JP5224371B2

JP5224371B2 - マルチコア光ファイバ

Info

Publication number: JP5224371B2
Application number: JP2008331212A
Authority: JP
Inventors: 勝徳今村
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: US8457462B2; JP2010152163A; US20100290750A1; WO2010073822A1

Description

本発明は、複数のコア部を備えたマルチコア光ファイバに関するものである。

通信容量を飛躍的に拡大するための手段として、複数のコア部を備えたマルチコア光ファイバが開示されている。

マルチコア光ファイバの一種として、マルチコアホーリーファイバが開示されている（特許文献１参照）。ここで、ホーリーファイバとは、コア部と、コア部の外周に位置し、コア部の周囲に配置した複数の空孔を有するクラッド部とを備え、空孔によってクラッド部の平均屈折率を下げ、光の全反射の原理を利用してコア部に光を閉じ込めて伝搬させる光ファイバである（特許文献２参照）。ホーリーファイバは、空孔を用いて屈折率を制御することによって、全ての波長においてシングルモード伝送を実現するＥｎｄｌｅｓｓｌｙＳｉｎｇｌｅＭｏｄｅ（ＥＳＭ）特性や、短波長側での異常分散等の特異な特性を実現可能である。そして、マルチコアホーリーファイバは、複数のコア部を備えたホーリーファイバであり、上記ＥＳＭ特性等に加え、ＳＤＭ伝送をも実現可能であると考えられる。

特表２００８−５３４９９５号公報国際公開２００８／０９３８７０号パンフレット

上記のマルチコア光ファイバを他のマルチコア光ファイバや光学装置等と融着接続等によって接続する場合、マルチコア光ファイバの特定のコア部と、他のマルチコア光ファイバの特定のコア部や光学装置とを接続する必要がある。

しかしながら、マルチコア光ファイバにおいては、コア部間での光学特性の均一性の要求や、製造の容易性などの要求から、複数のコア部が中心軸に対称に配置されている場合がある。このように、複数のコア部が中心軸に対して対称的に配置されている場合、外観からでは特定のコア部を識別することが困難であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接続が容易なマルチコア光ファイバを提供することを目的とする。

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、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、前記クラッド部の外周は、長手方向に垂直な断面において、少なくとも一部に平坦部を有し、残部が円状であることを特徴とする。

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、前記クラッド部の外周は、４つの平坦部から構成される矩形状であることを特徴とする。

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、前記クラッド部の平坦部または矩形の一辺が、前記断面における前記コア部の配置の軸対称線に対して傾斜していることを特徴とする。

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、前記クラッド部は、前記各コア部の周囲に配置した複数の空孔を有し、該複数の空孔によって前記各コア部に光を閉じ込めるものであることを特徴とする。

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、前記クラッド部は、前記各コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記クラッド部と前記各コア部との屈折率差によって該各コア部に光を閉じ込めるものであることを特徴とする。

本発明によれば、特定のコア部の位置を容易に識別できるので、接続が容易なマルチコア光ファイバを実現できるという効果を奏する。

以下に、図面を参照して本発明に係る光伝送システム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、本明細書で特に定義しない用語については、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るマルチコアホーリーファイバ（マルチコアＨＦ）の模式的な断面図である。なお、図１に示す断面は、マルチコアＨＦ１ａの長手方向に垂直な断面である。図１に示すように、このマルチコアＨＦ１ａは、互いに離隔して配置されたコア部１１１〜１１７と、コア部１１１〜１１７の外周に位置するクラッド部１２ａとを備える。コア部１１１〜１１７とクラッド部１２ａとは、石英系ガラス、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。

コア部１１１は、クラッド部１２ａのほぼ中心部に配置されており、コア部１１２〜１１７は、コア部１１１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。また、クラッド部１２ａは、コア部１１１〜１１７の周囲に周期的に配置された複数の空孔１３を有する。また、空孔１３は、三角格子Ｌを形成するように配置されており、各コア部１１２〜１１７を囲むように正六角形状の層を形成している。また、このマルチコアＨＦ１ａにおいては、各コア部１１１〜１１７は少なくとも５層の空孔１３に囲まれており、各コア部１１１〜１１７の間には空孔１３がそれぞれ４個ずつ存在している。

このマルチコアＨＦ１ａは、空孔１３により、各コア部１１１〜１１７に光を閉じ込めて伝搬させるものである。空孔１３の直径をｄ［μｍ］、三角格子Ｌの格子定数をΛ［μｍ］は、特に限定されず、所望の光学特性に応じて適宜設定される。たとえば、ｄ／Λを０．３５〜０．６５、Λを１０μｍとすると、特許文献２に開示されるＨＦと同様に、各コア部１１１〜１１７について、少なくとも波長１２６０〜１６１０ｎｍにおいてＥＳＭ特性が実現される。また、波長１５５０ｎｍにおいて、有効コア断面積Ａｅｆｆが１１４．６μｍ²程度と大きくなるとともに直径２０ｍｍで曲げた場合の曲げ損失が１．６ｄＢ／ｍ程度と小さくなるので、光学非線形性が小さく、ケーブル化に適した光ファイバとなる。

ここで、クラッド部１２ａの外周は、その一部に平坦部１２ａａを有し、残部１２ａｂが円状となっている。

上記のように、このマルチコアＨＦ１ａは、コア部１１１がクラッド部１２ａのほぼ中心部に配置されており、コア部１１２〜１１７は、コア部１１１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ので、コア部１１１〜１１７の配置からだけでは、コア部１１２〜１１７のうちの特定のコア部の識別が困難である。しかしながら、このマルチコアＨＦ１は、クラッド部１２ａの外周の一部に平坦部１２ａａを有しているので、平坦部１２ａａの位置を基準として、特定のコア部の識別が容易となる。なお、この平坦部１２ａａの幅は特に限定されないが、たとえばマルチコアＨＦ１ａのクラッド１２部ａの外径が１２５μｍ程度である場合に、長手方向にわたって幅３０〜９０μｍで形成されているものとできる。

以上説明したように、このマルチコアＨＦ１ａは、クラッド部１２ａの外周の一部に平坦部１２ａａを有しているので、コア部１１２〜１１７のうち特定のコア部の識別が容易となるため、他のマルチコア光ファイバ等との接続が容易となる。

なお、たとえばこのマルチコアＨＦ１ａ同士を、融着接続、コネクタ接続、メカニカルスプライス接続等を用いて接続する場合には、たとえば以下の方法を用いる。すなわち、たとえば２つのマルチコアＨＦ１ａの端面同士を突き合わせた状態で、２つのマルチコアＨＦ１ａの端面間にミラーやプリズムを挿入する。そして、このミラーやプリズムによって外部から観察可能となった２つのマルチコアＨＦ１ａの各端面を観察しながら、２つのマルチコアＨＦ１ａの少なくとも一方を中心軸の回りに回転させて、平坦部１２ａａの位置を基準として、たとえばコア部１１６同士が接続するように回転位置を確定させる。その後２つのマルチコアＨＦ１ａの接続を行なう。

また、上記の接続方法において、一方のマルチコアＨＦ１ａの特定のコア部、たとえばコア部１１６に光を通し、他方のマルチコアＨＦ１ａの接続すべき端面とは反対側の端面において、コア部１１６に受光装置を接続し、受光装置の受光する光の強度をモニタしながら接続を行なってもよい。この場合、平坦部１２ａａは２つのマルチコアＨＦ１ａ同士の回転位置の粗調整に用い、光強度モニタによって上記回転位置の微調整を行うことによって、迅速且つ容易な粗調整と正確な微調整とを実現できる。

（変形例１）
つぎに、実施の形態１のマルチコアＨＦ１ａの変形例１〜４について説明する。図２は、変形例１に係るマルチコアＨＦ１ｂの模式的な断面図である。図２に示すように、このマルチコアＨＦ１ｂは、図１に示すマルチコアＨＦ１ａにおいて、クラッド部１２ａをクラッド部１２ｂに置き換えた構成を有している。このクラッド部１２ｂの外周は、３つの平坦部１２ｂａ、１２ｂｂ、１２ｂｃを有し、残部１２ｂｄ、１２ｂｅ、１２ｂｆが円状となっている。これらの平坦部１２ｂａ、１２ｂｂ、１２ｂｃは、それぞれコア部１１２、１１７の外側、コア部１１３、１１４の外側、コア部１１４、１１５の外側に位置している。その結果、このマルチコアＨＦ１ｂにおいては、この平坦部１２ｂａ、１２ｂｂ、１２ｂｃによって、たとえば、コア部１１５とコア部１１７とを容易に識別することができる。

すなわち、たとえば図１に示すマルチコアＨＦ１ａの場合は、これを切断した場合の一方の断面は図１に示すものとなるが、これに対向する他方の断面は図１に示すものとは鏡面対称となる。ここで、コア部１１１〜１１７は、たとえばコア部１１３とコア部１１６とを結んだ線に対して線対称に配置している。また、平坦部１２ａａは、この対称線に対して略垂直となっている。また、あるマルチコアＨＦ１ａの断面を見た場合に、それが図１に示すものなのか、それともこれに鏡面対称となっている断面であるのかは判別できない。その結果、コア部の配置および平坦部１２ａａからだけでは、コア部１１５とコア部１１７との位置が判別できない。

しかしながら、この変形例１に係るマルチコアＨＦ１ｂにおいては、図２に示す断面およびこれと対向する断面のいずれにおいても、たとえば平坦部１２ｂｂに近いほうがコア部１１５であると判別できる。したがって、このマルチコアＨＦ１ｂにおいては、コア部１１５とコア部１１７との位置をより確実に識別し、他のコア部の位置についてもより確実に識別することができ、接続が一層容易となる。

（変形例２）
図３は、変形例２に係るマルチコアＨＦ１ｃの模式的な断面図である。図３に示すように、このマルチコアＨＦ１ｃは、図１に示すマルチコアＨＦ１ａにおいて、クラッド部１２ａをクラッド部１２ｃに置き換え、さらに空孔群１３ａ〜１３ｄを追加した構成を有している。このクラッド部１２ｃは、４つの平坦部から構成される矩形状であり、そのサイズはたとえば１５０×１００μｍ〜６００×４００μｍである。また、空孔群１３ａ〜１３ｄは、それぞれ空孔１３と同様の空孔が空孔１３と同様に配列したものであり、空孔１３および空孔群１３ａ〜１３ｄが形成された領域はほぼ矩形状となっている。このようなマルチコアＨＦ１ｃにおいても、クラッド部１２ｃの外周のいずれかの平坦部を基準として、特定のコア部の識別が容易となる。

（変形例３）
図４は、変形例３に係るマルチコアＨＦ１ｄの模式的な断面図である。図４に示すように、このマルチコアＨＦ１ｄは、図１に示すマルチコアＨＦ１ａにおいて、クラッド部１２ａをクラッド部１２ｄに置き換えた構成を有している。このクラッド部１２ｄの外周は、平坦部１２ｄａを有し、残部１２ｄｂが円状となっている。

このマルチコアＨＦ１ｄは、マルチコアＨＦ１ａと同様に１つの平坦部１２ｄａを有するものであるが、たとえば、コア部１１５とコア部１１７とを容易に識別することができる。

すなわち、このマルチコアＨＦ１ｄにおいては、たとえばコア部１１１〜１１７の配置の対称線である、コア部１１３とコア部１１６とを結んだ線に対して、平坦部１２ｄａが傾斜している。したがって、図４に示す断面およびこれと対向する断面のいずれにおいても、たとえば平坦部１２ｄａが近づくように傾斜している側がコア部１１７であると判別できる。したがって、このマルチコアＨＦ１ｄにおいては、１つの平坦部１２ｄａだけから、コア部１１５とコア部１１７との位置をより確実に識別し、他のコア部の位置についてもより確実に識別することができ、接続が一層容易となる。

つぎに、上記実施の形態１およびその変形例１〜３に係るマルチコアＨＦ１ａ〜１ｄの製造方法について説明する。これらのマルチコアＨＦ１ａ〜１ｄは、公知のドリル法、ゾルゲル法、またはスタックアンドドロー法等を用いて製造できる。スタックアンドドロー法を用いる場合は、マルチコアＨＦ１ａ、１ｂ、１ｄの場合は、以下のようにする。たとえば円筒状の純石英系製ガラス管の外周の一部を切削して平坦部を形成したものの内側に、コア部となるべき中実の純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純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純石英系ガラス製ロッドを充填し、ガラス母材を作製する。その後、このガラス母材を線引きすれば、マルチコアＨＦ１ａ、１ｂ、１ｄを製造できる。なお、マルチコアＨＦ１ｃを製造する場合は、上記方法において、たとえば内外周が矩形状のガラス管を用いたり、円筒状のガラス管の内外周を切削して矩形状のガラス管を製造し、これを用いてもよい。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバは、コア部とクラッド部との間に屈折率差があり、こ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である。

図５は、本実施の形態２に係るマルチコア光ファイバの模式的な断面図である。図５に示すように、このマルチコア光ファイバ２は、互いに離隔して配置されたコア部２１１〜２１７と、コア部２１１〜２１７の外周に位置するクラッド部２２とを備える。コア部２１１は、クラッド部２２のほぼ中心部に配置されており、コア部２１２〜２１７は、コア部２１１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２１２〜２１７間の離隔距離や、コア部２１１〜２１７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２１１〜２１７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２２は、純石英ガラスからなる。その結果、クラッド部２２は、各コア部２１１〜２１７の屈折率よりも低い屈折率を有し、クラッド部２２に対する各コア部２１１〜２１７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２は、この屈折率差によって、各コア部２１１〜２１７に光を閉じ込めて伝搬させる。

さらに、このクラッド部２２の外周は、その一部に平坦部２２ａを有し、残部２２ｂが円状となっている。その結果、このマルチコア光ファイバ２においても、この平坦部２２ａの位置を基準として、特定のコア部の識別が容易となる。

このマルチコア光ファイバ２は、マルチコアＨＦ１ａ〜１ｄと同様に、公知のドリル法、ゾルゲル法、またはスタックアンドドロー法等を用いて製造できる。スタックアンドドロー法を用いる場合は、上記の製造方法において、純石英系ガラス製キャピラリを中実のガラスロッドに置き換えるとともに、コア部となるべきガラスロッドを所定量だけゲルマニウムを添加した石英系ガラス製のものとすればよい。

また、上記実施の形態２に係るマルチコア光ファイバ２において、平坦部を傾斜させたり、平坦部を複数設けたり、クラッド部の外周を矩形状にしたりしてもよい。

また、上記変形例２に係るマルチコアＨＦ１ｃにおいても、コア部の配置の対称線に対して、各平坦部を傾斜させてもよい。

また、上記実施の形態１、２またはその変形例は一例であって、コア部、コア部に光を閉じ込めるための空孔、およびマーカについて、その数、配置は特に限られない。

実施の形態１に係るマルチコアＨＦの模式的な断面図である。変形例１に係るマルチコアＨＦの模式的な断面図である。変形例２に係るマルチコアＨＦの模式的な断面図である。変形例３に係るマルチコアＨＦの模式的な断面図である。実施の形態２に係るマルチコアＨＦの模式的な断面図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄマルチコアＨＦ
１１１〜１１７、２１１〜２１７コア部
１２ａ〜１２ｄ、２２クラッド部
１２ａａ、１２ｂａ、１２ｂｂ、１２ｂｃ、１２ｄａ、２２ａ平坦部
１２ａｂ、１２ｂｄ、１２ｂｅ、１２ｂｆ、１２ｄｂ、２２ｂ残部
１３空孔
１３ａ〜１３ｄ空孔群
２マルチコア光ファイバ
Ｌ三角格子

Claims

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、
前記クラッド部の外周は、長手方向に垂直な断面において、少なくとも一部に平坦部を有し、残部が円状であり、前記クラッド部の平坦部は、前記断面における前記コア部の配置のいずれの対称線に対しても異なる角度で傾斜していることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
前記複数のコア部は、前記クラッド部のほぼ中心部に配置されている中心コア部と、前記中心コア部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６つのコア部とからな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。
前記クラッド部は、前記各コア部の周囲に配置した複数の空孔を有し、該複数の空孔によって前記各コア部に光を閉じ込めるものであ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光ファイバ。
前記クラッド部は、前記各コア部の屈折率よりも低い屈折率を有し、前記クラッド部と前記各コア部との屈折率差によって該各コア部に光を閉じ込めるものであ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光ファイバ。