特許 6722368 マルチコア光ファイバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6722368

(24)【登録日】2020年6月23日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】マルチコア光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/02 20060101AFI20200706BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/02 461

   G02B6/02 416

【請求項の数】7

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2020-26436(P2020-26436)

(22)【出願日】2020年2月19日

(62)【分割の表示】特願2019-541364(P2019-541364)の分割

【原出願日】2019年7月17日

(65)【公開番号】特開2020-101817(P2020-101817A)

(43)【公開日】2020年7月2日

【審査請求日】2020年2月20日

(31)【優先権主張番号】特願2018-134486(P2018-134486)

(32)【優先日】2018年7月17日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100143764

【弁理士】

【氏名又は名称】森村 靖男

(74)【代理人】

【識別番号】100129296

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 博昭

(72)【発明者】

【氏名】松下 信吾

(72)【発明者】

【氏名】小田 拓弥

【審査官】 井部 紗代子

(56)【参考文献】

【文献】 特許第６３６０９２９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１８−１３２４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０１９５８５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０３７０７０４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／０２ − ６／１０

Ｇ０２Ｂ ６／４４

Ｇ０１Ｂ１１／００ −１１／３０

Ｇ０１Ｄ ５／２６ − ５／３８

Ｇ０１Ｊ １／００ − １／６０

Ｇ０１Ｊ１１／００

Ｇ０１Ｋ １／００ −１９／００

Ｇ０１Ｌ １／００ − １／２６

Ｇ０１Ｌ ７／００ −２７／０２

Ｇ０１Ｍ１１／００ −１１／０８

Ｇ０１Ｎ２１／００ −２１／０１

Ｇ０１Ｎ２１／１７ −２１／６１

Ｇ０１Ｒ３１／０８ −３１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クラッドの中心に形成された中心コアと、当該中心コアの周囲を螺旋状に巻回する少なくとも１つの外周コアとを備え、
前記中心コアと前記外周コアとの距離ｄの平均をｄ_aveとし、単位長さ当たりの前記外周コアの螺旋回数をｆ_wとする場合に、前記中心コアの実効屈折率ｎ_e1と前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveとは、下記式（１）を満たす、
ことを特徴とするマルチコア光ファイバ。

ただし、それぞれの前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の全てが下記の式を満たす場合を除く。

【請求項2】

前記中心コアのコア径Ｄ₁が４．６６μｍ以上４．８９μｍ以下であり、前記中心コアと前記外周コアとの距離ｄの平均ｄ_aveが３３μｍ以上３７μｍ以下であり、前記外周コアの螺旋回数ｆ_wが４５回／ｍ以上５５回／ｍ以下である場合に、下記式
δＤ₂＝｛（Ｄ_2ave−Ｄ₁）／Ｄ₁｝×１００
で表されるδＤ₂が、−２．１９％以上０．５２％以下である
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。
ただし、上記式において、Ｄ_2aveは前記外周コアのコア径Ｄ₂の平均を表す。

【請求項3】

クラッドの中心に形成された中心コアと、当該中心コアの周囲を螺旋状に巻回する少なくとも１つの外周コアとを備え、
前記中心コアと前記外周コアとの距離ｄの平均をｄ_aveとし、単位長さ当たりの前記外周コアの螺旋回数をｆ_wとする場合に、前記中心コアの実効屈折率ｎ_e1と前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveとは、下記式（１）を満たし、

前記中心コアのコア径Ｄ₁が４．６６μｍ以上４．８９μｍ以下であり、前記中心コアと前記外周コアとの距離ｄの平均ｄ_aveが３３μｍ以上３７μｍ以下であり、前記外周コアの螺旋回数ｆ_wが４５回／ｍ以上５５回／ｍ以下である場合に、下記式
δＤ₂＝｛（Ｄ_2ave−Ｄ₁）／Ｄ₁｝×１００
で表されるδＤ₂が、−２．１９％以上０．５２％以下である
ことを特徴とするマルチコア光ファイバ。
ただし、上記式において、Ｄ_2aveは前記外周コアのコア径Ｄ₂の平均を表す。

【請求項4】

前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveは、前記中心コアの光路長と前記外周コアの光路長の平均との比率に合うように、前記中心コアの実効屈折率ｎ_e1よりも低くされる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項5】

前記中心コアの実効屈折率ｎ_e1と前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveの比率は、下記式を満たす
ことを特徴とする請求項１から４のいずか１項に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項6】

前記中心コア及び前記外周コアには、同じ濃度のゲルマニウムが第１添加剤として添加され、前記外周コアには、屈折率を低下させる作用を有する第２添加剤が添加される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項7】

前記中心コア及び前記外周コアには、それぞれの長手方向の少なくとも一部の領域にＦＢＧが形成されている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチコア光ファイバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチコア光ファイバに関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバセンサは、光ファイバをセンサとして用いて、応力、歪、温度等の各種物理量を測定するものである。この光ファイバセンサとして、光ファイバの一端から光を入射させ、光ファイバの他端から出射される透過光や散乱光を受光して得られる結果、または、光ファイバの一端から出射される反射光や散乱光を受光して得られる結果に基づいて、上記の各種物理量を測定するものが知られている。このような光ファイバセンサの代表的なものとして、ＦＢＧ型の光ファイバセンサ、散乱光型の光ファイバセンサ等が挙げられる。

【0003】

ＦＢＧ型の光ファイバセンサは、光ファイバのコアにＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）が形成されたものであり、ＦＢＧの反射特性が周囲環境に応じて変化するという性質を利用して、光ファイバの長手方向における各種物理量の分布を測定する。尚、ＦＢＧ型の光ファイバセンサは、例えばＯＦＤＲ（Optical Frequency Domain Reflectometry：光周波数領域反射測定法）で用いられる。散乱光型の光ファイバセンサは、ＦＢＧ等が形成されていない光ファイバをセンサとして用いるものであり、光ファイバ内で生ずるレイリー散乱光等の散乱光が周囲環境に応じて変化するという性質を利用して、光ファイバの長手方向における各種物理量の分布を測定する。

【0004】

下記特許文献１，２には、ＦＢＧ型の光ファイバセンサを用いてＯＦＤＲにより、例えば構造物に生ずる歪みを計測する技術が開示されている。また、以下の特許文献３〜６及び非特許文献１，２には、複数のコアを有するマルチコア光ファイバにＦＢＧが形成された光ファイバセンサが開示されている。例えば、以下の非特許文献２では、ＯＦＤＲにより光ファイバセンサの形状を測定している。

【0005】

ここで、上記のマルチコア光ファイバは、例えば、光ファイバの中心に形成されたコア（中心コア）と、その中心コアの周囲を螺旋状に巻回する複数のコア（外周コア）とを備える。このマルチコア光ファイバにおいて、外周コアは、中心コアを基準として、互いに例えば１２０°の間隔で形成されている。以下の特許文献３〜６及び非特許文献１，２には、このようなマルチコア光ファイバのコアの各々にＦＢＧが形成されることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５２３２９８２号公報

【特許文献2】特許第５４１３９３１号公報

【特許文献3】米国特許第８１１６６０１号明細書

【特許文献4】米国特許第８６３０５１５号明細書

【特許文献5】米国特許第８７７３６５０号明細書

【特許文献6】米国特許第９４１７０５７号明細書

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】P. S. Westbrook et al.，“Integrated optical fiber shape senor modules based on twisted multicore fiber grating arrays”，Proc. SPIE 8938，Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications XIV，89380H (February 20, 2014)

【非特許文献2】“LUNA Fiber Optic Shape Sensing”，Document #: SS00021-D-TS, Luna Innovations Incorporated, June 21, 2013

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、上述した中心コア及び外周コアを有するマルチコア光ファイバでは、中心コアは、光ファイバの中心軸に沿って形成され、外周コアは中心コアに対して螺旋状に巻回されて形成されるため、外周コアの構造上の長さは中心コアの構造上の長さよりも長くなる。このため、このようなマルチコア光ファイバを光ファイバセンサとして用いると、マルチコア光ファイバの特定の位置を測定する場合であっても、中心コアと外周コアとでマルチコア光ファイバの端部からこの特定の位置までの光路長に差が生じる場合がある。例えば、上述の非特許文献１に開示されたマルチコア光ファイバの構成で、ファイバ長を２ｍとし、コア間距離を３５μｍとし、外周コアの螺旋回数を５０ターン／ｍとすると、中心コアと外周コアとの構造上の長さの差は、光ファイバの一端から他端までにおいて１２０μｍ程度になる。

【0009】

ここで、ＯＦＤＲにおいて光ファイバの長さ方向における分解能は、例えば４０μｍ程度であるため、中心コアの周囲に外周コアが螺旋状に巻回されたマルチコア光ファイバを光ファイバセンサとして用いる場合、中心コアと外周コアとの上記構造上の長さの差によって、測定される長手方向の位置精度が悪化してしまうという懸念がある。特に、光ファイバセンサであるマルチコア光ファイバを長くする場合、中心コアと外周コアとの構造上の長さの差に起因する検出位置の誤差が大きくなるため、光ファイバセンサの全長に亘って測定精度が悪化するという懸念がある。また、ＦＢＧは、一般的に光ファイバの側方から光を照射することで形成される。このため、マルチコア光ファイバの長手方向に沿った中心コアに形成されるＦＢＧ間の距離と、マルチコア光ファイバの長手方向に対して斜めである螺旋状の外周コアに形成されるＦＢＧ間の距離とは、互いに異なる傾向にある。

【0010】

そこで、本発明は、高い測定精度を実現することが可能な光ファイバセンサとし得るマルチコア光ファイバを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明のマルチコア光ファイバは、クラッドの中心に形成された中心コアと、当該中心コアの周囲を螺旋状に巻回する少なくとも１つの外周コアとを備え、前記中心コアと前記外周コアとの距離ｄの平均をｄ_aveとし、単位長さ当たりの前記外周コアの螺旋回数をｆ_wとする場合に、前記中心コアの実効屈折率ｎ_e1と前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveとは、下記式（１）を満たすことを特徴とする。

【0012】

上記のように、中心コアの実効屈折率と外周コアの実効屈折率の平均とが上記式（１）を満たすことで、中心コアの実効屈折率と外周コアの実効屈折率の平均とが同じ場合と比べて、中心コアの光路長と外周コアの光路長との差の平均を小さくすることができる。また、中心コアの実効屈折率と外周コアの実効屈折率の平均とが上記式（１）を満たす場合、引っ張り特性が良好なマルチコア光ファイバになり得る。このため、本発明のマルチコア光ファイバを光ファイバセンサとして用いる場合、高い測定精度を実現することができる。なお、一般的に螺旋状の外周コアを有するマルチコア光ファイバを製造する場合、マルチコア光ファイバとなる母材を回転させながら線引きをするため、何れの外周コアも螺旋回数が同じであるため、螺旋回数ｆ_wについては平均とする必要が無い。

【0013】

また、前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveは、前記中心コアの光路長と前記外周コアの光路長の平均との比率に合うように、前記中心コアの実効屈折率ｎ_e1よりも低くされることが好ましい。また、前記中心コアの実効屈折率ｎ_e1と前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveの比率は、下記式を満たすことが好ましい。

また、前記中心コア及び前記外周コアには、同じ濃度のゲルマニウムが第１添加剤として添加され、前記外周コアには、屈折率を低下させる作用を有する第２添加剤が添加されることが好ましい。さらに、前記中心コア及び前記外周コアには、それぞれの長手方向の少なくとも一部の領域にＦＢＧが形成されていることが好ましい。

【0014】

また、前記中心コアに添加されるドーパントの種類と前記外周コアに添加されるドーパントの種類とが互いに同じであり、前記中心コアに添加されるドーパントの濃度と前記外周コアに添加されるドーパントの濃度の平均とが互いに実質的に同一であることが好ましい。

【0015】

このような条件が満たされることで、中心コアの実効屈折率の温度依存性と外周コアの実効屈折率の平均の温度依存性とが、互いに実質的に同一となる。従って、このような条件が満たされることで、マルチコア光ファイバを光ファイバセンサとして用いる場合に、環境温度が変化する場合であっても、高い測定精度を実現することができる。

【0016】

更に、前記中心コア及び前記外周コアに添加されるドーパントは１種類であることが好ましい。

【0017】

このような条件が満たされることで、中心コアの実効屈折率の温度依存性と外周コアの実効屈折率の平均の温度依存性とをより容易に互いに実質的に同一とすることができる。

【0018】

また、前記中心コアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ₁と前記外周コアの前記クラッドに対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差δΔ_aveが、−０．００５％以上０．００５％以下であることが好ましい。つまり、上記の中心コアに添加されるドーパントの濃度と外周コアに添加されるドーパントの濃度の平均とが互いに実質的に同一であるという条件には、上記の差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下となるようにドーパントが添加されることが含まれる。

【0019】

このような条件が満たされることで、マルチコア光ファイバを光ファイバセンサとして用いる場合に、環境温度が変化する場合であっても、測定精度が変化することをより抑えることができる。

【0020】

また、前記中心コア及び前記外周コアには、それぞれＦＢＧが形成され、前記差δΔ_aveは、前記中心コアの分散値λ₁と前記外周コアの分散値λ₂の平均値λ_2aveとの差をΔλ_aveとし、前記中心コアの前記ＦＢＧによる反射波長λ_B1と前記外周コアの前記ＦＢＧによる反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差をΔλ_Baveとする場合に、以下の式（２）を満たしてもよい。

【0021】

中心コアのクラッドに対する比屈折率差Δ₁と外周コアのクラッドに対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差δΔ_aveは、マルチコア光ファイバの各コアのコア径や屈折率等から測定するよりも、中心コアの分散値λ_１と外周コアの分散値λ_２の平均値λ_2aveとの差Δλ_ave、及び、中心コアのＦＢＧによる反射波長λ_B1と外周コアのＦＢＧによる反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Baveから測定する方が容易である。従って、上記式（２）を計測することで、容易に上記の差δΔ_aveが、−０．００５％以上０．００５％以下であるか否かを確認することができる。従って、マルチコア光ファイバを光ファイバセンサとして用いる場合に、環境温度が変化する場合であっても、測定精度が変化することを抑えることができているか否か容易に確認できる。

【0022】

また、前記中心コアのコア径Ｄ₁が４．６６μｍ以上４．８９μｍ以下であり、前記中心コアと前記外周コアとの距離ｄの平均ｄ_aveが３３μｍ以上３７μｍ以下であり、前記外周コアの螺旋回数ｆ_wが４５回／ｍ以上５５回／ｍ以下である場合に、下記式
δＤ₂＝｛（Ｄ_2ave−Ｄ₁）／Ｄ₁｝×１００
で表されるδＤ₂が、−２．１９％以上０．５２％以下であってもよい。ただし、上記式において、Ｄ_2aveは前記外周コアのコア径Ｄ₂の平均を表す。

【0023】

中心コアのコア径Ｄ₁が４．６６μｍ以上４．８９μｍ以下であり、中心コアと外周コアとの距離ｄの平均ｄ_aveが３３μｍ以上３７μｍ以下であり、前記外周コアの螺旋回数ｆ_wが４５回／ｍ以上５５回／ｍ以下である条件下では、上記δＤ₂が、−２．１９％以上０．５２％以下とされることで、中心コアのコア径Ｄ₁と外周コアのコア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveとが異なる場合でも、環境温度の変化に左右されずに高い測定精度を実現し得る。

【0024】

なお、中心コアのコア径Ｄ₁が４．６９５μｍ以上４．８２５μｍ以下であることがより好ましい。中心コアのコア径Ｄ₁が４．６９５μｍ以上４．８２５μｍ以下であることにより、中心コアのコア径Ｄ₁と外周コアのコア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveとが異なる場合でも、環境温度の変化に左右されずに高い測定精度を実現することがより容易になり得る。

【0025】

また、上記課題を解決するため、本発明は、クラッドの中心に形成された中心コアと、当該中心コアの周囲を螺旋状に巻回する少なくとも１つの外周コアとを備えるマルチコア光ファイバの製造方法であって、準備工程と、測定工程と、第１算出工程と、第２算出工程と、選択工程と、線引工程と、を備える。準備工程では、前記中心コア及び前記外周コアとなるコアロッド、及び、径方向の中心に形成される中心孔と当該中心孔の周囲に形成される少なくとも１つの外周孔とを有し前記クラッドの少なくとも一部となる屈折率が一様な円柱状のキャピラリを準備する。測定工程では、前記コアロッドの長手方向における屈折率分布を測定する。第１算出工程では、前記コアロッドの前記屈折率分布と前記キャピラリの屈折率とを用いて、前記キャピラリと同じ屈折率を有するガラス体に前記コアロッドが囲まれた母材から光ファイバが製造される場合における当該光ファイバの分散値の分布、及び、当該光ファイバのコアに所定間隔でＦＢＧを形成する場合における反射波長の分布を算出する。第２算出工程では、前記コアロッドの一部の区間が前記中心コアとされ、前記コアロッドの他の一部の区間が前記外周コアとされて前記マルチコア光ファイバとされる場合において、前記第１算出工程で算出した前記分散値の分布を用いて前記中心コアの分散値λ₁と前記外周コアの分散値λ₂の平均値λ_２aveとの差Δλ_aveを算出し、前記第１算出工程で算出した前記反射波長の分布を用いて前記中心コアの反射波長λ_B1と前記外周コアの反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Baveを算出する。選択工程では、前記差Δλ_aveと前記差Δλ_Baveとを用いて、前記中心コアとなる前記コアロッドの区間の前記キャピラリに対する比屈折率差Δ₁と、前記外周コアとなる前記コアロッドの区間の前記キャピラリに対する比屈折率差Δ₂とが実質的に同一となるように、前記中心コアとなる前記コアロッドの区間と、前記外周コアとなる前記コアロッドの区間とを選択する。線引工程では、前記中心コアとして選択された前記コアロッドの区間を前記キャピラリの前記中心孔内に配置し、前記外周コアとして選択された前記コアロッドの他の区間を前記キャピラリの外周孔内に配置する配置工程と、前記中心コアと前記外周コアとの距離ｄの平均をｄ_aveとし、単位長さ当たりの前記外周コアの螺旋回数をｆ_wとする場合に、前記中心コアの実効屈折率ｎ_e1及び前記外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveが下記式（３）を満たすように、前記コアロッドのそれぞれの区間が配置された前記キャピラリを線引きする。

【0026】

中心コアの屈折率の温度依存性と外周コアの屈折率の平均の温度依存性とが実質的に同じであり、上記式（１）を満たすマルチコア光ファイバを製造するためには、中心コアとなるコアロッドと外周コアとなるコアロッドの比屈折率差が実質的に同じであることが好ましい。そこで、１つのコアロッドから、中心コアとなるコアロッドの区間と外周コアとなるコアロッドの区間と選択すれば、中心コアと外周コアとで比屈折率差を実質的に同じにし得る。しかし、１つのコアロッドであっても屈折率の分布が生じるため、当該コアロッドの屈折率分布を測定して、当該屈折率分布から上記の差Δλ_aveと差Δλ_Baveとを求めて、この結果から、中心コアとなるコアロッドの区間の比屈折率差Δ₁と、外周コアとなるコアロッドの区間の比屈折率差Δ₂とが実質的に同一となるように、中心コアとなるコアロッドの区間と、外周コアとなるコアロッドの区間とを選択する。こうして、中心コアの比屈折率差と外周コアの比屈折率差とが実質的に同じであるマルチコア光ファイバを製造することができる。

【0027】

この場合、前記コアロッドに添加されるドーパントは１種類であることが好ましい。

【0028】

コアロッドに１種類のドーパントが添加されることで、コアロッドに複数種類のドーパントが添加される場合と比べて、コアロッドの長手方向における比屈折率差の分布を一定に近づけることができる。

【0029】

また、前記選択工程において、前記中心コアとなる前記コアロッドの前記キャピラリに対する比屈折率差Δ₁と、前記外周コアとなる前記コアロッドの区間の前記キャピラリに対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差δΔ_aveが、−０．００５％以上０．００５％以下となるように前記中心コアとなる前記コアロッドの区間と、前記外周コアとなる前記コアロッドの区間とを選択することが好ましい。

【0030】

このように中心コアとなるコアロッドの区間と、外周コアとなるコアロッドの区間とを選択することで、環境温度が変化する場合であっても測定精度が変化することをより抑えることのできる光ファイバセンサとなり得るマルチコア光ファイバを製造することができる。

【0031】

また、前記差δΔ_aveは、以下の式（４）を用いて求めても良い。

【発明の効果】

【0032】

以上のように、本発明によれば、高い測定精度を実現することが可能な光ファイバセンサとし得るマルチコア光ファイバが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の実施形態におけるマルチコア光ファイバを示す斜視透視図である。

【図2】図１に示すマルチコア光ファイバの長手方向に垂直な断面図である。

【図3】中心コア及び外周コアの光路長差を説明するための図である。

【図4】中心コアの分散値λ₁と外周コアの分散値λ₂の平均値λ_2aveとの差Δλ_aveと、中心コアに形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B1と外周コアに形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Baveと、の関係を示す図である。

【図5】図１に示すマルチコア光ファイバの製造方法を示すフローチャートである。

【図6】準備工程の様子を示す図である。

【図7】配置工程後の様子を示す図である。

【図8】線引工程の様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明に係るマルチコア光ファイバを実施するための形態が図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。なお、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、各部材の寸法の縮尺を変えて示すことがある。

【0035】

＜マルチコア光ファイバの構成＞
まず、マルチコア光ファイバの構成について説明する。図１は、本実施形態におけるマルチコア光ファイバを示す斜視透視図である。また、図２は、図１に示すマルチコア光ファイバの長手方向に垂直な断面図である。図１、図２に示す通り、本実施形態のマルチコア光ファイバ１は、中心コア１１、外周コア１２ａ〜１２ｃ、及びクラッド１３を備える。なお、以下の説明において、外周コア１２は、外周コア１２ａ〜１２ｃのいずれかを指す。また、クラッド１３の外周面は、図示せぬ被覆層で覆われても良い。

【0036】

中心コア１１は、クラッド１３の中心に配置されている。このため、中心コア１１はマルチコア光ファイバ１の軸に沿って配置されている。従って、マルチコア光ファイバ１が直線状に配置される場合、中心コア１１は、直線状の光路を形成する。本実施形態では、中心コア１１は、ゲルマニウム（Ｇｅ）を含み、他のドーパントを含まない石英ガラスによって形成される。また、中心コア１１には、その全長に亘って不図示のＦＢＧが形成されている。尚、中心コア１１の直径であるコア径は、例えば５〜７［μｍ］とされる。

【0037】

それぞれの外周コア１２ａ〜１２ｃは、中心コア１１の周囲を螺旋状に巻回するように形成されたコアである。それぞれの外周コア１２ａ〜１２ｃは、図２に示すように、中心コア１１から所定の距離ｄ離間し、長手方向に直交する断面において、クラッド１３の中心を基準として、互いに所定の角度θの間隔で配置されている。この距離ｄは、コア間距離とも呼ばれ、中心コア１１と外周コア１２との中心間距離である。また、この所定の角度θは、本実施形態のように外周コアの数が３つであれば、例えば、１２０°とされる。つまり、外周コア１２ａ〜１２ｃは、互いに角度θの間隔を維持しながら、中心コア１１の周囲を螺旋状に巻回して、マルチコア光ファイバ１の長手方向に延在している。このため、これら外周コア１２ａ〜１２ｃは、中心コア１１の周囲を螺旋状に巻回する３つの光路を形成する。なお、これら外周コア１２ａ〜１２ｃは、マルチコア光ファイバ１の単位長さあたりに、互いに同じ螺旋回数で中心コア１１の周囲を巻回している。

【0038】

外周コア１２ａ〜１２ｃは、中心コア１１と同様に、ゲルマニウムを含み、他のドーパントを含まない石英ガラスによって形成される。つまり、本実施形態のマルチコア光ファイバ１では、中心コア１１及び外周コア１２に添加されるドーパントはゲルマニウムの１種類とされる。また、本実施形態では、中心コア１１と外周コア１２ａ〜１２ｃとで、実質的に同一の濃度のゲルマニウムが添加されている。このゲルマニウムの濃度の詳細については、後述する。また、外周コア１２ａ〜１２ｃには、その全長に亘って不図示のＦＢＧが形成されている。

【0039】

中心コア１１と外周コア１２との距離ｄは、コア間のクロストーク、中心コア１１と外周コア１２との光路長差、マルチコア光ファイバ１が屈曲したときの中心コア１１と外周コア１２との歪量の差等を考慮して設定される。例えば、中心コア１１と外周コア１２との距離が、例えば３５μｍ程度であり、単位長さ当たりの外周コア１２の螺旋回数が、例えば５０ターン／ｍ程度とされる。この場合、マルチコア光ファイバは、マルチコア光ファイバが取り付けられた構造物等の形状を測定する光ファイバセンサとして用いられる場合に好適である。なお、この場合の螺旋回数とは、外周コア１２が、螺旋状に中心コア１１の周囲を旋回する回数のことである。

【0040】

クラッド１３は、中心コア１１及び外周コア１２ａ〜１２ｃの周囲を覆い、断面における外形が円形や楕円形とされる。つまり、中心コア１１及び外周コア１２ａ〜１２ｃは、共通のクラッド１３に覆われている。このクラッド１３は、例えば、何らドーパントが添加されない石英ガラスによって形成される。

【0041】

＜コアの実効屈折率＞
次に、中心コア１１及び外周コア１２の実効屈折率について説明する。図３は、本実施形態における中心コア１１及び外周コア１２の光路長の差を説明するための図である。尚、以下の説明において、マルチコア光ファイバ１の中心コア１１と外周コア１２とのコア間距離をｄとし、マルチコア光ファイバ１の単位長さ当たりの外周コア１２の螺旋回数をｆ_wとする。

【0042】

図３において、符号Ｐ１が付された直線は中心コア１１を表しており、符号Ｐ２が付された直線は外周コア１２を表している。但し、図３においては、外周コア１２の螺旋の１周期に相当する中心コア１１及び１つの外周コア１２のみが図示されている。マルチコア光ファイバ１における外周コア１２の螺旋１周期に相当する区間において、中心コア１１の構造的な長さをＬ₁とし、外周コア１２の構造的な長さをＬ₂とすると、これらの関係は下記式（５）で示される。

【0043】

中心コア１１及び外周コア１２の実効屈折率が同じ場合には、当該実効屈折率に基づいた比例係数で、中心コア１１の光路長は上記長さＬ₁に比例し、外周コア１２の光路長は上記長さＬ₂に比例する。従って、中心コア１１及び外周コア１２の実効屈折率が同じ場合には、外周コア１２の光路長は、中心コア１１の光路長よりも長くなる。ここで、マルチコア光ファイバ１における外周コア１２の螺旋１周期に相当する区間における中心コア１１の長さＬ₁と外周コア１２の長さＬ₂との差をＡとすると、Ａ＝Ｌ₂−Ｌ₁となる。上記のように、マルチコア光ファイバ１の単位長さ当たりの外周コア１２ａ〜１２ｃの螺旋回数がｆ_wである。このため、中心コア１１と外周コア１２との構造的な長さの差Ａは下記式（６）で表される。

【0044】

外周コア１２は上記の差Ａだけ中心コア１１よりも長い。そこで、上記式（６）で示される外周コア１２に沿った長さの差Ａに相当する中心コア１１の長さＢ、別言すると、長さの差Ａだけ外周コア１２に沿って進む場合に相当する中心コア１１に沿った長さＢは、下記式（７）で示される。

【0045】

ここで、中心コア１１の実効屈折率をｎ_e1とし、外周コア１２の実効屈折率をｎ_e2とする。これら実効屈折率をｎ_e1，ｎ_e2が下記式（８）を満たす場合には、中心コア１１と外周コア１２との光路長の差は、中心コア１１及び外周コア１２の実効屈折率が同じ場合における光路長の差よりも小さくなる。つまり、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1及び外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2が、下記式（８）が満たす場合には、中心コア１１の実効屈折率と外周コア１２の実効屈折率とが同じ場合に比べて、中心コア１１の光路長と外周コア１２の光路長との差を小さくすることができる。また、実効屈折率ｎ_e1及び実効屈折率ｎ_e2が上記式（８）を満たす場合、引っ張り特性が良好なマルチコア光ファイバになり得る。その結果として、マルチコア光ファイバ１が光ファイバセンサとして用いられる場合に高い測定精度を実現することができる。

【0046】

従って、全ての外周コア１２ａ〜１２ｃが、上記式（８）を満たすことが好ましい。なお、外周コア１２ａ〜１２ｃの各パラメータの平均が、上記式を満たせば、マルチコア光ファイバ１が光ファイバセンサとして用いられる場合に、上記のように高い測定精度を実現することができる。具体的には、中心コア１１と外周コア１２ａ〜１２ｃとの距離ｄの平均をｄ_aveとする場合に、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1と外周コア１２ａ〜１２ｃの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveとが、上記式（８）を満たせば良い。つまり、マルチコア光ファイバ１が、上記式（６）から式（８）において、距離ｄを平均ｄ_aveとし、実効屈折率ｎ_e2を平均ｎ_e2aveとした式を満たせば良い。従って、下記式（９）を満たせば良い。なお、上記のように、マルチコア光ファイバ１の単位長さ当たりにおける外周コア１２の螺旋回数は、互いに同じであるため、平均とする必要がなく、ｆ_wとすればよい。この式（９）は、上記式（１）と同様である。

【0047】

次に、中心コア１１及び外周コア１２に形成されるＦＢＧについて説明する。ＦＢＧは、一般的に光ファイバの側方から光を照射することで形成される。このため、中心コア１１に形成されるＦＢＧと外周コア１２に形成されるＦＢＧとは、マルチコア光ファイバ１の長手方向に沿った方向において同一の周期で形成される。しかし、上述の通り、外周コア１２は中心コア１１の周囲を螺旋状に巻回するように形成されている。このため、上記のように中心コア１１及び外周コア１２の実効屈折率が同じ場合には、外周コア１２の光路長は、中心コア１１の光路長よりも長くなる。

【0048】

従って、外周コア１２に形成されるＦＢＧの外周コア１２に沿った周期は、中心コア１１に形成されるＦＢＧの中心コア１１に沿った周期よりも長くなる。そこで、中心コア１１に形成されたＦＢＧのブラッグ波長をλ_B1とし、外周コア１２に形成されたＦＢＧのブラッグ波長をλ_B2とすると、これらの関係は以下の式（１０）で示される。

【0049】

ＦＢＧのブラッグ波長である反射波長λ_Bは、マルチコア光ファイバ１に形成される屈折率の変化の周期構造の１周期の長さをΛとし、実効屈折率をｎ_eとすると、下記式（１１）で示される。

【0050】

従って、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1と外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2との比率が、下記式（１２）を満たす場合には、中心コア１１の光路長と外周コア１２の光路長とを一致させることができる。つまり、外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2は、中心コア１１の光路長と外周コア１２との光路長とが一致するように、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1よりも低く設定されることが好ましい。これにより、中心コア１１と外周コア１２とのブラッグ波長差をゼロにすることができる。従って、それぞれの外周コア１２ａ〜１２ｃが下記式（１２）を満たすことが好ましい。

【0051】

なお、上記式（１２）を満たさない場合であっても、上記式（８）を満たす場合には、ブラッグ波長差をより抑制することができる。その結果として、マルチコア光ファイバ１が光ファイバセンサとして用いられる場合に高い測定精度を実現することが可能である。

【0052】

また、各パラメータの外周コア１２ａ〜１２ｃの平均が、上記式（１２）を満たせば、マルチコア光ファイバ１が光ファイバセンサとして用いられる場合に高い測定精度を実現することができる。つまり、下記式（１３）を満たせば良い。なお、式（１３）は、請求項３の式と同様である。

【0053】

なお、上記式（１３）を満たさない場合であっても、上記式（９）を満たす場合には、中心コア１１と外周コア１２とのブラッグ波長差を抑制することができる。

【0054】

また、中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂とが同じ場合であっても、中心コア１１及び外周コア１２の直径（コア径）の比率を調整することで、上記式（８）、式（９）、式（１２）の条件を満たすことができる。

【0055】

＜温度の影響＞
次に温度の影響について説明する。上記のように中心コア１１及び外周コア１２ａ〜１２ｃには、屈折率を上昇させるドーパントとしてゲルマニウムが添加されている。この添加されるゲルマニウムの濃度が変化すると、コアの屈折率が変化する。ところで、ゲルマニウムが添加される石英は、温度が変化すると屈折率が変化する。更に、添加されるゲルマニウムの濃度が変化すると、温度が変化する場合における屈折率の変化量が変化する。すなわち、添加されるゲルマニウムの濃度が変化すると、屈折率の温度依存性が変化する。

【0056】

実効屈折率ｎ_ｅはコアのクラッドに対する比屈折率差Δに依存する。従って、上記の式（８）、（１２）等で示されるように、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1と外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2とを所定の比率にする場合、中心コア１１に添加されるゲルマニウムの濃度と外周コア１２に添加されるゲルマニウムの濃度とを所定の比率にして、中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂とを所定の比率にすることが考えられる。しかし、このように中心コア１１に添加されるゲルマニウムの濃度と外周コア１２に添加されるゲルマニウムの濃度とを互い異ならせる場合、上記のように、中心コア１１の屈折率の温度依存性と外周コア１２の屈折率の温度依存性とが互いに異なってしまう。このため、ある特定の温度で上記式（８）、（１２）のいずれかが満たされる場合であっても、環境温度が変化すると、当該式が満たされなくなる懸念があり、マルチコア光ファイバ１が光ファイバセンサとして用いられる場合における測定精度の低下の懸念が生じる。

【0057】

そこで、中心コア１１に添加されるゲルマニウムと外周コア１２に添加されるゲルマニウムとを実質的に同じ濃度にすれば良い。具体的には、環境温度が変化する場合であってもマルチコア光ファイバ１が上記式（８）を満たす程度に、中心コア１１に添加されるゲルマニウムと外周コア１２に添加されるゲルマニウムとを実質的に同じ濃度にする。このように中心コア１１及び外周コア１２にゲルマニウムが添加されることで、中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂とが実質的に同じになり、中心コア１１の屈折率の温度依存性と外周コア１２の屈折率の温度依存性とを実質的に同じにすることができる。このような中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂とが実質的に同じである範囲は、例えば、比屈折率差Δ₁と比屈折率差Δ₂との差δΔが−０．００５％以上０．００５％以下の範囲とされる。このような範囲であれば、後述のようにマルチコア光ファイバ１が光ファイバセンサとして用いられても測定誤差を小さくすることができる。なお、中心コア１１に添加されるゲルマニウムと外周コア１２に添加されるゲルマニウムとが実質的に同じ濃度である場合、中心コア１１のコア径Ｒ₁と外周コア１２のコア径Ｒ₂との比率を調整することで、マルチコア光ファイバ１は式（８）を満たすことができる。

【0058】

本実施形態のように、中心コア１１及び外周コア１２にゲルマニウムのみが添加される場合、中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂とが実質的に同一とされれば、すなわち、比屈折率差Δ₂から比屈折率差Δ₁を引いた比屈折率差の差δΔが実質的にゼロとされれば、中心コア１１の屈折率の温度依存性と外周コア１２の屈折率の温度依存性とを実質的に同一にすることができる。しかし、このような比屈折率差Δ₁と比屈折率差Δ₂とが実質的に同一か否かを判断できる精度で、光ファイバのコアの比屈折率差を正確に測定することは困難である。そこで、中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２の分散値λ₂との差Δλ、及び、中心コア１１に形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B1と外周コア１２に形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B2との差Δλ_Bを用いて、上記の比屈折率差の差δΔを求める。

【0059】

また、上記のように外周コア１２のパラメータは、それぞれの外周コア１２ａ〜１２ｃの平均で考えることができる。そこで、中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２ａ〜１２ｃの分散値λ₂の平均値λ_2aveとの差をΔλ_aveとし、中心コア１１のＦＢＧによる反射波長λ_B1と外周コア１２ａ〜１２ｃのＦＢＧによる反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差をΔλ_Baveとし、外周コア１２ａ〜１２ｃのクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂の平均をΔ_2aveとし、比屈折率差Δ₁と比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差をδΔ_aveをとすると、図４が成り立つ。

【0060】

図４は、中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２の分散値λ₂の平均値λ_2aveとの差Δλ_ave（λ_2ave−λ₁）と、中心コア１１に形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B1と外周コア１２に形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Bave（λ_B2ave−λ_B1）と、の関係を示す図である。図４では、この関係を中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差δΔ_ave毎に、当該差δΔ_aveが−０．０１０％から０．０１５％まで０．００１％間隔で示している。図４において、最も下側の線は、差δΔ_aveが−０．０１０％での差Δλ_aveと差Δλ_Baveとの関係を示しており、この線から上側に線が１つずれると差δΔ_aveが０．００１％大きくなり、最も上側の線は、比屈折率差の差δΔ_aveが０．０１５％での差Δλ_aveと差Δλ_Baveとの関係を示している。

【0061】

具体的には、上記の比屈折率差の差δΔ_aveは、外周コア１２の分散値λ₂の平均値λ_2aveから中心コア１１の分散値λ₁を引いた分散値の差Δλ_ave、及び、外周コア１２に形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveから中心コア１１に形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B1を引いた反射波長の差Δλ_Baveを用いて下記式（１４）で示すことができる。式（１４）は、図４において、差Δλ_aveと差Δλ_Baveとの関係を示す各実線における分散差とブラッグ波長差の関係式を用いて重回帰分析を実施することで算出した。図４では、比屈折率差の差δΔ_ave毎に下記式（１４）を満たす分散値の差Δλ_aveと反射波長の差Δλ_Baveとの関係が示されている。この式（１４）は、上記式（２）と同様である。なお、この式は、コア間距離が３５μｍで外周コア１２の螺旋回数が５０回／ｍの場合について求めた。

【0062】

上記のように中心コア１１の比屈折率差Δ₁と外周コア１２の比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとが実質的に同じである範囲は、例えば、比屈折率差Δ₁と比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下の範囲とされる。従って、本実施形態のように中心コア１１及び外周コア１２にゲルマニウムのみが添加され、下記式（１５）が満たされれば、中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ_１と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとが実質的に同一となる。

【0063】

また、図４では、外周コア１２のパラメータをそれぞれの外周コア１２ａ〜１２ｃの平均で考えた。中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２の分散値λ₂との差Δλと、中心コア１１のＦＢＧによる反射波長λ_B1と外周コア１２のＦＢＧによる反射波長λ_B2との差Δλ_Bと、それぞれの外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂と、比屈折率差Δ₁と比屈折率差Δ₂との差δΔとの間には、下記式（１６）が成立する。

【0064】

従って、上記式（１５）は、下記式（１７）となり、中心コア１１とそれぞれの外周コア１２ａ〜１２ｃとが、下記式（１７）を満たすことが好ましい。

【0065】

以上説明したように本発明のマルチコア光ファイバ１は、上記のように、中心コア１１と外周コア１２とが上記式（９）を満たすことで、中心コア１１の実効屈折率ｎ_ｅ１と外周コア１２の実効屈折率ｎ_ｅ２とが同じ場合と比べて、中心コア１１の光路長と外周コア１２の光路長との差を小さくすることができる。また、実効屈折率ｎ_e1及び実効屈折率ｎ_e2が上記式（９）を満たすことで、引っ張り特性が良好な範囲を示すマルチコア光ファイバになり得る。このため、本実施形態のマルチコア光ファイバ１を光ファイバセンサとして用いる場合、高い測定精度を実現することできる。また、本実施形態のマルチコア光ファイバ１は、中心コア１１の屈折率の温度依存性と外周コア１２の屈折率の温度依存性とが実質的に同じであるため、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1と外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveとの関係は、温度が変化する場合であっても実質的に変化しない。このため、環境温度が変化する場合であっても、中心コア１１と外周コア１２とが上記式（９）の関係を満たすことができる。従って、本発明のマルチコア光ファイバ１を光ファイバセンサとして用いることで、環境温度が変化する場合であっても、高い測定精度を実現することができる。

【0066】

また、本実施形態では中心コア１１及び外周コア１２にドーパントとしてゲルマニウム１種類が添加されるものとした。そして、上記のように、中心コア１１に添加されるゲルマニウムの濃度と外周コア１２に添加されるゲルマニウムの濃度の平均とが実質的に同じとされることで、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1の温度依存性と外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveの温度依存性とが、容易に互いに実質的に同一とすることができる。

【0067】

なお、本実施形態では、中心コア１１及び外周コア１２に１種類のドーパントとしてゲルマニウムが添加されるものとした。しかし、中心コア１１及び外周コア１２には、ゲルマニウム以外のドーパントが添加されても良く、ゲルマニウムが添加されずに他のドーパントが添加されても良い。ただし、この場合、中心コア１１に添加されるドーパントの種類と外周コア１２に添加されるドーパントの種類とが互いに同じであり、中心コア１１に添加されるドーパントの濃度と外周コア１２に添加されるドーパントの濃度の平均とが互いに実質的に同一とされることが好ましい。このような条件が満たされることで、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1の温度依存性と外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveの温度依存性とが、互いに実質的に同一となる。さらにこの場合、中心コア１１に添加されるドーパントの濃度とそれぞれの外周コア１２に添加されるドーパントの濃度とが互いに実質的に同一とされることがより好ましい。ただし、温度依存性に影響を与えないドーパントが添加されても良い。

【0068】

＜マルチコア光ファイバの製造方法＞
次に、上述したマルチコア光ファイバの製造方法について説明する。

【0069】

図５は、本実施形態による光ファイバセンサの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態のマルチコア光ファイバの製造方法は、準備工程ＰＳ１と、測定工程ＰＳ２と、第１算出工程ＰＳ３と、第２算出工程ＰＳ４と、選択工程ＰＳ５と、配置工程ＰＳ６と、線引工程ＰＳ７とを備える。

【0070】

（準備工程ＰＳ１）
本工程は、中心コア１１及び外周コア１２となるコアロッド１０Ｒ、及び、径方向の中心に形成される中心孔１１Ｈと当該中心孔１１Ｈの周囲に形成される少なくとも１つの外周孔１２Ｈとを有しクラッド１３の少なくとも一部となる屈折率が一様な円柱状のキャピラリ１３Ｒを準備する工程である。図６は、本工程で準備されるコアロッド１０Ｒ、及び、キャピラリ１３Ｒを示す図である。コアロッド１０Ｒは、中心コア１１及び外周コア１２となるガラス体である。従って、図６に示すように、コアロッド１０Ｒにはゲルマニウムが添加されており、コアロッド１０Ｒの長さは、中心コア１１となる母材の長さ及び外周コア１２となる母材の長さの合算よりも長くされる。キャピラリ１３Ｒは、クラッド１３の少なくとも一部となる屈折率が一様な円柱状のガラス体である。キャピラリ１３Ｒは、径方向の中心に形成される中心孔１１Ｈと中心孔１１Ｈの周囲に形成される少なくとも１つの外周孔１２Ｈとを有する。本実施形態では、マルチコア光ファイバ１が３つの外周コア１２ａ〜１２ｃを有するため、外周孔１２Ｈも３つ形成されている。

【0071】

（測定工程ＰＳ２）
コアロッド１０Ｒに添加されるゲルマニウムの濃度は、製造誤差等により、長手方向において僅かに変化している傾向がある。そこで、本工程は、コアロッド１０Ｒの長手方向における屈折率分布を測定する工程である。この測定には、例えば、プリフォームアナライザを用いることができる。コアロッド１０Ｒの長手方向における屈折率分布は、例えば、５〜２０ｍｍ間隔で測定することが好ましい。

【0072】

（第１算出工程ＰＳ３）
本工程は、コアロッド１０Ｒの屈折率分布とキャピラリ１３Ｒの屈折率とを用いて、キャピラリ１３Ｒと同じ屈折率を有するガラス体にコアロッド１０Ｒが囲まれた母材から光ファイバが製造される場合における当該光ファイバの分散値の分布、及び、当該光ファイバのコアに所定間隔でＦＢＧを形成する場合における反射波長の分布を算出する工程である。

【0073】

本工程では、まず、測定工程ＰＳ２で測定されたコアロッド１０Ｒの屈折率分布を用いて、コアロッド１０Ｒがコアとなり、当該コアがキャピラリと同じ屈折率のクラッドで囲まれる光ファイバを想定する。この光ファイバのコアの屈折率分布は、コアロッド１０Ｒの屈折率分布が長手方向に延伸された分布とされる。また、この光ファイバのコアの直径は、例えば、マルチコア光ファイバ１における中心コア１１の直径とされる。そして、コアの直径と、コアのクラッドに対する比屈折率差と、波長λとから伝搬定数βを算出することができる。光ファイバの分散値λ₀は、下記式（１８）で示すように伝搬定数βを波長で微分することで算出されるため、コアロッドの屈折率分布から各波長における伝搬定数を算出して数値微分することで波長分散を算出する。ただし、下記式（１８）において、ｃは光速である。

【0074】

なお、比屈折率差Δとコア径は、コアの屈折率分布による変数である。従って、分散値λ₀は、光ファイバの区間により変化する。こうして、コアロッド１０Ｒが用いられて光ファイバとされる場合の分散値の分布が求められる。

【0075】

また、当該光ファイバに所定間隔でＦＢＧが形成される場合の反射波長の分布を求める。光ファイバに形成されるＦＢＧの周期構造の１周期の長さをΛ、及び、実効屈折率をｎ_eにより、ブラッグ波長である反射波長λ_Bは、上記のように式（１１）で示される。

【0076】

実効屈折率ｎ_eは比屈折率差Δ及びコア径の変化で変化し、上記のように比屈折率差Δおよびコア径はコアの屈折率分布による変数である。従って、反射波長λ_Bは、光ファイバの区間により変化する。こうして、コアロッド１０Ｒが用いられて光ファイバとされる場合の反射波長の分布が求められる。

【0077】

（第２算出工程ＰＳ４）
本工程は、コアロッド１０Ｒの一部の区間が中心コア１１とされ、コアロッド１０Ｒの他の一部の区間が外周コア１２ａ〜１２ｃとされてマルチコア光ファイバ１とされる場合において、第１算出工程ＰＳ３で算出した分散値λ₀の分布を用いて中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２ａ〜１２ｃの分散値λ₂の平均値λ_２aveとの差Δλ_aveを算出し、第１算出工程ＰＳ３で算出した反射波長λ_Bの分布を用いて中心コア１１の反射波長λ_B1と外周コア１２ａ〜１２ｃの反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Baveを算出する工程である。

【0078】

上記のようにコアロッド１０Ｒの屈折率は、長手方向で変化する傾向があるため、コアロッド１０Ｒの一部の区間が中心コア１１とされ、コアロッド１０Ｒの他の一部の区間が外周コア１２ａ〜１２ｃとされてマルチコア光ファイバ１とされる場合における外周コア１２ａ〜１２ｃの分散値λ₂はそれぞれの外周コア１２で互いに異なる傾向にあり、中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２ａ〜１２ｃの分散値λ₂とは互いに異なる傾向にある。また、中心コア１１の分散値λ_１及び外周コア１２ａ〜１２ｃのそれぞれの分散値λ₂は、長手方向で変化する傾向にある。そこで、本工程では、中心コア１１とされるコアロッド１０Ｒの区間及び外周コア１２ａ〜１２ｃとされるコアロッド１０Ｒのそれぞれの区間がキャピラリ１３Ｒの各孔内に配置された状態において、長手方向の同一の位置での中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２ａ〜１２ｃの分散値λ₂の平均値λ_２aveとの差Δλ_aveを求める。中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２ａ〜１２ｃの分散値λ₂の平均値λ_2aveとの差Δλ_aveは、λ_2ave−λ₁で示される。この差Δλ_aveは、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間との選択の仕方により変化する。

【0079】

また、上記のようにコアロッド１０Ｒの屈折率は、長手方向で変化する傾向があるため、コアロッド１０Ｒの一部の区間が中心コア１１とされ、コアロッド１０Ｒの他の一部の区間が外周コア１２ａ〜１２ｃとされてマルチコア光ファイバ１とされる場合における外周コア１２ａ〜１２ｃの上記ＦＢＧによる反射波長λ_B2はそれぞれの外周コア１２で互いに異なる傾向にあり、中心コア１１の上記ＦＢＧによる反射波長λ_B1と外周コア１２ａ〜１２ｃの上記ＦＢＧによる反射波長λ_B2とは互いに異なる傾向にある。また、中心コア１１の反射波長λ_B1及び外周コア１２ａ〜１２ｃのそれぞれの反射波長λ_B2は、長手方向で変化する傾向にある。そこで、本工程では、中心コア１１とされるコアロッド１０Ｒの区間及び外周コア１２ａ〜１２ｃとされるコアロッド１０Ｒのそれぞれの区間がキャピラリ１３Ｒの各孔内に配置された状態において、長手方向の同一の位置での中心コア１１の反射波長λ_B1と外周コア１２ａ〜１２ｃの反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Baveを求める。この中心コア１１の反射波長λ_B1と外周コア１２ａ〜１２ｃの反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Baveは、λ_B2ave−λ_B1で示される。この差Δλ_Baveは、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間との選択の仕方により変化する。

【0080】

こうして、中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２ａ〜１２ｃの分散値λ₂の平均値λ_２aveとの差Δλ_ave、及び、中心コア１１の反射波長λ_B1と外周コア１２ａ〜１２ｃの反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Baveが求められる。

【0081】

（選択工程ＰＳ５）
本工程は、差Δλ_aveと差Δλ_Baveとを用いて、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間のキャピラリ１３Ｒに対する比屈折率差Δ₁と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間のキャピラリ１３Ｒに対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとが実質的に同一となるように、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間とを選択する工程である。

【0082】

上記のように、コアロッド１０Ｒの屈折率は、長手方向で変化する傾向があるため、比屈折率差Δ₁と比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとが実質的に同一となる区間を選択する。本工程では、差Δλ_ave及び差Δλ_Baveを用いて、比屈折率差Δ₁と比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとが実質的に同一となる区間を選択する。中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と、外周コア１２ａ〜１２ｃのクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差δΔ_aveは、式（１４）で示される。そこで、当該差δΔ_aveが−０．００５以上０．００５以下となるように、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間とを選択する。つまり、上記式（１５）を満たすように、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間とを選択する。なお、上記式（１７）を満たすように、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒのそれぞれの区間とを選択することがより好ましい。

【0083】

こうして、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間のキャピラリ１３Ｒに対する比屈折率差Δ₁と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間のキャピラリ１３Ｒに対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとが実質的に同一となるように、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間とが選択される。

【0084】

（配置工程ＰＳ６）
本工程は、中心コア１１として選択されたコアロッド１０Ｒの区間をキャピラリ１３Ｒの中心孔１１Ｈ内に配置し、外周コア１２ａ〜１２ｃとして選択されたコアロッドのそれぞれの区間をキャピラリ１３Ｒのそれぞれの外周孔１２Ｈ内に配置する工程である。こうして、図７に示すように、中心コア１１として選択されたコアロッド１０Ｒの区間がキャピラリ１３Ｒの中心孔１１Ｈ内に配置され、外周コア１２ａ〜１２ｃとして選択されたコアロッド１０Ｒのそれぞれの区間が、キャピラリ１３Ｒのそれぞれの外周孔１２Ｈ内に配置された母材１Ｒとなる。なお、配置工程後に、必要に応じて、キャピラリ１３Ｒとそれぞれのコアロッド１０Ｒとの間の隙間を潰すコラプス工程が施されても良い。

【0085】

（線引工程ＰＳ７）
本工程は、コアロッド１０Ｒのそれぞれの区間が配置されたキャピラリ１３Ｒを線引きする工程である。図８は、本工程の様子を示す図である。まず、本工程を行う準備段階として、配置工程ＰＳ６により中心コア１１として選択されたコアロッド１０Ｒの区間がキャピラリ１３Ｒの中心孔１１Ｈ内に配置され、外周コア１２ａ〜１２ｃとして選択されたコアロッド１０Ｒのそれぞれの区間が、キャピラリ１３Ｒのそれぞれの外周孔１２Ｈ内に配置された母材１Ｒを紡糸炉１１０に設置する。

【0086】

次に、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、母材１Ｒを加熱する。このとき母材１Ｒの下端は、例えば２０００℃に加熱され溶融状態となる。そして、母材１Ｒからガラスが溶融して線引きされる。このとき、母材１Ｒを軸中心に回転させる。上記のように、例えば、単位長さ当たりの外周コア１２の螺旋回数が５０ターン／ｍ程度とされる場合、ガラスが１ｍ線引きされる毎に、母材１Ｒを５０回転させる。また、中心コア１１と外周コア１２ａ〜１２ｃとの距離ｄの平均をｄ_aveとし、単位長さ当たりの外周コア１２の螺旋回数をｆ_wとする場合に、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1及び外周コア１２ａ〜１２ｃの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveが上記式（９）を満たすように、線引をする。

【0087】

そして、線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、中心孔１１Ｈ内に配置されたコアロッド１０Ｒが中心コア１１となり、それぞれの外周孔１２Ｈ内に配置されたコアロッド１０Ｒが外周コア１２ａ〜１２ｃとなり、図１に示すマルチコア光ファイバとなる。その後、このマルチコア光ファイバは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置１２０から出たマルチコア光ファイバは、必要に応じて保護層となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して保護層が形成される。そして、マルチコア光ファイバ１は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。

【0088】

また、後の工程として、マルチコア光ファイバ１の側方から所定の光を照射して、中心コア１１及び各外周コア１２ａ〜１２ｃにＦＢＧを形成する。

【0089】

以上説明したように、中心コア１１の屈折率の温度依存性と外周コア１２ａ〜１２ｃの屈折率の平均の温度依存性とが実質的に同じであり、上記式（９）を満たすマルチコア光ファイバ１を製造するためには、中心コア１１となるコアロッドと外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッドの比屈折率差が実質的に同じであることが好ましい。そこで、１つのコアロッド１０Ｒから、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間と選択すれば、中心コア１１と外周コア１２ａ〜１２ｃとで比屈折率差を実質的に同じにし得る。しかし、１つのコアロッドであっても屈折率の分布が生じるため、本実施形態のマルチコア光ファイバの製造方法では、コアロッド１０Ｒの屈折率分布を測定して、当該屈折率分布から上記の差Δλ_aveと差Δλ_Baveとを求めて、この結果から、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間の比屈折率差Δ₁と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間の比屈折率差Δ₂とが実質的に同一となるように、中心コア１１となるコアロッド１０Ｒの区間と、外周コア１２ａ〜１２ｃとなるコアロッド１０Ｒの区間とを選択する。こうして、中心コア１１の比屈折率差Δ₁と外周コア１２の比屈折率差Δ₂とが実質的に同じであるマルチコア光ファイバ１を製造することができる。

【0090】

以上、本発明について実施形態を例示して説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。

【0091】

例えば、上記実施形態では、中心コア１１と３つの外周コア１２ａ〜１２ｃを有するマルチコア光ファイバ１を例に説明したが、外周コア１２は１つ以上であればよく、３つに限定されない。例えば、外周コア１２の数を６つとすると、マルチコア光ファイバの断面で見た場合に、中心コア１１と合わせて最密充填配列にすることができるため望ましい。

【0092】

また、中心コアのコア径と外周コアのコア径とが同じであってもよく、同じでなくてもよい。また、中心コアのクラッドに対する比屈折率差と外周コアのクラッドに対する比屈折率差とが同じであってもよく、同じでなくてもよい。外周コアが複数存在する場合には、中心コアのコア径と複数の外周コアのコア径の平均値とが同じであってもよく、同じでなくてもよい。また、外周コアが複数存在する場合には、中心コアのクラッドに対する比屈折率差と各外周コアのクラッドに対する比屈折率差の平均値とが同じであってもよく、同じでなくてもよい。

【0093】

また、上述した実施形態では、理解を容易にするために、マルチコア光ファイバ１の中心コア１１及び外周コア１２ａ〜１２ｃに、マルチコア光ファイバ１の長手方向の全長に亘ってＦＢＧが形成されている例について説明した。しかしながら、ＦＢＧは必ずしもマルチコア光ファイバ１の長手方向の全長に亘って形成されている必要は無く、長手方向の一部の領域にのみ形成されていても良く、ＦＢＧが形成されていなくても良い。

【0094】

また、中心コア１１及び外周コア１２ａ〜１２ｃに形成されるＦＢＧは、一定周期のものであっても良く、周期が連続的に変化するもの（チャープグレーティング）であっても良い。

【0095】

ところで、上記実施形態では、中心コア１１の屈折率の温度依存性と外周コア１２の屈折率の平均の温度依存性とが実質的に同じである例について説明した。ところで、環境温度の変化を然程問題としない環境下においても、高い測定精度が求められる場合がある。この場合、次のマルチコア光ファイバであっても、高い測定精度を実現することが可能な光ファイバセンサとし得るマルチコア光ファイバとなり得る。つまり、クラッド１３の中心に形成された中心コア１１と、当該中心コア１１の周囲を螺旋状に巻回する少なくとも１つの外周コア１２とを備え、中心コア１１と外周コア１２との距離ｄの平均をｄ_aveとし、単位長さ当たりの外周コア１２の螺旋回数をｆ_wとする場合に、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1と外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveとは、上記式（９）を満たすことを特徴とするものである。このようなマルチコア光ファイバによれば、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1と外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveとが上記式（９）を満たすことで、中心コア１１と外周コア１２との温度依存性が実質的に同じでは無い場合であっても、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1と外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveとが同じ場合と比べて、中心コア１１の光路長と外周コア１２の光路長との差の平均を小さくすることができる。このため、このマルチコア光ファイバを光ファイバセンサとして用いる場合、高い測定精度を実現することできる。

【0096】

また、このように環境温度の変化を然程問題とせず、上記のように式（９）を満たすマルチコア光ファイバでは、外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveは、中心コア１１の光路長と外周コア１２の光路長の平均との比率に合うように、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1よりも低くされることが好ましい。

【0097】

また、このように環境温度の変化を然程問題とせず、上記のように式（９）を満たすマルチコア光ファイバでは、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1と外周コアの実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveの比率は、式（１３）を満たすことが好ましい。なお、この式（１３）は、請求項３の式と同様である。

【0098】

また、このように環境温度の変化を然程問題とせず、上記のように式（９）を満たすマルチコア光ファイバでは、中心コア１１及び外周コア１２には、同じ濃度のゲルマニウムが第１添加剤として添加され、外周コア１２には、屈折率を低下させる作用を有する第２添加剤が添加されていることとしても良い。実効屈折率は、コアのクラッドに対する比屈折率差とコア径とが影響する。従って、環境温度の変化を然程問題としない場合には、外周コア１２に中心コア１１とは異なる添加剤が添加されて外周コア１２の屈折率が低下されることで、上記式（９）が満たされても良い。

【0099】

また、このように環境温度の変化を然程問題とせず、上記のように式（９）を満たすマルチコア光ファイバにおいても、長手方向の少なくとも一部の領域にＦＢＧが形成されていることが好ましい。

【0100】

次に、実施例、比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0101】

（実施例１）
図１に示す長さ５ｍのマルチコア光ファイバ１を作製した。このマルチコア光ファイバ１では、クラッド１３の外径が約１２５μｍであり、コア径が約５μｍであり、コア間距離が３５μｍであり、中心コア１１を基準として外周コア１２ａ〜１２ｃが互いに１２０°の間隔で配置されていた。また、中心コア１１と外周コア１２にはゲルマニウムのみを添加した。このマルチコア光ファイバ１の中心コア１１の分散値λ₁と外周コア１２の分散値λ₂の平均値λ_2aveとの差Δλ_aveは、−０．５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、中心コア１１に形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B1と外周コア１２に形成されたＦＢＧによる反射波長λ_B2の平均値λ_B2aveとの差Δλ_Baveは、０ｐｍであった。上記式（１４）から、中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差δΔ_aveは−０．００２％と求められた。図４には、このマルチコア光ファイバがプロットされている。次に、このマルチコア光ファイバを形状の測定をする光ファイバセンサとして、平面上に渦巻き状に配置した。次に室温２３度の環境下で校正を行い、次に室温３５度の環境下で形状のセンシングを行った。その結果、マルチコア光ファイバが配置された平面に垂直な方向に０．１ｍｍの測定誤差が認められた。このような小さな誤差であれば、光ファイバセンサとして十分に高い精度と言える。

【0102】

（実施例２）
差Δλが−０．１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、差Δλ_Baveが７０ｐｍであること以外は、実施例１と同様のマルチコア光ファイバを準備した。このマルチコア光ファイバの差δΔ_aveは０．０００％と求められた。図４には、このマルチコア光ファイバがプロットされている。次に、このマルチコア光ファイバを実施例１と同様にして、マルチコア光ファイバセンサとして配置して校正を行い、センシングを行った。その結果、マルチコア光ファイバが配置された平面に垂直な方向に０．３ｍｍの測定誤差が認められた。このような小さな誤差であれば、光ファイバセンサとして十分に高い精度と言える。

【0103】

（比較例）
差Δλが０．２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、差Δλ_Baveが７０ｐｍであること以外は、実施例１と同様のマルチコア光ファイバを準備した。このマルチコア光ファイバの差δΔ_aveは０．００６％と求められた。図４には、このマルチコア光ファイバがプロットされている。次に、このマルチコア光ファイバを実施例１と同様にして、マルチコア光ファイバセンサとして配置して校正を行い、センシングを行った。その結果、マルチコア光ファイバが配置された平面に垂直な方向に５ｍｍの大きな測定誤差が認められた。このマルチコア光ファイバは、校正が行われた室温２３度の環境下では、上記式（９）を満たすが、測定が行われた室温３５度の環境下では、上記式（９）を満たさないと考えられる。

【0104】

実施例１で説明したように、差δΔ_aveが−０．００２％で測定誤差が０．１ｍｍと小さく、実施例２で説明したように、差δΔ_aveが０．０００％で測定誤差が０．３ｍｍと小さい。マルチコア光ファイバ１の対称性を考慮すると、差δΔ_aveが０．００２％や０．０００％であっても測定誤差は小さいと考えられる。この結果に対し、比較例に説明したように、差δΔ_aveが０．００６％で測定誤差が５ｍｍと大きい。この結果より、差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下であれば、マルチコア光ファイバを光ファイバセンサとして用いる場合に、環境温度が変化しても、式（９）を満たし、測定誤差が小さくなると考えられる。

【0105】

（実施例３）
中心コア１１のコア径と外周コア１２のコア径の平均Ｄ_2aveとを相違させたこと以外は、実施例１と同様のマルチコア光ファイバを準備した。また、外周コア１２の螺旋回数ｆ_wは５０回／ｍである。具体的には、中心コア１１のコア径Ｄ₁は４．８０μｍであり、外周コア１２のコア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveは４．７７μｍであった。このマルチコア光ファイバの差δΔ_aveは−０．００２％と求められた。図４には、このマルチコア光ファイバがプロットされている。次に、このマルチコア光ファイバを実施例１と同様にして、マルチコア光ファイバセンサとして配置して校正を行い、センシングを行った。その結果、マルチコア光ファイバが配置された平面に垂直な方向に０．１ｍｍの測定誤差が認められた。このような小さな誤差であれば、光ファイバセンサとして十分に高い精度と言える。すなわち、中心コアのコア径と外周コアのコア径とが相違しても、環境温度が変化する場合であっても高い測定精度を実現し得ることがわかった。

【0106】

（実施例４）
中心コアのコア径と外周コアのコア径とが相違する場合について、さらに研究を行った。下記表１〜表８は、コアのクラッドに対する比屈折率差Δとコアのコア径Ｄとから求めた実効屈折率を示したものである。具体的には、下記表１〜表８は、中心コアのコア径を４．８０μｍとしたときに、外周コアの取り得るコア径および比屈折率差Δの範囲並びに上記の範囲で取り得る外周コアにおける実効屈折率の値を示したデータである。なお、例えば上記実施形態のように外周コアが複数配置される場合は、表１〜表８における実効屈折率の値は、複数の外周コアの実効屈折率の平均値と見做し得る。例えば、上記実施形態のように中心コア１１の周囲に３つの外周コア１２が配置される場合は、表１〜表８における実効屈折率の値は、３つの外周コア１２の実効屈折率の平均値と見做し得る。なお、表１〜表８は、紙面に収めるために１つの表が８つに分割されたものである。

【0107】

本実施例では、中心コア１１の比屈折率差Δ₁を表６において下線付き太字で示す1.100％に設定し、中心コア１１のコア径Ｄ₁を表６において下線付き太字で示す4.8000μｍに設定した。したがって、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1は1.4515433となる。また、コア間距離を実施例１と同様に３５μｍに設定し、外周コア１２の螺旋回数ｆ_wを実施例３と同様に５０回／ｍに設定して、上記式（８）を満たす外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveを求めた。実効屈折率ｎ_e2が上記式（８）を満たす場合、引っ張り特性がより良好なり得る。すなわち、マルチコア光ファイバが引っ張られる場合であっても、光ファイバセンサとして良好な特性を示し得る。このように求められた平均ｎ_e2aveは、表１〜表８において下線付き太字で示される値であることが分かった。つまり、式（８）を満たす平均ｎ_e2aveに対応する外周コアのコア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveは、比屈折率差Δが1.090％以上1.110％以下の範囲では、4.6700μｍ（表２参照）以上4.8525μｍ（表７参照）以下であることが分かった。

【0108】

次に、上記式（１４）から、中心コア１１のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₁と外周コア１２のクラッド１３に対する比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveとの差δΔ_aveを求めた。このうち、差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下となる外周コア１２の実効屈折率ｎ_e2の平均ｎ_e2aveは、表１〜表８をつなぎ合わせた場合において、4.6925μｍより大きく4.6950μｍ以下のコア径の値を示す太線と、4.8250μｍ以上、かつ4.8275μｍよりも小さいコア径の値を示す太線と、1.094％よりも大きく1.095％よりも小さい比屈折率差の値を示す太線と、1.105％よりも大きく1.106％よりも小さい比屈折率差の値を示す太線と、によって囲まれる領域内の値であることが分かった。つまり、差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下となる平均ｎ_e2aveの値に対応する外周コア１２のコア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveが4.6950μｍ（表１，２参照）以上4.8250μｍ（表５，６参照）以下であり、上記平均ｎ_e2aveの値に対応する外周コア１２の比屈折率差Δ₂の平均Δ_2aveが1.095％（表１，３，５，７参照）以上1.105％（表２，４，６，８参照）以下であることが分かった。平均Ｄ_2aveが4.6950μｍ以上4.8250μｍ以下であり、平均Δ_2aveが1.095％以上1.105％以下である場合、引っ張り特性がより良好なり得る。すなわち、マルチコア光ファイバが引っ張られた後であっても、光ファイバセンサとして良好な特性を示し得る。すなわち、中心コアのコア径と外周コアのコア径とが異なる場合であっても、中心コアと外周コアとの温度依存性が実質的に同一になり、マルチコア光ファイバの引っ張り特性が良好になり得る。

【0109】

したがって、中心コア１１の比屈折率差Δ₁が1.100％であり、中心コア１１のコア径Ｄ₁が4.8000μｍであり、すなわち、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1が1.4515433であり、コア間距離が３５μｍであり、外周コア１２の螺旋回数ｆ_wが５０回／ｍである場合に、式（８）を満たし、かつ、差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下となる外周コア１２のコア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveは、上記４つの太線で囲まれる領域内における下線付き太字で表される数値群において、4.6950μｍ以上4.8250μｍ以下であることが分かった。

【0110】

ここで、中心コア１１のコア径Ｄ₁に対する外周コア１２のコア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveと中心コア１１のコア径Ｄ₁との差の比δＤ₂、すなわち、
δＤ₂＝｛（Ｄ_2ave−Ｄ₁）／Ｄ₁｝×１００
を定義する。そうすると、中心コア１１の比屈折率差Δ₁が1.100％であり、中心コア１１のコア径Ｄ₁が4.8000μｍであり、すなわち、中心コア１１の実効屈折率ｎ_e1が1.4515433であり、コア間距離が３５μｍであり、外周コア１２の螺旋回数ｆ_wが５０回／ｍである場合に、式（８）を満たし、かつ、差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下となるδＤ₂は、上記のように、コア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveが4.6950μｍ以上4.8250μｍ以下であるため、−２．１９％以上０．５２％以下となることが分かった。

【0111】

なお、上記実施例４の結果は、中心コア１１のコア径Ｄ₁が4.8000μｍであり、コア間距離が３５μｍであり、外周コア１２の螺旋回数ｆ_wが５０回／ｍである条件下において、式（８）を満たし、かつ、差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下となるδＤ₂が−２．１９％以上０．５２％以下であることを示している。しかし、中心コア１１のコア径Ｄ₁が4.6600μｍ以上4.890μｍ以下であり、コア間距離が３３μｍ以上３７μｍ以下であり、外周コア１２の螺旋回数ｆ_wが４５回／ｍ以上５５回／ｍ以下である場合でも、式（８）を満たし、かつ、差δΔ_aveが−０．００５％以上０．００５％以下となるδＤ₂は概ね−２．１９％以上０．５２％以下となる。

【0112】

ただし、中心コアのコア径Ｄ₁が４．６９５μｍ以上４．８２５μｍ以下であることがより好ましい。中心コアのコア径Ｄ₁が４．６９５μｍ以上４．８２５μｍ以下であることにより、中心コアのコア径Ｄ₁と外周コアのコア径Ｄ₂の平均Ｄ_2aveとが異なる場合でも、環境温度の変化に左右されずに高い測定精度を実現することがより容易になり得る。

【0113】

【0114】

【0115】

【0116】

【0117】

【0118】

【0119】

【0120】

【産業上の利用可能性】

【0121】

以上説明したように、本発明によれば、高い測定精度を実現することが可能な光ファイバセンサとし得るマルチコア光ファイバが提供され、光ファイバセンサ等の分野において利用することができる。

【符号の説明】

【0122】

１・・・マルチコア光ファイバ
１１・・・中心コア
１２，１２ａ〜１２ｃ・・・外周コア
１３・・・クラッド
１０Ｒ・・・コアロッド
１３Ｒ・・・キャピラリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】