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JP7316996B2 - マルチコアファイバ及びその製造方法、並びに光伝送システム及び光伝送方法 - Google Patents

マルチコアファイバ及びその製造方法、並びに光伝送システム及び光伝送方法 Download PDF

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Description

本発明は、マルチコアファイバ及びその製造方法、並びに光伝送システム及び光伝送方法に関する。
従来、マルチコアファイバにおいて、伝搬屈折率がそれぞれ異なる異種コア部を用いることによって空間多重数及び空間密度を増大させる検討が盛んに行われてきた(特許文献１、非特許文献１)。例えば、非特許文献１では、外径が２２８μｍのクラッド部の中に３０個のコア部を高密度に配置した結果が報告がされている。
国際公開第２０１３／０２７７７６号
Y. Amma et al.、 "High-density Multi-core Fiber with Heterogeneous Core Arrangement" OFC 2015、 paper Th4C.4、 (2015)
光ファイバに対しては、光の伝搬特性やその他の特性に関する標準規格が定められている。例えば、世界的に広く受け入れられている標準規格として、ＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）勧告による規格がある。
異種コア部を用いたマルチコアファイバ（以下、適宜、異種マルチコアファイバと記載する）についても、標準規格に適合することで汎用性が高まり、実使用上好ましい。しかし、従来、異種マルチコアファイバの標準規格への適合性については、必ずしも十分に検討されていなかった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、汎用性が高く、空間密度を増大できるマルチコアファイバ及びその製造方法、並びに光伝送システム及び光伝送方法を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るマルチコアファイバは、複数のコア部と、前記複数のコア部の外周に形成されたクラッド部と、を備え、前記複数のコア部のそれぞれは、光の伝搬特性に関する複数の標準規格のいずれか一つに適合する伝搬特性を有しており、前記複数のコア部のうち最も距離が近いコア部同士は、適合する標準規格が互いに異なることを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバは、前記複数の標準規格は、ＩＴＵ－ＴによるＧ．６５２規格、Ｇ．６５７Ａ規格及びＧ．６５４規格を含むことを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバは、前記最も距離が近いコア部同士は、一方のコア部がＧ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有し、他方のコア部がＧ．６５４規格に適合する伝搬特性を有することを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバは、前記伝搬特性は、カットオフ波長、モードフィールド径、マクロベンド損失及び波長分散特性の少なくとも一つであることを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバは、前記一方のコア部及び前記クラッド部と前記他方のコア部及び前記クラッド部とは、屈折率プロファイルを規定するパラメータが、コア径を除いて等しいことを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバは、前記屈折率プロファイルは、ステップ型又はトレンチ型であることを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバは、クラッド厚が３０μｍ～５０μｍの範囲にあることを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバは、前記最も距離が近いコア部同士の距離が１２．５μｍ～３２．５μｍの範囲にあることを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、光の伝搬特性に関する複数の標準規格のいずれか一つに適合する伝搬特性を有するコア部を作製するためのコア母材であって、適合する標準規格が互いに異なるコア母材を複数準備する準備工程と、前記複数のコア母材を用いて光ファイバ母材を作製する光ファイバ母材作製工程と、前記光ファイバ母材を線引きしてマルチコアファイバを作製するマルチコアファイバ作製工程と、を含むことを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記準備工程において、ＩＴＵ－ＴによるＧ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部を作製するための第１規格用コア母材を準備し、前記第１規格用コア母材を延伸することによって、ＩＴＵ－ＴによるＧ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部を作製するための第２規格用コア母材を準備することを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記光ファイバ母材作製工程において、ガラスロッドに、前記第１規格用コア母材の外径に応じた内径を有する第１空孔と、前記第２規格用コア母材の外径に応じた内径を有する第２空孔とを穿孔し、前記第１空孔に前記第１規格用コア母材を挿入し、前記第２空孔に前記第２規格用コア母材を挿入することを特徴とする。
本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記光ファイバ母材作製工程又は前記マルチコアファイバ作製工程において、前記ガラスロッドと前記第１規格用コア母材及び前記第２規格用コア母材とを加熱して一体化することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光伝送システムは、前記マルチコアファイバと、前記マルチコアファイバのコア部の少なくとも一つに信号光を入力する光送信装置と、前記マルチコアファイバを伝搬した前記信号光を受信する光受信装置と、を備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光伝送システムは、前記光送信装置は、Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部に、波長が１２６０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＣＷＤＭ信号光を入力し、Ｇ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部に、波長が１５３０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＤＷＤＭ信号光を入力することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光伝送システムは、前記光送信装置及び前記光受信装置は、双方向伝送が可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光伝送方法は、前記光伝送システムを用いた光伝送方法であって、Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部を用いて、波長が１２６０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＣＷＤＭ信号光によるＣＷＤＭ光伝送を行い、Ｇ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部を用いて、波長が１５３０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＤＷＤＭ信号光によるＤＷＤＭ光伝送を行うことを特徴とする。
本発明の一態様に係る光伝送方法は、前記光伝送システムを用いた光伝送方法であって、双方向光伝送を行うことを特徴とする。
本発明によれは、汎用性が高く、空間密度を増大できるマルチコアファイバを実現できるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバの模式的断面図である。 図２は、屈折率プロファイルの一例であるステップ型プロファイルを示す図である。 図３は、屈折率プロファイルの一例であるトレンチ型プロファイルを示す図である。 図４は、λｃｃと必要クラッド厚との関係を示す図である。 図５は、マルチコアファイバの外径（クラッド径）、クラッド厚、最小クラッド厚、及び最も近いコア部同士の距離を示す図である。 図６は、マルチコアファイバの製造フローの一例を示す図である。 図７は、コアコア母材の準備工程の一例を説明する図である。 図８は、光ファイバ母材作製工程の一例を説明する図である。 図９は、光ファイバ母材作製工程の一例を説明する図である。 図１０は、実施形態２に係るマルチコアファイバの模式的断面図である。 図１１は、実施形態３に係るマルチコアファイバの模式的断面図である。 図１２は、実施形態４に係る光伝送システムの模式的構成図である。 図１３は、実施形態５に係る光伝送システムの模式的構成図である。
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、本明細書においては、カットオフ波長とは、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５０．１で定義するケーブルカットオフ波長をいう。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。
本発明者は、異種マルチコアファイバの空間密度の増大と標準規格への適合性について鋭意検討した。その結果、ある一つの標準規格に適合する条件下において全ての異種コア部を設計すると、異種コア部間に十分な伝搬屈折率差を設けることができず、光のクロストークを許容量に収めようとすると、空間密度の増大に制約が掛かることを見出した。
そこで、本発明者は、鋭意検討の結果、複数のコア部のそれぞれを、光の伝搬特性に関する複数の標準規格のいずれか一つに適合する伝搬特性を有するものとするとともに、最も距離が近いコア部同士については適合する標準規格が互いに異なるものとすることに想到した。これによって、十分に伝搬屈折率差があり、かついずれも標準規格に適合する異種コア部を隣接させることができるので、汎用性が高く、空間密度を増大できるマルチコアファイバを実現できる。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な模式的断面図である。マルチコアファイバ１０は、複数、具体的には６個のコア部として、３個のコア部１１ａ、３個のコア部１１ｂを備えている。また、マルチコアファイバ１０は、コア部１１ａ、１１ｂの外周に形成されたクラッド部１２を備えている。
コア部１１ａ、１１ｂとクラッド部１２とは、いずれも石英系ガラスからなる。クラッド部１２は、コア部１１ａ、１１ｂの最大屈折率よりも低い屈折率を有する。例えば、コア部１１ａ、１１ｂは、屈折率を高めるドーパントであるゲルマニウム（Ｇｅ）などが添加された石英ガラスからなる。一方、クラッド部１２は、例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１１ａ、１１ｂは、クラッド部１２の中心軸の周りに交互に配置され、正六角形状を成している。この配置は、六方最密格子の中心以外の格子点にコア部を配置したものと言える。なお、このようにコア部１１ａ、１１ｂが六方最密格子に配置されていると、マルチコアファイバのコア部に対して光の入出力を行う光入力器・光出力器の一種であるファンイン・ファンアウトを製造しやすい。
この配置において、コア部１１ａに最も近いコア部は、隣接する２つのコア部１１ｂであり、コア部１１ｂに最も近いコア部は、隣接する２つのコア部１１ａである。これらの最も近いコア部同士の距離（ピッチ）はいずれもｄである。なお、コア部１１ａ同士のピッチ及びコア部１１ｂ同士のピッチは、いずれも√３×ｄである。
コア部１１ａ、１１ｂは、光の伝搬特性に関する複数の標準規格のいずれか一つに適合する伝搬特性を有している。具体的には、コア部１１ａは、Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有している。また、コア部１１ｂは、Ｇ．６５４規格に適合する伝搬特性を有している。
表１に示すように、Ｇ．６５２規格にはＧ．６５２Ａ規格とＧ．６５２Ｂ規格とがあり、Ｇ．６５７Ａ規格にはＧ．６５７Ａ１規格とＧ．６５２７Ａ２規格とがある。また、表２に示すように、Ｇ．６５４規格にはＧ．６５４Ａ規格とＧ．６５４Ｂ規格とＧ．６５４Ｃ規格とＧ．６５４Ｄ規格とがある。各規格においては、光の伝搬特性に関して規格が定められている。ここでは、光の伝搬特性とは、特定の波長（１３１０ｎｍ又は１５５０ｎｍ）におけるモードフィールド径（ＭＦＤ）、ケーブルカットオフ波長（λｃｃ）、マクロベンド損失、波長分散特性（特定の波長（１５５０ｎｍ）における波長分散、ゼロ分散波長、又はゼロ分散波長における分散スロープ）である。なお、マクロベンド損失は、特定の波長（１５５０ｎｍ又は１６２５ｎｍ）及び特定の曲げ半径（３０ｍｍ又は１０ｍｍ）において、特定のターン数だけ巻いたときの伝送損失の増加量、又は単位長さ当たりの伝送損失の増加量で規定される。なお、表２中、「Ａ／Ｃ」はＧ．６５４Ａ規格とＧ．６５４Ｃ規格とを示す。すなわち、Ｇ．６５４Ａ規格とＧ．６５４Ｃ規格とは表２に示す伝搬特性に関して共通した規格を定めている。
Figure 0007316996000001
Figure 0007316996000002
本実施形態１では、全てのコア部１１ａは、表１に示すＧ．６５２Ａ規格の伝搬特性に適合し、全てのコア部１１ｂは、表１に示すＧ．６５４Ａ規格の伝搬特性に適合している。これにより、各コア部１１ａ、１１ｂは標準規格に適用する汎用性が高いものとなる。さらに、最も距離が近いコア部１１ａ、１１ｂ同士については適合する標準規格が互いに異なる。これにより、コア部１１ａ、１１ｂの互いの屈折率プロファイルを異ならせることができる。その結果、コア部１１ａ、１１ｂ同士で十分に伝搬屈折率差を設けることができるので、ピッチを狭くして空間密度を増大できる。
コア部１１ａ、１１ｂ及びクラッド部１２は、これらの規格適合を実現するように屈折率プロファイルに設定されている。設定される屈折率プロファイルは特に限定されないが、例えばステップ型やトレンチ型が、従来よく使用されるものであり、製造性や設計性の観点から好ましい。
図２は、コア部の中心軸から半径方向におけるステップ型屈折率プロファイルを示す図である。図２において、プロファイルＰ１１がコア部１１ａ又はコア部１１ｂの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１２がクラッド部１２の屈折率プロファイルを示す。なお、屈折率プロファイルは、クラッド部１２に対する比屈折率差で示している。コア部１１ａ又はコア部１１ｂの直径(コア径)は２ａであり、クラッド部１２に対するコア部１１ａ又はコア部１１ｂの比屈折率差はΔ１である。ステップ型屈折率プロファイルを規定するパラメータ（以下、適宜プロファイルパラメータと記載する）は、ａ及びΔ１である。
なお、コア部１１ａ又はコア部１１ｂの屈折率プロファイルは、幾何学的に理想的な形状のステップ型である場合だけでなく、頂部の形状が平坦ではなく製造特性により凹凸が形成されたり、頂部から裾を引くような形状となっていたりする場合がある。この場合、製造設計上のコア径２ａの範囲内における、屈折率プロファイルの頂部の少なくとも一部（Δ１を決定する頂部の領域の平均値や最大値や最小値等）の値が、Δ１を決定する指標となる。以下のトレンチ型の場合のΔ１についても同様である。
図３は、コア部の中心軸から半径方向におけるトレンチ屈折率プロファイルを示す図である。図３において、プロファイルＰ２１がコア部１１ａ又はコア部１１ｂの屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ２２がクラッド部１２の屈折率プロファイルを示す。
プロファイルＰ２２が示すように、クラッド部１２は、それぞれプロファイルＰ２２ａ、Ｐ２２ｂ、Ｐ２２ｃを有する３つの領域を備える。プロファイルＰ２２ａは、コア部１１ａ又はコア部１１ｂの外周を囲む隣接領域の屈折率プロファイルであり、隣接領域は純石英ガラスからなる。プロファイルＰ２２ｂは、隣接領域の外周を囲むトレンチ層の屈折率プロファイルである。トレンチ層は、フッ素（Ｆ）などの屈折率を低くするドーパントが添加された領域である。プロファイルＰ２２ｃは、トレンチ層の外周を囲む基準屈折率領域の屈折率プロファイルである。基準屈折率領域は純石英ガラスからなる。
コア部１１ａ又はコア部１１ｂのコア径は２ａであり、隣接領域に対するコア部１１ａ又はコア部１１ｂの比屈折率差はΔ１である。基準屈折率領域に対する隣接領域の比屈折率差はΔ２であり、本実施形態では０％である。基準屈折率領域に対するトレンチ層の比屈折率差はΔ３である。また、隣接領域の外径すなわちトレンチ層の内径は２ｂであり、トレンチ層の外径は２ｃである。このように、トレンチ型屈折率プロファイルのプロファイルパラメータは、ａ、ｂ、ｃ、Δ１及びΔ３である。なお、ａ＝ｂの場合、隣接領域が無くなり、いわゆるＷ型の屈折率プロファイルとなるが、本明細書ではＷ型もトレンチ型の一種に含まれるものとする。
つぎに、マルチコアファイバ１０における好適な構造パラメータについて説明する。まず、マルチコアファイバ１０のクラッド部１２の外径（クラッド径）については、１２５μｍであることが好ましい。１２５μｍであれば、汎用性が高く、他の光学要素、例えば他のマルチコアファイバ１０や光学部品等との接続の際に新たな接続治具を準備する等の煩雑さを抑制できる。
つづいて、マルチコアファイバ１０における好適なクラッド厚について説明する。クラッド厚とは、コア部１１ａ、１１ｂのそれぞれを囲むクラッド部１２の厚さである。コア部１１ａ、１１ｂはクラッド部１２の中心に対して偏心しているため、クラッド厚は方向によって変化する。そこで、図１において距離ｔで示すように、コア部１１ｂの外周面からクラッド部１２の外周面までの最短距離を最小クラッド厚とする。コア部１１ａに対しても同様に最小クラッド厚を規定する。
最小クラッド厚は、コア部におけるカットオフ波長に影響を与える。そこで、コア部がクラッド部の中心に配置されたシングルコアファイバにおいて、Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する或る屈折率プロファイル(ステップ型及びトレンチ型)を基準として、コア径２ａを様々な変化させた場合に、カットオフ波長λｃｃと、そのカットオフ波長を実現するために必要な最小クラッド厚（必要クラッド厚）をシミュレーション計算した。
図４は、λｃｃと必要クラッド厚との関係を示す図である。ステップ型及びトレンチ型のいずれにおいても、λｃｃが大きくなるにつれて必要クラッド厚は小さくなることが解った。また、図４から、マルチコアファイバ１０の必要クラッド厚は３０μｍ以上であることが好ましい。
一方、マルチコアファイバ１０のクラッド径を１２５μｍとする観点からは、クラッド厚は５０μｍ以下が好ましいので、クラッド厚は３０μｍ～５０μｍの範囲にあることが好ましい。図５は、マルチコアファイバ１０の外径（クラッド径）、クラッド厚、最小クラッド厚、及び最も近いコア部同士の距離（ピッチ）ｄを示す図である。マルチコアファイバ１０において、最小クラッド厚を５０μｍとした場合、最も距離が近いコア部１１ａ、１１ｂ同士の距離ｄを１２．５μｍにすれば、最も近いコア部間の光のクロストークを、長さ１００ｍ当たり－３０ｄＢ以下にしながら、クラッド径を１２５μｍとできる。また、最小クラッド厚を３０μｍとした場合、距離ｄを３２．５μｍにすれば、当該クロストークを長さ１００ｍ当たり－３０ｄＢ以下にしながら、クラッド径を１２５μｍとできる。したがって、距離ｄは１２．５μｍ～３２．５μｍの範囲にあることが好ましい。
つづいて、マルチコアファイバ１０における好適な屈折率プロファイルの具体例について説明する。表３は、Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合するプロファイルパラメータ及び伝搬屈折率を示す。なお、伝搬屈折率は、プロファイルパラメータを用いてシミュレーション計算により得られたものである。また、トレンチ型のパラメータであるｂ、ｃについては、ａで規格化したｂ／ａ、ｂ／ｃとして表している。
また、表４は、表３に示すパラメータを用いてシミュレーション計算により得られた光の伝搬特性、並びにＧ．６５２Ａ規格及びＧ．６５７Ａ２規格を示す。なお、最小クラッド厚における（≦５０μｍ）は、クラッド径を１２５μｍとするために好適な最小クラッド厚の範囲を示す。表４に示すように、ステップ型によってＧ．６５２Ａ規格に適合する伝搬特性と４０μｍの最小クラッド厚とが得られた。また、トレンチ型によってＧ．６５７Ａ２規格に適合する伝搬特性と３９μｍの最小クラッド厚とが得られた。ここで、最小クラッド厚は、一般的に、コア部をＧ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合させることが制限要因になり、特にカットオフ波長が制限要因となる。そこで、表４のようにカットオフ波長をできるだけ上限値に近い値に設定すると、最小クラッド厚を小さくできるので好ましい。なお、表中の「Ｅ」は１０のべき乗を表し、例えば５．３Ｅ－３は５．３×１０－３を意味している。以降の表においても同様である。
Figure 0007316996000003
Figure 0007316996000004
表５は、Ｇ．６５４規格に適合するプロファイルパラメータ及び伝搬屈折率を示す。また、表６は、表５に示すパラメータを用いてシミュレーション計算により得られた光の伝搬特性、並びにＧ．６５４Ａ／Ｃ、Ｇ．６５４Ｂ及びＧ．６５４Ｄ規格の各規格を示す。表６に示すように、ステップ型によってＧ．６５４Ｂ規格に適合する伝搬特性と３７μｍのクラッド厚とが得られた。また、トレンチ型によってＧ．６５４Ａ／Ｃ及びＧ．６５４Ｂ規格に適合する伝搬特性と３３μｍのクラッド厚とが得られた。
Figure 0007316996000005
Figure 0007316996000006
したがって、コア部１１ａに、表３のいずれかの屈折率プロファイルを適用し、コア部１１ｂに、表５のいずれかの屈折率プロファイルを適用することによって、マルチコアファイバ１０を実現することができる。このようにして実現されたマルチコアファイバ１０のコア部１１ａ、１１ｂの伝搬屈折率の差は、両方ともステップ型とした場合は０．０００４８であり、両方ともトレンチ型とした場合は０．０００５６であり、異種コア部としては十分に大きい値である。
ところで、表３と表５とに示すプロファイルパラメータを比較すると、ステップ型についてΔ１はいずれも０．３７％で同じ値であり、２ａはそれぞれ９．０μｍ、１０．５μｍで互いに異なる値である。同様に、トレンチ型についてΔ１、Δ３、ｂ／ａ及びｃ／ａは同じ値であって、それぞれ０．３６％、－０．６０％、３、及び４であり、２ａはそれぞれ８．０μｍ、９．５μｍで互いに異なる値である。
このことは、屈折率プロファイルの型が同じである場合、Ｇ．６５４規格に適合するプロファイルパラメータ及びＧ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合するプロファイルパラメータは、コア径を除いて相互に等しくすることで実現できることを意味する。したがって、マルチコアファイバ１０を製造する際には、まず一方の規格に適合するコア部を作製するためのコア母材を準備し、このコア母材を延伸するなどしてコア径を変更して他方の規格に適合するコア部を作製するためのコア母材を準備することができるので、製造性が向上する。これについては後に詳述する。
（製造方法）
つぎに、マルチコアファイバ１０の製造方法の一例について、図６の製造フローを参照して説明する。はじめに、ステップＳ１０１において、３本の第１規格用コア母材を準備する。このコア母材は、Ｇ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部を作製するためのコア母材であって、コア部とクラッド部とを備えている。
つづいて、ステップＳ１０２において、３本の第２規格用コア母材を準備する。このコア母材は、Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部を作製するためのコア母材であって、コア部とクラッド部とを備えている。これら第１及び第２規格用コア母材は、公知のＶＡＤ（Vapor Axial Deposition）法やＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法を組み合わせて作製できる。
つづいて、ステップＳ１０３において、３本の第１規格用コア母材と３本の第２規格用コア母材を用いて光ファイバ母材を作製する。光ファイバ母材は、公知のスタックアンドドロー法や穿孔法を用いて作製できる。
つづいて、ステップＳ１０４において、光ファイバ母材を線引きしてマルチコアファイバ１０を作製する。これにより、マルチコアファイバ１０を製造することができる。
ところで、上述したように、屈折率プロファイルの型が同じである場合、Ｇ．６５４規格に適合するプロファイルパラメータ及びＧ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合するプロファイルパラメータは、コア径を除いて相互に等しくすることで実現できる。そこで、上記ステップＳ１０１、Ｓ１０２のコア母材の準備工程は、図７に一例を示すように行うことができる。
すなわち、まず第１規格用コア母材として、コア部２１とクラッド部２２とを備える第１規格用コア母材２０を６本作製する。つづいて、３本の第１規格用コア母材２０はそのままとし、他の３本の第１規格用コア母材２０を、火炎や電気炉を用いて加熱延伸し、コア部３１とクラッド部３２とを備える第２規格用コア母材３０を作製する。このとき、例えばトレンチ型の場合には、第１規格用コア母材２０を加熱延伸すると、Δ１、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ａの値を維持しながら、コア径のみを変更することができるので、第１規格用コア母材２０の加熱延伸により第２規格用コア母材３０を作製できるのである。これにより、異なる規格に適合するコア母材の製造を独立に行うのではなく、その製造工程の一部を共通化できるので、製造性が向上する。
つづいて、図７のように準備した第１規格用コア母材２０、第２規格用コア母材３０を用いた光ファイバ母材の作製工程の一例について説明する。
まず、図８に示すように、純石英ガラスからなる円柱状のガラスロッド４０に、その中心軸に平行に３個の第１空孔４１、３個の第２空孔４２を穿孔する。第１空孔４１は、第１規格用コア母材２０の外径に応じた内径を有している。第２空孔４２は、第２規格用コア母材３０の外径に応じた内径を有しているものであり、第１空孔４１に比して内径が小さい。第１空孔４１、第２空孔４２は、マルチコアファイバ１０におけるコア部１１ａ、１１ｂの配列となるように、正六角形状に配列する。
つづいて、図９に示すように、第１規格用コア母材２０、第２規格用コア母材３０をそれぞれガラスロッド４０の第１空孔４１、第２空孔４２に挿入する。そして、ガラスロッド４０と第１規格用コア母材２０及び第２規格用コア母材３０とを加熱して一体化し、光ファイバ母材を作製する。このように作製した光ファイバ母材を線引きすることによってマルチコアファイバ１０を製造できる。
なお、ガラスロッド４０と第１規格用コア母材２０及び第２規格用コア母材３０との加熱一体化は、必ずしも光ファイバ母材作製工程において行わなくてもよく、マルチコアファイバ作製工程における線引き時の加熱により行ってもよい。
（実施形態２）
図１０は、実施形態２に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な模式的断面図である。マルチコアファイバ１０Ａは、複数、具体的には８個のコア部として、４個のコア部１１ａ、４個のコア部１１ｂを備えている。また、マルチコアファイバ１０Ａは、コア部１１ａ、１１ｂの外周に形成されたクラッド部１２を備えている。
コア部１１ａ、１１ａとクラッド部１２との構成材料、屈折率プロフィル及び伝搬特性の適合規格については、マルチコアファイバ１０における対応する要素を同じであるので、説明を省略する。
コア部１１ａ、１１ｂは、交互に円環状に配列している。また、コア部１１ａ、１１ｂは、正八角形状に配列しているとも言える。その結果、コア部１１ａに最も距離が近いコア部はコア部１１ｂであり、コア部１１ｂに最も距離が近いコア部はコア部１１ａである。このように、マルチコアファイバ１０Ａは、最も距離が近いコア部同士の適合する標準規格が互いに異なることによって、マルチコアファイバ１０と同様に汎用性が高く、狭ピッチ化が可能であり、空間密度を増大できる。
（実施形態３）
図１１は、実施形態３に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な模式的断面図である。マルチコアファイバ１０Ｂは、複数、具体的には９個のコア部として、５個のコア部１１ａ、４個のコア部１１ｂを備えている。また、マルチコアファイバ１０Ｂの状態は、コア部１１ａ、１１ｂの外周に形成されたクラッド部１２を備えている。
コア部１１ａ、１１ｂとクラッド部１２との構成材料、屈折率プロフィル及び伝搬特性の適合規格については、マルチコアファイバ１０における対応する要素を同じであるので、説明を省略する。
コア部１１ａ、１１ｂは、交互に正方格子状に配列している。その結果、コア部１１ａに最も距離が近いコア部はコア部１１ｂであり、コア部１１ｂに最も距離が近いコア部はコア部１１ａである。このように、マルチコアファイバ１０Ｂは、最も距離が近いコア部同士の適合する標準規格が互いに異なることによって、マルチコアファイバ１０と同様に汎用性が高く、狭ピッチ化が可能であり、空間密度を増大できる。
さらには、本発明に係るマルチコアファイバにおけるコア部の配列は、最も距離が近いコア部同士の適合する標準規格が互いに異なるような配列であれば、上記の三角格子状、円環状、正方格子状に限らず、様々な配列とできる。
（実施形態４）
図１２は、実施形態４に係る光伝送システムの模式的構成図である。この光伝送システム１００は、光送信装置１１０と、光受信装置１２０と、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０とを備えている。
光送信装置１１０は、半導体レーザなどの光源を有する６個の光送信器と、光入力器とを備えている。光送信器は、使用波長帯に含まれる波長を有し、かつ変調信号にて変調された信号光をそれぞれ出力する。使用波長帯は、光ファイバ通信にて使用される波長帯であり、特に限定はされない。
光入力器は、公知のファンインを含んで構成されており、光送信器から出力された６個の信号光のそれぞれを、マルチコアファイバ１０のコア部１１ａ、１１ｂのそれぞれに入力する。これにより、コア部１１ａ、１１ｂは、６個の信号光を伝搬する。
光受信装置１２０は、フォトダイオードなどの受光素子を有する６個の光受信器と、光出力器とを備えている。
光出力器は、公知のファンアウトを含んで構成されており、コア部１１ａ、１１ｂが伝送した６個の信号光を取り出して出力する。光受信器は、それぞれ、出力された信号光のそれぞれを受信し、信号光に含まれる変調信号を復調する。
この光伝送システム１００は、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０を光伝送ファイバとして用いているので、高い汎用性や、空間密度を増大の効果を享受できる。
また、この光伝送システム１００を用いて様々な光伝送方法を実施することができる。
例えば、この光伝送システム１００を用いて、ＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）光伝送とＤＷＤＭ（Dense WDM）光伝送とを同時に行うことができる。ここで、ＣＷＤＭ光伝送とは、波長が１２６０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＣＷＤＭ信号を用いた光伝送である。ＣＷＤＭ信号光は、例えば１２７１ｎｍから１６１１ｎｍまでの波長帯において、２０ｎｍ間隔で信号光を配列したものである。ＤＷＤＭ光伝送とは、波長が１５３０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＤＷＤＭ信号を用いた光伝送である。ＤＷＤＭ信号光は、例えば約１５３０ｎｍから約１６２４ｎｍまでの波長帯において、１００ＧＨｚや２００ＧＨｚ等の間隔で信号光を配列したものである。
この場合、光送信装置１１０は、マルチコアファイバ１０に対して、コア部１１ａにＣＷＤＭ信号光を入力する。また、光送信装置１１０は、コア部１１ｂにＤＷＤＭ信号光を入力する。Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部１１ａはＣＷＤＭ信号光をシングルモードで伝搬でき、Ｇ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部１１ｂはＤＷＤＭ信号光をシングルモードで伝搬できる。また、最も距離が近いコア部１１ａとコア部１１ｂとで伝送するＷＤＭ信号の波長帯が異なるので、ＷＤＭ信号間の干渉を抑制することができる。
（実施形態５）
図１３は、実施形態５に係る光伝送システムの模式的構成図である。この光伝送システム２００は、光送受信装置２１０と、光送受信装置２２０と、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０とを備えている。
光送受信装置２１０、２２０は、双方向伝送を実現できるように構成されている。光送受信装置２１０、２２０は、いずれも、６個の光送信器と、６個の光受信器と、光入出力器とを備えている。光送信器は、使用波長帯に含まれる波長を有し、かつ変調信号にて変調された信号光をそれぞれ出力する。使用波長帯は、光ファイバ通信にて使用される波長帯であり、特に限定はされない。
光入出力器は、公知のファンインと光合分波器とを備える。このファンインは、ファンアウトとしても機能する。
光送受信装置２１０、２２０のそれぞれにおいて、光入出力器は、光送信器から出力された６個の信号光のそれぞれを、マルチコアファイバ１０のコア部１１ａ、１１ｂのそれぞれに入力する。これにより、コア部１１ａ、１１ｂは、６個の信号光を伝搬する。一方、光送受信装置２１０、２２０のそれぞれにおいて、光入出力器は、他方の光送受信装置からコア部１１ａ、１１ｂを介して伝送してきた６個の信号光を光合分波器によって取り出して出力する。光受信器は、それぞれ、出力された信号光のそれぞれを受信し、信号光に含まれる変調信号を復調する。
この光伝送システム２００は、双方向光伝送を実現できるとともに、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０を光伝送ファイバとして用いているので、高い汎用性や、空間密度を増大の効果を享受できる。また、最も距離が近いコア部１１ａとコア部１１ｂとで光伝送の方向を変えることで、双方向伝送間の信号光の干渉を抑制することができる。
なお、上記実施形態に係る光伝送システムでは、マルチコアファイバ１０のコア部１１ａ、１１ｂの全てを用いて光伝送を行っているが、コア部１１ａ、１１ｂの少なくとも一つを用いて光伝送を行ってもよい。
また、上記実施形態に係るマルチコアファイバに対して、コア部を識別するための公知のマーカを設けてもよい。このようなマーカは、例えばクラッド部内に、クラッド部とは屈折率が異なる領域を設けることによって実現できる。
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した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。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
以上のように、本発明に係るマルチコアファイバ及びその製造方法、並びに光伝送システム及び光伝送方法は、複数の異種コア部を用いたマルチコアファイバに有用である。
１０、１０Ａ、１０Ｂ マルチコアファイバ
１１ａ、１１ｂ コア部
１２ クラッド部
１００、２００ 光伝送システム
１１０ 光送信装置
１２０ 光受信装置
２１０、２２０ 光送受信装置

Claims (12)

  1. 複数のコア部と、
    前記複数のコア部の外周に形成されたクラッド部と、
    を備え、
    前記複数のコア部のそれぞれは、光の伝搬特性に関する複数の標準規格のいずれか一つに適合する伝搬特性を有しており、
    前記複数のコア部のうち最も距離が近いコア部同士は、適合する標準規格が互いに異なり、
    前記複数のコア部は最も距離が近い少なくとも２つのコア部を有し、
    前記最も距離が近いコア部同士は、一方のコア部がＧ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有し、他方のコア部がＧ．６５４規格に適合する伝搬特性を有し、
    前記伝搬特性は、カットオフ波長、モードフィールド径、およびマクロベンド損失である
    ことを特徴とするマルチコアファイバ。
  2. 前記一方のコア部及び前記クラッド部と前記他方のコア部及び前記クラッド部とは、ステップ型又はトレンチ型の屈折率プロファイルであって、前記屈折率プロファイルを規定するパラメータが、前記ステップ型では前記コア部の比屈折率差をΔ１、前記コア部の直径を２ａとし、前記トレンチ型では前記コア部の比屈折率差をΔ１、前記クラッド部のトレンチ層の比屈折率差をΔ３、前記コア部の直径を２ａ、前記トレンチ層の内径を２ｂ、前記トレンチ層の外径を２ｃとし、コア径を除いて、ステップ型同士では前記Δ１が等しく、トレンチ型同士では前記Δ１、前記Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ａが等しい
    ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ。
  3. 最小クラッド厚が３０μｍ～５０μｍの範囲にある
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコアファイバ。
  4. 前記最も距離が近いコア部同士の距離が１２．５μｍ～３２．５μｍの範囲にある
    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ファイバ。
  5. 光の伝搬特性に関する複数の標準規格のいずれか一つに適合する伝搬特性を有するコア部を作製するためのコア母材であって、適合する標準規格が互いに異なるコア母材を複数準備する準備工程と、
    前記複数のコア母材を用いて光ファイバ母材を作製する光ファイバ母材作製工程と、
    前記光ファイバ母材を線引きしてマルチコアファイバを作製するマルチコアファイバ作製工程と、を含み、
    前記準備工程において、ＩＴＵ－ＴによるＧ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部を作製するための第１規格用コア母材を準備し、前記第１規格用コア母材を延伸することによって、ＩＴＵ－ＴによるＧ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部を作製するための第２規格用コア母材を準備し、
    前記ＩＴＵ－ＴによるＧ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部および前記ＩＴＵ－ＴによるＧ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部はステップ型又はトレンチ型の屈折率プロファイルであって、前記屈折率プロファイルを規定するパラメータが、前記ステップ型では前記コア部の比屈折率差をΔ１、前記コア部の直径を２ａとし、前記トレンチ型では前記コア部の比屈折率差をΔ１、クラッド部のトレンチ層の比屈折率差をΔ３、前記コア部の直径を２ａ、前記トレンチ層の内径を２ｂ、前記トレンチ層の外径を２ｃとし、コア径を除いて、ステップ型同士では前記Δ１が等しく、トレンチ型同士では前記Δ１、ｂ／ａ、ｃ／ａが等しい
    ことを特徴とするマルチコアファイバの製造方法。
  6. 前記光ファイバ母材作製工程において、ガラスロッドに、前記第１規格用コア母材の外径に応じた内径を有する第１空孔と、前記第２規格用コア母材の外径に応じた内径を有する第２空孔とを穿孔し、前記第１空孔に前記第１規格用コア母材を挿入し、前記第２空孔に前記第２規格用コア母材を挿入する
    ことを特徴とする請求項５に記載のマルチコアファイバの製造方法。
  7. 前記光ファイバ母材作製工程又は前記マルチコアファイバ作製工程において、前記ガラスロッドと前記第１規格用コア母材及び前記第２規格用コア母材とを加熱して一体化する
    ことを特徴とする請求項６に記載のマルチコアファイバの製造方法。
  8. 請求項１～４のいずれか一つに記載のマルチコアファイバと、
    前記マルチコアファイバのコア部の少なくとも一つに信号光を入力する光送信装置と、
    前記マルチコアファイバを伝搬した前記信号光を受信する光受信装置と、を備える
    ことを特徴とする光伝送システム。
  9. 前記光送信装置は、Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部に、波長が１２６０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＣＷＤＭ信号光を入力し、Ｇ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部に、波長が１５３０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＤＷＤＭ信号光を入力する
    ことを特徴とする請求項８に記載の光伝送システム。
  10. 前記光送信装置及び前記光受信装置は、双方向伝送が可能に構成されている
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の光伝送システム。
  11. 請求項８に記載の光伝送システムを用いた光伝送方法であって、
    Ｇ．６５２規格又はＧ．６５７Ａ規格に適合する伝搬特性を有するコア部を用いて、波長が１２６０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＣＷＤＭ信号光によるＣＷＤＭ光伝送を行い、Ｇ．６５４規格に適合する伝搬特性を有するコア部を用いて、波長が１５３０ｎｍ以上の複数の信号光を波長多重したＤＷＤＭ信号光によるＤＷＤＭ光伝送を行う
    ことを特徴とする光伝送方法。
  12. 請求項８又は９に記載の光伝送システムを用いた光伝送方法であって、
    双方向光伝送を行う
    ことを特徴とする光伝送方法。
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