特開 2023-183953 マルチコアファイバおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023183953

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】マルチコアファイバおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/02 20060101AFI20231221BHJP

【ＦＩ】

G02B6/02 461

G02B6/02 466

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022097778

(22)【出願日】2022-06-17

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武笠 和則

【テーマコード（参考）】

2H250

【Ｆターム（参考）】

2H250AA51

2H250AB04

2H250AB05

2H250AB10

2H250AB15

2H250AC64

2H250AC67

2H250AC83

2H250AC93

2H250AC98

2H250AD14

2H250AD19

2H250AD32

2H250AD33

2H250AD35

2H250AD36

2H250AD37

2H250AE11

2H250AE12

2H250AE15

2H250AE16

2H250AE25

2H250AE63

2H250AE64

2H250BB33

2H250BC01

2H250BC02

(57)【要約】

【課題】製造性の高い非結合型のマルチコアファイバおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】マルチコアファイバは、コアと、前記コアの外周を取り囲む内側クラッドとを有する複数のコアガラス体と、前記複数のコアガラス体の外周を取り囲む外側クラッドと、を備え、前記複数のコアガラス体は、長手方向に垂直な断面において略一列にかつ隣接するコアガラス体同士が接触するように配置されており、前記外側クラッドの屈折率は、前記コアの最大屈折率よりも低く、前記内側クラッドの少なくとも前記外側クラッドと隣接する外周部は、前記外側クラッドの屈折率よりも低い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアと、前記コアの外周を取り囲む内側クラッドとを有する複数のコアガラス体と、
前記複数のコアガラス体の外周を取り囲む外側クラッドと、
を備え、
前記複数のコアガラス体は、長手方向に垂直な断面において略一列にかつ隣接するコアガラス体同士が接触するように配置されており、
前記外側クラッドの屈折率は、前記コアの最大屈折率よりも低く、
前記内側クラッドの少なくとも前記外側クラッドと隣接する外周部は、前記外側クラッドの屈折率よりも低い
マルチコアファイバ。

【請求項2】

前記内側クラッドの少なくとも一部が、フッ素を含む石英系ガラスからなる
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項3】

前記外側クラッドは、純石英ガラス、意図的に添加されたドーパントを含まない石英系ガラス、またはフッ素を含む石英系ガラスからなる
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項4】

前記コアは、ゲルマニウム、フッ素、塩素、カリウムおよびナトリウムのうち少なくとも一つを含む石英系ガラスからなる
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項5】

所定の使用波長において伝搬モードがシングルモードである
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項6】

所定の使用波長において長さ１０ｍにおけるコア間クロストークが－２０ｄＢ以下である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項7】

所定の使用波長において直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項8】

所定の使用波長においてモードフィールド径が５μｍ以上である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項9】

前記外側クラッドは、長手方向に垂直な断面において非円形である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項10】

前記コアガラス体における、前記外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最大値が０．１８％以上０．７０％以下であり、
前記コアガラス体における、前記外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最小値が－１．２％以上－０．０１％以下であり、
前記コアの直径が５．０μｍ以上１６．０μｍ以下であり、
前記内側クラッドの外径が１７．０μｍ以上６５．０μｍ以下であり、
前記内側クラッドの外径の、前記コアの直径に対する比が２．０以上６．０以下であり、
前記外側クラッドの外径であるファイバ径が７０．０μｍ以上７００．０μｍ以下であり、前記コアの数が３０以下である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項11】

前記コアガラス体における、前記外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最大値が０．２８％以上０．５１％以下であり、
前記コアガラス体における、前記外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最小値が－０．７０％以上－０．０３％以下であり、
前記コアの直径が６．５μｍ以上１２．０μｍ以下であり、
前記内側クラッドの外径が２９．０μｍ以上５５．０μｍ以下であり、
前記内側クラッドの外径の、前記コアの直径に対する比が２．５以上５．０以下であり、
前記外側クラッドの外径であるファイバ径が７５．０μｍ以上２５０．０μｍ以下であり、前記コアの数が１０以下である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項12】

コアと、前記コアの外周を取り囲む内側クラッドとを有する複数のコアガラス母材を、長手方向に垂直な方向に略一列にかつ隣接するコアガラス母材同士が接触するように配置する配置工程と、
前記配置した複数のコアガラス母材の外周を取り囲む外側クラッドを形成してマルチコアファイバ母材を形成する形成工程と、
前記形成したマルチコアファイバ母材を加熱溶融し、マルチコアファイバを線引きする線引工程と、
を備えるマルチコアファイバの製造方法。

【請求項13】

前記形成工程において、前記配置した複数のコアガラス母材の外周を取り囲むガラススートを火炎堆積法によって形成し、前記ガラススートを焼結してガラス化して前記外側クラッドとする
請求項１２に記載のマルチコアファイバの製造方法。

【請求項14】

複数のバーナを用いて前記ガラススートを形成する
請求項１３に記載のマルチコアファイバの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチコアファイバおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、配列のしやすさなどのメリットから、長手方向に垂直な断面においてコアが一列に配列された一列型のマルチコアファイバが盛んに検討されている。しかしながら、このような一列型のマルチコアファイバを、穿孔法を用いて製造しようとすると、ガラス母材にコアの数だけ孔を穿設しなければならない。したがって、その製造は比較的困難である。

【0003】

これに対して、特許文献１には、幅広い溝を有するガラス板の溝に複数の光ファイバ素線を列状に配列して、その上をガラス板で覆って一体化して母材とし、一列型のマルチコアファイバを製造する方法が開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、結合型である一列型のマルチコアファイバとその製造方法とが開示されている。結合型のマルチコアファイバとは、複数のコアが、互いに光学結合しており、実質的に一つのマルチモード伝送路とみなせるマルチコアファイバである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７－２９４７５５号公報

【特許文献2】特許第５６０３３０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、複数のコア同士の光学結合が弱く、互いに独立した伝送路とみなせるような非結合型の一列型のマルチコアファイバについては、その製造性の点で改善の余地がある。なお、非結合型の場合、たとえば長さ１０ｍにおいて、２つの隣接するコアの間のクロストーク（２コア間クロストーク（ＸＴ）とも呼ばれる）が－２０ｄＢ以下である。

【0007】

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、製造性の高い非結合型のマルチコアファイバおよびその製造方法を提供することにある。

【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、本発明の一態様は、コアと、前記コアの外周を取り囲む内側クラッドとを有する複数のコアガラス体と、前記複数のコアガラス体の外周を取り囲む外側クラッドと、を備え、前記複数のコアガラス体は、長手方向に垂直な断面において略一列にかつ隣接するコアガラス体同士が接触するように配置されており、前記外側クラッドの屈折率は、前記コアの最大屈折率よりも低く、前記内側クラッドの少なくとも前記外側クラッドと隣接する外周部は、前記外側クラッドの屈折率よりも低い、マルチコアファイバである。

【0009】

前記内側クラッドの少なくとも一部が、フッ素を含む石英系ガラスからなるものでもよい。

【0010】

前記外側クラッドは、純石英ガラス、意図的に添加されたドーパントを含まない石英系ガラス、またはフッ素を含む石英系ガラスからなるものでもよい。

【0011】

前記コアは、ゲルマニウム、フッ素、塩素、カリウムおよびナトリウムのうち少なくとも一つを含む石英系ガラスからなるものでもよい。

【0012】

所定の使用波長において伝搬モードがシングルモードであるものでもよい。

【0013】

所定の使用波長において長さ１０ｍにおけるコア間クロストークが－２０ｄＢ以下であるものでもよい。

【0014】

所定の使用波長において直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるものでもよい。

【0015】

所定の使用波長においてモードフィールド径が５μｍ以上であるものでもよい。

【0016】

前記外側クラッドは、長手方向に垂直な断面において非円形であるものでもよい。

【0017】

前記コアガラス体における、前記外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最大値が０．１８％以上０．７０％以下であり、１．２％以上－０．０１％以下であり、前記コアの直径が５．０μｍ以上１６．０μｍ以下であり、前記内側クラッドの外径が１７．０μｍ以上６５．０μｍ以下であり、前記内側クラッドの外径の、前記コアの直径に対する比が２．０以上６．０以下であり、前記外側クラッドの外径であるファイバ径が７０．０μｍ以上７００．０μｍ以下であり、前記コアの数が３０以下であるものでもよい。

【0018】

前記コアガラス体における、前記外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最大値が０．２８％以上０．５１％以下であり、前記コアガラス体における、前記外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最小値が－０．７０％以上－０．０３％以下であり、前記コアの直径が６．５μｍ以上１２．０μｍ以下であり、前記内側クラッドの外径が２９．０μｍ以上５５．０μｍ以下であり、前記内側クラッドの外径の、前記コアの直径に対する比が２．５以上５．０以下であり、前記外側クラッドの外径であるファイバ径が７５．０μｍ以上２５０．０μｍ以下であり、前記コアの数が１０以下であるものでもよい。

【0019】

本発明の一態様は、コアと、前記コアの外周を取り囲む内側クラッドとを有する複数のコアガラス母材を、長手方向に垂直な方向に略一列にかつ隣接するコアガラス母材同士が接触するように配置する配置工程と、前記配置した複数のコアガラス母材の外周を取り囲む外側クラッドを形成してマルチコアファイバ母材を形成する形成工程と、前記形成したマルチコアファイバ母材を加熱溶融し、マルチコアファイバを線引きする線引工程と、を備える、マルチコアファイバの製造方法である。

【0020】

前記形成工程において、前記配置した複数のコアガラス母材の外周を取り囲むガラススートを火炎堆積法によって形成し、前記ガラススートを焼結してガラス化して前記外側クラッドとするものでもよい。

【0021】

複数のバーナを用いて前記ガラススートを形成するものでもよい。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれは、製造性の高い非結合型のマルチコアファイバを実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図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面における模式的な断面図である。

【図2】図２は、実施形態１に係るマルチコアファイバの屈折率プロファイルの例を示す図である。

【図3】図３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面における模式的な断面図である。

【図4】図４は、実施形態２に係るマルチコアファイバの屈折率プロファイルの例を示す図である。

【図5】図５は、最大Δおよびコアガラス体直径と、２コア間クロストークとの関係の一例を示す図である。

【図6】図６は、コア数および伝送距離と、ファイバ径との関係の一例を示す図である。

【図7】図７は、波長帯に応じた、最大Δの最適最大値と最適最小値との一例を示す図である。

【図8】図８は、実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法の一例を示す図である。

【図9】図９は、実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法の一例を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態３、４、５、６に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

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、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、本明細書においては、カットオフ波長または実効カットオフ波長とは、国際通信連合（ＩＴＵ）のＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５０．１で定義するケーブルカットオフ波長（λｃｃ）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Ｇ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。

【0025】

（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面における模式的な断面図である。マルチコアファイバ１０は、複数のコアガラス体である９個のコアガラス体１１と、外側クラッド１２と、を備えている。

【0026】

コアガラス体１１は、コア１１ａと、コア１１ａの外周を取り囲む内側クラッド１１ｂとを有し、長手方向に垂直な断面において略円形状である。コア１１ａは内側クラッド１１ｂの略中心に位置する。

【0027】

９個のコアガラス体１１は、長手方向に垂直な断面において略一列に配置されており、かつ隣接するコアガラス体１１同士が接触するように配置されている。すなわち、マルチコアファイバ１０は、一列型のマルチコアファイバである。

【0028】

外側クラッド１２は、９個のコアガラス体１１の外周を取り囲んでいる。外側クラッド１２は、長手方向に垂直な断面において略円形状ある。

【0029】

つぎに、コア１１ａと、内側クラッド１１ｂと、外側クラッド１２との屈折率の関係について説明する。図２は、マルチコアファイバ１０の屈折率プロファイルの例を示す図である。図２は、半径方向における、外側クラッド１２の平均屈折率に対する比屈折率差を表している。

【0030】

コア１１ａは、マルチコアファイバ１０の中で屈折率が最大の部分を含む。外側クラッド１２の屈折率は、コア１１ａの最大屈折率よりも低い。

【0031】

内側クラッド１１ｂの、少なくとも外側クラッド１２と隣接する外周部は、外側クラッド１２の屈折率よりも低い。内側クラッド１１ｂは、マルチコアファイバ１０の中で屈折率が最小の部分を含む。この場合、内側クラッド１１ｂは、図２（ａ）のように、コア１１ａと隣接する内周部では、外側クラッド１２の屈折率以上に屈折率が高い部分が存在してもよい。また、内側クラッド１１ｂは、図２（ｂ）のように、半径方向の全体で外側クラッド１２の屈折率よりも屈折率が低くてもよい。なお、図２（ａ）、（ｂ）の屈折率プロファイルは、Ｗ型の屈折率プロファイルとも呼ばれる。この場合、内側クラッド１１ｂは、ディプレスト層とも呼ばれる。

【0032】

コア１１ａ、内側クラッド１１ｂ、および外側クラッド１２の構成材料について例示する。コア１１ａ、内側クラッド１１ｂ、および外側クラッド１２の構成材料は、上述の屈折率の関係を満たせば特に限定されない。たとえば、コア１１ａは、ゲルマニウム、フッ素、塩素、カリウムおよびナトリウムのうち少なくとも一つを含む石英系ガラスからなる。塩素は、マルチコアファイバ１０の製造工程（脱水工程など）において含まれるドーパントであり、意図的に添加したものではない場合がある。ゲルマニウムは、石英系ガラスの屈折率を上昇させるドーパントである。カリウムおよびナトリウムは、石英系ガラスの屈折率を上昇させるドーパントである。フッ素は、石英系ガラスの屈折率を低下させるドーパントである。

【0033】

また、たとえば、内側クラッド１１ｂは、石英系ガラスからなるが、その少なくとも一部（たとえば外側クラッド１２の屈折率よりも低い部分）が、フッ素を含む石英系ガラスからなる。

【0034】

また、たとえば、外側クラッド１２は、純石英ガラス、外側クラッド１２に意図的に添加されたドーパントを含まない石英系ガラス、またはフッ素を含む石英系ガラスからなる。意図的に添加されたドーパントを含まない石英系ガラスとは、たとえば、製造工程において含まれる塩素や、製造工程においてコア１１ａや内側クラッド１１ｂから拡散してきたドーパントを含む石英系ガラスである。なお、純石英ガラスとは、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が約１．４４４である、きわめて高純度の石英ガラスである。

【0035】

このように構成されたマルチコアファイバ１０では、隣接するコアガラス体１１同士が接触するように配置されているので、後述するように、火炎堆積法などを用いた製造の際に、隣接するコアガラス体１１の間に空隙が生じにくい。その結果、マルチコアファイバ１０は製造性が高い。

【0036】

さらに、マルチコアファイバ１０では、内側クラッド１１ｂの、少なくとも外側クラッド１２と隣接する外周部は、外側クラッド１２の屈折率よりも低いので、隣接するコア１１ａ同士の２コア間ＸＴを小さくできる。その結果、非結合型のマルチコアファイバ１０が好適に実現される。これにより、マルチコアファイバ１０は、たとえば、所定の使用波長において長さ１０ｍにおける２コア間ＸＴが－２０ｄＢ以下、好ましくは－３０ｄＢ以下である。ここで、所定の使用波長とは、マルチコアファイバ１０を光伝送ファイバとして使用する場合に伝送する信号光の波長である。なお、マルチコアファイバ１０は、使用波長において伝搬モードがシングルモードであることが好ましい。

【0037】

さらに、マルチコアファイバ１０では、コア１１ａが直線状に並んでいるので、たとえばリボンファイバを用いてコア１１ａに光を入力させることが容易である。したがって、マルチコアファイバ１０はその光学特性を評価することも容易である。

【0038】

（実施形態２）
図３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面における模式的な断面図である。マルチコアファイバ２０は、複数のコアガラス体である９個のコアガラス体２１と、外側クラッド２２と、を備えている。

【0039】

コアガラス体２１は、コア２１ａと、コア２１ａの外周を取り囲む内側クラッド内周部２１ｂと、内側クラッド内周部２１ｂの外周を取り囲む内側クラッド外周部２１ｃとを有し、長手方向に垂直な断面において略円形状である。内側クラッド内周部２１ｂと内側クラッド外周部２１ｃとは内側クラッドを構成している。コア２１ａは内側クラッドの略中心に位置する。

【0040】

９個のコアガラス体２１は、長手方向に垂直な断面において略一列に配置されており、かつ隣接するコアガラス体２１同士が接触するように配置されている。すなわち、マルチコアファイバ２０は、一列型のマルチコアファイバである。

【0041】

外側クラッド２２は、９個のコアガラス体２１の外周を取り囲んでいる。外側クラッド２２は、長手方向に垂直な断面において略円形状である。

【0042】

つぎに、コア２１ａと、内側クラッド内周部２１ｂと、内側クラッド外周部２１ｃと、外側クラッド２２との屈折率の関係について説明する。図４は、マルチコアファイバ２０の屈折率プロファイルの例を示す図である。図４は、半径方向における、外側クラッド２２の平均屈折率に対する比屈折率差を表している。

【0043】

コア２１ａは、マルチコアファイバ２０の中で屈折率が最大の部分を含む。外側クラッド２２の屈折率は、コア２１ａの最大屈折率よりも低い。

【0044】

内側クラッドの、外側クラッド２２と隣接する外周部である内側クラッド外周部２１ｃは、外側クラッド２２の屈折率よりも低い。内側クラッドは、内側クラッド外周部２１ｃにおいて、マルチコアファイバ２０の中で屈折率が最小の部分を含む。この場合、内側クラッドは、図４（ａ）のように、コア１１ａと隣接する内側クラッド内周部２１ｂでは、外側クラッド２２の屈折率以上に屈折率が高い部分が存在してもよい。なお、図４（ａ）、（ｂ）の屈折率プロファイルは、トレンチ型の屈折率プロファイルとも呼ばれる。この場合、内側クラッド外周部２１ｃは、トレンチ層とも呼ばれる。

【0045】

コア２１ａ、内側クラッド内周部２１ｂ、内側クラッド外周部２１ｃ、および外側クラッド２２の構成材料についても、上述の屈折率の関係を満たせば特に限定されない。たとえば、内側クラッド外周部２１ｃは、内側クラッド内周部２１ｂよりも多くのフッ素を含む石英系ガラスからなる。

【0046】

このように構成されたマルチコアファイバ２０では、マルチコアファイバ１０と同様に、隣接するコアガラス体２１同士が接触するように配置されているので、製造性が高い。

【0047】

さらに、マルチコアファイバ２０では、外側クラッド２２と隣接する内側クラッド外周部２１ｃは、外側クラッド２２の屈折率よりも低いので、非結合型のマルチコアファイバ１０が好適に実現される。これにより、マルチコアファイバ２０は、たとえば、所定の使用波長において長さ１０ｍにおける２コア間ＸＴが－２０ｄＢ以下、好ましくは－３０ｄＢ以下である。なお、マルチコアファイバ２０は、使用波長において伝搬モードがシングルモードであることが好ましい。

【0048】

さらに、マルチコアファイバ２０では、コア２１ａが直線状に並んでいるので、たとえばリボンファイバを用いてコア２１ａに光を入力させることが容易である。したがって、マルチコアファイバ２０はその光学特性を評価することも容易である。

【0049】

（マルチコアファイバの好適な特性）
つぎに、実施形態に係るマルチコアファイバの好適な特性について説明する。マルチコアファイバの使用波長は、光通信に使用される波長帯に属する。そのような波長帯は、たとえば、８００～９００ｎｍ帯、１．０μｍ帯（たとえば１０００ｎｍ～１１００ｎｍ）、１．３μｍ帯（たとえば１２６０ｎｍ～１３６０ｎｍ）、Ｃ－ｂａｎｄ（たとえば１５３０ｎｍ～１５６５ｎｍ）、Ｌ－ｂａｎｄ（たとえば１５６５ｎｍ～１６２５ｎｍ）などである。

【0050】

本発明者は、上記各波長帯において、実施形態に係るマルチコアファイバに関する数多くのシミュレーション計算や実験を行った。その結果、実施形態に係るマルチコアファイバにおいて、使用波長かつ長さ１０ｍにおける２コア間ＸＴが－２０ｄＢ以下、好ましくは－３０ｄＢ以下であるという特性を実現できることを確認した。

【0051】

また、本発明者は、使用波長において長さ１０ｍにおける２コア間ＸＴが－２０ｄＢ以下という特性を得るためには、マルチコアファイバにおいて、使用波長において直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下であるものとすることが好ましいことを確認した。

【0052】

また、実施形態に係るマルチコアファイバに関して同種のマルチコアファイバ同士の融着接続実験を行ったところ、使用波長においてモードフィールド径が５μｍ以上であると、複数のコアの平均の接続損失を０．５ｄＢ以下とでき、好ましいことを確認した。

【0053】

そして、使用波長において、長さ１０ｍにおいて２コア間ＸＴが－２０ｄＢ以下、直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、およびモードフィールド径が５μｍ以上を実現するためには、構造パラメータが以下の条件であることが好ましいことを確認した。

【0054】

すなわち、マルチコアファイバにおける構造パラメータとして、コアガラス体における、外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最大値が０．１８％以上０．７０％以下であり、コアガラス体における、外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最小値が－１．２％以上－０．０１％以下であり、コアの直径が５．０μｍ以上１６．０μｍ以下であり、内側クラッドの外径が１７．０μｍ以上６５．０μｍ以下であり、内側クラッドの外径の、コアの直径に対する比が２．０以上６．０以下であり、外側クラッドの外径であるファイバ径が７０．０μｍ以上７００．０μｍ以下であることが好ましい。

【0055】

なお、コアガラス体における、外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最大値は、コアにおける最大屈折率の、外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差であり、以下では最大Δと記載する場合がある。また、コアガラス体における、外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最小値は、内側クラッドにおける最小屈折率の、外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差であり、以下では最小Δと記載する場合がある。

【0056】

さらには、マルチコアファイバにおける構造パラメータとして、コアガラス体における、外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最大値（最大Δ）が０．２８％以上０．５１％以下であり、コアガラス体における、外側クラッドの屈折率に対する比屈折率差の最小値（最小Δ）が－０．７０％以上－０．０３％以下であり、コアの直径が６．５μｍ以上１２．０μｍ以下であり、内側クラッドの外径が２９．０μｍ以上５５．０μｍ以下であり、内側クラッド外径の、コアの直径に対する比が２．５以上５．０以下であり、外側クラッドの外径であるファイバ径が７５．０μｍ以上２５０．０μｍ以下であであることが、より好ましい。

【0057】

ただし、上述した好適な構造パラメータの範囲は、使用波長帯に応じてさらに最適な範囲を選択することが好ましい。

【0058】

たとえば、使用波長がＣ－ｂａｎｄに属する場合の構造パラメータの設定について説明する。図５は、シミュレーション計算によって得られた、最大Δおよびコアガラス体直径と、２コア間ＸＴ（図中のＸＴ）との関係の一例を示す図である。なお、図５では、最小Δを－２．５％に固定し、コアの直径は、実効カットオフ波長が１４５０ｎｍになるように設定して最適化をおこなったものである。また、図５では、使用波長は１５５０ｎｍとしている。

【0059】

図５に示すように、２コア間ＸＴは、グラフの左下の領域で１０ｄＢ～２０ｄＢであるが、グラフの右上に向かうにしたがって徐々に小さくなり、最も右上の領域では－１２０ｄＢ～－１１０ｄＢである。なお、図中、線Ｌ１は、２コア間ＸＴが－２０ｄＢであることを示す線であり、線Ｌ１より上側の領域では、２コア間ＸＴが－２０ｄＢより小さい。また、図中、線Ｌ２は、直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎであることを示す線であり、線Ｌ２より右側の領域では直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎより小さい。また、図中、線Ｌ３は、伝送損失が０．５ｄＢであることを示す線であり、線Ｌ３より左側の領域では伝送損失が０．５ｄＢより小さい。

【0060】

図５に示すように、最大Δおよびコアガラス体直径は、要求される曲げ損失や伝送損失や２コア間ＸＴに応じて、最適な組み合わせを設定することができる。また、最大Δを高くした場合は、伝送損失が増えるとともに、モードフィールド径が小さくなるので、接続特性も考慮して構造パラメータを設計することが好ましい。

【0061】

また、コアガラス体直径を大きくした場合は、２コア間ＸＴの低減のためには好ましいが、ファイバ径（外側クラッドの外径）が増大する。また、ファイバ径を一定にしながら２コア間ＸＴを低減させようとすると、マルチコアファイバに含まれるコアガラス体の数（すなわちコアの数）が少なくなる。したがって、構造パラメータを設定する際に、どの程度の伝送距離（マルチコアファイバの長さ）、コアの数、ファイバ径をターゲットとするかは重要である。

【0062】

図６は、コア数および伝送距離と、ファイバ径との関係の一例を示す図である。図６では、伝送距離（マルチコアファイバの長さ）において２コア間ＸＴとして－３０ｄＢが得られるように構造パラメータを設定している。また、図６では、使用波長は１５５０ｎｍとしている。

【0063】

図６に示すように、ファイバ径は、グラフの左下の領域で１００μｍ～１２０μｍであるが、グラフの右上に向かうにしたがって徐々に大きくなり、最も右上の領域では５２０μｍ～５４０μｍである。

【0064】

図６から、たとえば、ファイバ径のターゲットを１６０μｍとした場合には、伝送距離が１０ｍの場合コア数は６であり、伝送距離が１ｋｍの場合コア数は５であり、伝送距離が５０ｋｍの場合コア数は４である。また、伝送距離が１００ｍで、コア数を８にしたい場合は、ファイバ径を２５０μｍ程度まで増大する必要がある。また、ファイバ径を典型的な１２５μｍとしたい場合は、伝送距離が１００ｍの場合は、コア数は４程度が限界である。

【0065】

このように、或るファイバ径において実現できるコア数は、使用波長や伝送距離などに依存する。したがって、所望のコア数を実現したい場合は、使用波長や伝送距離などに応じて、ファイバ径を設定すればよい。なお、コア数は特に限定されないが、たとえば３０以下が好ましく、１０以下がより好ましい。

【0066】

なお、後述するように、実施形態に係るマルチコアファイバにおいて、外側クラッドが長手方向に垂直な断面において非円形である場合がある。この場合、ファイバ径とは、外側クラッドの長手方向に垂直な断面において最も長い部分の長さとして定義できる。

【0067】

また、構造パラメータの最適な範囲は、使用波長などに依存するので、使用波長に応じて適切な構造パラメータを設定することが好ましい。たとえば、図７は、波長帯に応じた、最大Δの最適最大値と最適最小値との一例を示す図である。なお、最適最大値および最適最小値は、シングルモード伝搬、長さ１０ｍにおいて２コア間ＸＴが－２０ｄＢ以下、直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、およびモードフィールド径が５μｍ以上という特性を得る観点から最適な値である。図７に示すように、最大Δの最適な最小値、最適な最大値、およびその範囲は、波長帯によって異なり、かつ波長帯が長くなるにつれて大きくなる傾向にある。

【0068】

さらに、表１は、本発明者が体系的な検討の結果得た、それぞれの波長帯での、構造パラメータの好適な範囲を示す表である。なお、この好適な範囲は、シングルモード伝搬、長さ１０ｍにおいて２コア間ＸＴが－２０ｄＢ以下、直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、およびモードフィールド径が５μｍ以上という特性を得る観点から好適な範囲である。表１に示すように、波長帯に応じて適正な構造パラメータの組み合わせとすることで、一列型で非結合型のマルチコアファイバとして好適な特性が得られる。なお、コアの数については特に限定されないが、ファイバ径の過度な増大を抑制する観点からは、いずれの波長帯でもコアの数は４以上１０以下程度が好ましい。

【表1】

【0069】

（製造方法）
実施形態に係るマルチコアファイバの製造方法の一例について、図８、９を参照して説明する。本例に係るマルチコアファイバの製造方法は、実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法の一例であって、少なくとも、配置工程と、形成工程と、線引工程と、を有する。

【0070】

配置工程では、図８（ａ）に示すように、９本のコアガラス母材１１０を、長手方向に垂直な方向に、略一列に、かつ隣接するコアガラス母材１１０同士が接触するように配置し、支え治具などでコアガラス母材１１０を固定する。ここで、長手方向は、図面に垂直な方向であり、長手方向に垂直な方向は、図面左右方向である。

【0071】

コアガラス母材１１０は、コア１１０ａと、コア１１０ａの外周を取り囲む内側クラッド１１０ｂとを有し、長手方向に垂直な断面において略円形状である。コアガラス母材１１０は、マルチコアファイバ１０のコアガラス体１１となる部分である。コア１１０ａはコア１１ａとなる部分であり、内側クラッド１１０ｂは内側クラッド１１ｂとなる部分である。このようなコアガラス母材１１０は、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法をはじめとする気相法などをベースに一括で作製することが可能である。

【0072】

形成工程では、配置した９本のコアガラス母材１１０の外周を取り囲む外側クラッドを形成して、マルチコアファイバ母材を形成する。本例の形成工程では、配置した９本のコアガラス母材１１０の外周を取り囲むガラススートを火炎堆積法によって形成し、そのガラススートを焼結してガラス化して外側クラッドとする。

【0073】

具体的には、図８（ａ）～図８（ｃ）に示すように、火炎堆積法（たとえばＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法）を実施するための２本のバーナＢ１、Ｂ２を、９本のコアガラス母材１１０を図面上下方向から挟むように配置する。そして、バーナＢ１、Ｂ２をコアガラス母材１１０の配列方向（図面左右方向）の第１の一端側から第２の一端側に移動させながら、コアガラス母材１１０にガラススート１２０を堆積させる。バーナＢ１、Ｂ２が第２の一端側の所定位置に到達したら、バーナＢ１、Ｂ２を第２の一端側に移動させる、すなわちバーナＢ１、Ｂ２をコアガラス母材１１０の配列方向において往復移動させる。

【0074】

つづいて、図９（ａ）に示すように、バーナＢ１を、矢印Ａｒで示すように往復距離が徐々に小さくなるように往復移動させる。なお、図９（ａ）にはバーナＢ１のみ図示してあるが、バーナＢ２もバーナＢ１と同じように往復移動させる。これにより、ガラススート１２０は、長手方向に垂直な断面においてコアガラス母材１１０の配列方向の中央部が膨らむように堆積し、円形状に近くなる。なお、形状を円形状に近づけるために、バーナＢ１、Ｂ２の往復移動速度や単位時間当たりのガラススート１２０の堆積量などを調整してもよい。

【0075】

つづいて、図９（ｂ）に示すように、コアガラス母材１１０にガラススート１２０が堆積したものである中間体を、長手方向に垂直な軸回りに回転させながら、バーナＢ１とバーナＢ２（図９（ｂ）では不図示）とでさらにガラススート１２０を堆積させる。このとき、回転速度や単位時間当たりのガラススート１２０の堆積量などを調整することにより、ガラススート１２０の形状を長手方向に垂直な断面においてさらに円形状に近づける。

【0076】

その後、ガラススート１２０を焼結してガラス化し、マルチコアファイバ母材の外側クラッドを形成する。これにより、マルチコアファイバ母材が形成される。

【0077】

線引工程では、マルチコアファイバ母材を公知の線引き装置を用いて加熱溶融し、線引きを行う。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。

【0078】

上記製造方法では、隣接するコアガラス母材１１０同士が接触するように配置するため、２つのコアガラス母材１１０の間に、ガラススート１２０が堆積しない部分（空隙）が形成されにくい。このような空隙は、その後のガラススート１２０の堆積によっては埋めることが困難であり、かつマルチコアファイバの特性に影響を及ぼすおそれがあるので、製造性の低下の原因となり得る。したがって、上記製造方法のようにして、空隙を形成されにくくすることが、製造性の観点から有効である。また、空隙を形成されないようにすることがさらに有効である。

【0079】

また、上記製造方法では、バーナＢ１、Ｂ２を用いてガラススート１２０を形成している。このように複数のバーナを用いることで、製造時間を短縮することができ、マルチコアファイバ１０の製造コストを低減できる。ただし、バーナの数は特に限定されず、１でもよいし、３以上でもよい。

【0080】

（実施例）
上記製造方法にしたがい、実施例のマルチコアファイバを作製した。実施例のマルチコアファイバは、実施形態２に係るマルチコアファイバ２０の構成において、コアガラス体の数を４とした構成を有する。なお、コアガラス母材はＶＡＤ法を用いて作製した。

【0081】

実施例のマルチコアファイバにおける屈折率プロファイルは、図４（ｂ）のような形状を有した。また、実施例のマルチコアファイバの構造パラメータは以下の通りである。すなわち、最大Δは０．３８％であり、最小Δは－０．２５％である。また、コアの半径は４．１μｍ（すなわち直径は８．２μｍ）である。内側クラッドの外径（すなわちコアガラス体の外径）は２４μｍである。内側クラッドの外径の、コアの直径に対する比は２．９である。ファイバ径は１２５μｍである。

【0082】

実施例のマルチコアファイバを測定して得られた光学特性を表２に示す。表２では、光学特性として、ゼロ分散波長λ０、ゼロ分散波長における分散Ｓｌｏｐｅ、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径（ＭＦＤ）、カットオフ波長λｃｃ、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失、波長１５５０ｎｍにおける直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失、および波長１５５０ｎｍかつ長さ１０ｍにおける２コア間ＸＴを示している。また、４つのコアには、端から、コア１、コア２、コア３、コア４のように番号を付けた。２コア間ＸＴにおいて、たとえば（１－２間）とは、コア１とコア２との間の２コア間ＸＴである。

【0083】

表２に示す光学特性は、コア１、コア２、コア３、コア４のいずれにおいても好適な値である。たとえば、λｃｃの値から分かるように、いずれのコアについても、波長１３１０ｎｍにおいて伝搬モードがシングルモードである。したがって、いずれのコアについても、波長１５５０ｎｍにおいても、伝搬モードがシングルモードである。

【0084】

また、たとえば、いずれの２コア間においても、波長１５５０ｎｍかつ長さ１０ｍにおける２コア間ＸＴが－３０ｄＢ以下である。

【0085】

また、波長１５５０ｎｍにおけるコア１、コア２、コア３、コア４のモードフィールド径は、それぞれ、９．７３μｍ、９．７１μｍ、９．７５μｍ、９．７２μｍであり、いずれも５μｍ以上であった。したがって、実施例のマルチコアファイバは、コア１、コア２、コア３、コア４のいずれも、使用波長を１５５０ｎｍとして、シングルモード伝搬、長さ１０ｍにおいて２コア間ＸＴが－２０ｄＢ以下、直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失が１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、およびモードフィールド径が５μｍ以上という特性を満たしていた。

【0086】

また、実施例のマルチコアファイバについて、波長１３１０ｎｍにおいて２コア間ＸＴを測定したところ、長さ１００ｍにおいて－３０ｄＢ以下の値が得られた。

【表2】

【0087】

（その他の実施形態）
図１０は、その他の実施形態としての、実施形態３、４、５、６に係るマルチコアファイバの長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。これらのマルチコアファイバは、外側クラッドが、長手方向に垂直な断面において非円形である。

【0088】

図１０（ａ）は、実施形態３に係るマルチコアファイバ３０についての図である。マルチコアファイバ３０は、９個のコアガラス体１１と、外側クラッド３２と、を備えている。マルチコアファイバ３０は、図１に示す実施形態１に係るマルチコアファイバ１０において、外側クラッド１２を外側クラッド３２に置き換えた構成を有する。

【0089】

外側クラッド３２は、長手方向に垂直な断面が楕円形状である点以外は外側クラッド１２と同じであるので、重複する説明を省略する。このようなマルチコアファイバ３０も、マルチコアファイバ１０と同様に、製造性が高い非結合型のマルチコアファイバである。たとえば、外側クラッド３２の楕円形状は、上述した製造方法の例において、バーナの往復移動速度やコアガラス母材の回転速度や単位時間当たりのガラススートの堆積量などを調整することにより実現可能である。

【0090】

図１０（ｂ）は、実施形態４に係るマルチコアファイバ４０についての図である。マルチコアファイバ４０は、９個のコアガラス体１１と、外側クラッド４２と、を備えている。マルチコアファイバ４０は、マルチコアファイバ１０において、外側クラッド１２を外側クラッド４２に置き換えた構成を有する。

【0091】

外側クラッド４２は、長手方向に垂直な断面が円盤形状である点以外は外側クラッド１２と同じであるので、重複する説明を省略する。このようなマルチコアファイバ４０も、マルチコアファイバ１０と同様に、製造性が高い非結合型のマルチコアファイバである。たとえば、外側クラッド４２の円盤形状は、上述した製造方法の例において、バーナの往復移動速度やコアガラス母材の回転速度や単位時間当たりのガラススートの堆積量などを調整することにより実現可能である。

【0092】

図１０（ｃ）は、実施形態５に係るマルチコアファイバ５０についての図である。マルチコアファイバ５０は、９個のコアガラス体１１と、外側クラッド５２と、を備えている。マルチコアファイバ５０は、マルチコアファイバ１０において、外側クラッド１２を外側クラッド５２に置き換えた構成を有する。

【0093】

外側クラッド５２は、長手方向に垂直な断面が長方形状である点以外は外側クラッド１２と同じであるので、重複する説明を省略する。このようなマルチコアファイバ５０も、マルチコアファイバ１０と同様に、製造性が高い非結合型のマルチコアファイバである。たとえば、外側クラッド４２の長方形状は、上述した製造方法の例において、図９のようなバーナの往復移動距離の調整やコアガラス母材の回転をしなくても、図８のようなバーナの往復移動だけで実現可能である。

【0094】

図１０（ｄ）は、実施形態６に係るマルチコアファイバ６０についての図である。マルチコアファイバ６０は、実施形態５に係るマルチコアファイバ５０の外側クラッド５２の外周を取り囲むように２層の被覆層６３、６４を設けた構成を有する。被覆層６３、６４は、樹脂からなる。この樹脂は、たとえば、紫外線硬化樹脂であるが、光ファイバの被覆として使用される樹脂であれは特に限定されない。このように被覆層６３、６４を設けることで、マルチコアファイバ６０のガラス部分が保護される。なお、被覆層は２層に限られず、１層や３層以上でもよい。

【0095】

また、被覆層６３、６４のような被覆層は、他の実施形態１～４に係るマルチコアファイバに設けてもよい。外側クラッドが長手方向に垂直な断面において非円形である場合も、被覆プロセスの最適化によって、好適な被覆層を形成することができる。

【0096】

なお、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。

【符号の説明】

【0097】

１０、２０、３０、４０、５０、６０ ：マルチコアファイバ
１１、２１ ：コアガラス体
１１ａ、１１０ａ ：コア
１１ｂ、１１０ｂ ：内側クラッド
１２、２２、３２、４２、５２ ：外側クラッド
２１ａ ：コア
２１ｂ ：内側クラッド内周部
２１ｃ ：内側クラッド外周部
６３、６４ ：被覆層
１１０ ：コアガラス母材
１２０ ：ガラススート
Ａｒ ：矢印
Ｂ１、Ｂ２ ：バーナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】