一包层和上述第二包层的范围、上述第二包层内的范围中的任一个范围内，至少具备一个具有比上述第二包层的折射率小的折射率的低折射率部分，从而抑制作为上述第一包层的导波模式的LP₁₁模式的存在。

3.根据权利要求2所述的多芯光纤，其特征在于，

上述低折射率部分是由设于上述包层部的上述任一个范围内的空穴构成的气孔，具有空气的折射率。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的多芯光纤，其特征在于，

将上述第二包层在各不同种类纤芯间设为通用包层，以该通用包层的折射率n₃为基准的与上述第一包层的折射率n₂的相对折射率差Δc(＝(n₂ ²－n₃ ²)/2n₂ ²)在各不同种类纤芯中为正或者负而不同。

5.根据权利要求1～3任一项中所述的多芯光纤，其特征在于，

第一包层的折射率在不同种类纤芯间不同。

6.根据权利要求1～3任一项中所述的多芯光纤，其特征在于，

在一根光纤容纳的多根纤芯包括各传输常量不同的不同种类纤芯、和传输常量相同的相同种类纤芯，

上述相同种类纤芯由在多种不同种类纤芯中传输常量相同的纤芯的组合所构成的多根纤芯形成。

7.根据权利要求1～3任一项中所述的多芯光纤，其特征在于，

在一根光纤容纳的多根纤芯仅具备各传输常量不同的不同种类纤芯，各不同种类纤芯的传输常量全部不同。

8.一种多芯光纤的纤芯的配置方法，是将多根单一模式的纤芯容纳于一根光纤的多芯光纤的纤芯的配置方法，其特征在于，

上述多根纤芯具备传输常量不同的多种不同种类纤芯，

上述多种不同种类纤芯具有纤芯部和覆盖该纤芯部的外周的包层部，

上述不同种类纤芯的包层部具备双层包层构造，该双层包层构造是包围各纤芯部的外周的第一包层和位于上述第一包层的外侧的第二包层，

上述不同种类纤芯中，使在各纤芯部传输的基本模式的传输常量在不同种类纤芯间不同，

上述各纤芯部以及上述第一包层构成为，通过成为被封入上述各纤芯部以及第一包层的范围内且限制了向上述第二包层的渗出的光电磁场分布，来使各纤芯部的传输特性相同，

在上述光电磁场分布中，上述纤芯部与上述第一包层之间的V值以及上述纤芯部内的折射率分布形状相同，

上述V值是由上述纤芯部与上述第一包层的相对折射率差Δ、上述纤芯部的半径a、上述纤芯部的中心的折射率n₁以及上述第一包层的折射率n₂而通过(2π/λ)·a·n₁·(2Δ)^1/2决定的，

将上述第一包层的折射率作为参数，使在上述不同种类纤芯的各纤芯部传输的基本模式的传输常量不同，使上述多种不同种类纤芯间的传输常量不同，

将上述多种不同种类纤芯内具有折射率最低的纤芯部的纤芯配置于光纤的中心附近，

基于该不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差将上述多种不同种类纤芯内两种不同种类纤芯的配对从光纤的中心附近朝向光纤的外周方向配置，

该两种不同种类纤芯的配对是各配对的不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差最小的配对以外的组合，或者是使各配对的不同种类纤芯的纤芯部的折射率的差最小的配对的个数最少的组合。

9.根据权利要求8所述的多芯光纤的纤芯的配置方法，其特征在于，

上述包层部在上述第一包层内的范围、跨越上述第一包层和上述纤芯部的范围、跨越上述第一包层和上述第二包层的范围、上述第二包层内的范围的任一个范围内，至少具备一个具有比上述第二包层的折射率小的折射率的低折射率部分，从而抑制作为上述第一包层的导波模式的LP₁₁模式的存在。

10.根据权利要求9所述的多芯光纤的纤芯的配置方法，其特征在于，

上述低折射率部分是由设于上述包层部内的上述任一个范围内的空穴构成的气孔，具有空气的折射率。

11.根据权利要求8～10任一项中所述的多芯光纤的纤芯的配置方法，其特征在于，

将上述第二包层在各不同种类纤芯间设为通用包层，以该通用包层的折射率为基准的与上述第一包层的折射率的相对折射率差(Δc)在各不同种类纤芯中为正或者负而不同。

12.根据权利要求8～10任一项中所述的多芯光纤的纤芯的配置方法，其特征在于，

上述第一包层的折射率在上述不同种类纤芯间不同。

13.根据权利要求8～10任一项中所述的多芯光纤的纤芯的配置方法，其特征在于，

各纤芯的配置是在光纤的剖面中相对于配置于最接近的周围的六个配置位置而等角度以及等距离的三角格子排列，

上述各不同种类纤芯的配对从光纤的中心附近朝向光纤的外周方向的配置在三角格子排列的情况下，是从光纤的中心附近朝向光纤的外周方向的放射方向的配置。