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  • 特開-マルチコア光ファイバ 図1
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(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】P2023006659
(43)【公開日】2023-01-18
(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 20060101AFI20230111BHJP
【FI】
G02B6/02 461
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021109373
(22)【出願日】2021-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504173471
【氏名又は名称】国立大学法人北海道大学
(74)【代理人】
【識別番号】100119677
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 賢治
(74)【代理人】
【識別番号】100160495
【弁理士】
【氏名又は名称】畑 雅明
(74)【代理人】
【識別番号】100115794
【弁理士】
【氏名又は名称】今下 勝博
(72)【発明者】
【氏名】寒河江 悠途
(72)【発明者】
【氏名】中島 和秀
(72)【発明者】
【氏名】坂本 泰志
(72)【発明者】
【氏名】松井 隆
(72)【発明者】
【氏名】藤澤 剛
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 晋聖
【テーマコード(参考)】
2H250
【Fターム(参考)】
2H250AC66
2H250AC67
2H250AC78
2H250AC85
2H250AC86
2H250AC93
2H250AC94
2H250AC95
2H250AC97
2H250AE26
2H250AE64
2H250AH50
(57)【要約】
【課題】本開示のマルチコア光ファイバは、コア間クロストークの抑制効果を改善することを目的とする。
【解決手段】本開示のマルチコア光ファイバは、コア屈折率及びコア半径の異なる二種別以上のコアをクラッド内にそれぞれ1以上有し、前記種別ごとにコア中心-クラッド端距離が異なることを特徴とする。
【選択図】図2

【特許請求の範囲】
【請求項1】
コア屈折率又はコア半径の異なる二種別以上のコアをクラッド内にそれぞれ1以上有し、
前記コアの種別ごとにコア中心-クラッド端距離が異なることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
【請求項2】
前記コアのうち、光の閉じ込めの強いコアのコア中心-クラッド端距離が、光の閉じ込めの弱いコアのコア中心-クラッド端距離より短い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。
【請求項3】
前記コアの種別ごとに格子間隔の異なる六方最密格子上に配置されてい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光ファイバ。
【請求項4】
前記コアの種別ごとに格子間隔の異なる正方格子上に配置されてい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光ファイバ。
【請求項5】
前記コアの種別ごとに半径の異なる円環上に等間隔で配置されてい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光ファイバ。
【請求項6】
前記クラッドの直径が125μmであり、
二種別のコアが3個ずつ配置され、
前記各コアのLP01モードの波長1550nmにおける光の実効断面積が80μm以上であり、
前記各コアのLP01モードの波長1550nmにおけるコア間クロストークが-40dB/km以下であり、
前記各コアのLP01モードの波長1565nmにおける過剰損失が0.01dB/km以下であり、
前記各コアのLP11モードのカットオフ波長が1530nm以下であることを特徴とする請求項3又は5に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項7】
前記クラッドの直径が125μmであり、
二種別のコアが4個ずつ配置され、
前記各コアのLP01モードの波長1550nmにおける光の実効断面積が80μm以上であり、
前記各コアのLP01モードの波長1550nmにおけるコア間クロストークが-19dB/km以下であり、
前記各コアのLP01モードの波長1565nmにおける過剰損失が0.01dB/km以下であり、
前記各コアのLP11モードのカットオフ波長が1530nm以下であることを特徴とする請求項4又は5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】
本開示は、クラッド内に複数のコアを配置したマルチコア光ファイバに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、光伝送容量の拡大のために、空間分割多重技術が検討されている。その中でも、1本の光ファイバのクラッド内に複数のコアを配置するマルチコア光ファイバは、飛躍的な大容量化が期待されている。従来、マルチコア光ファイバでは、複数のコアは正方格子上や六方最密格子上に配置されている。
【0003】
一方、マルチコア光ファイバでは、隣接コア間の信号干渉であるコア間クロストークが伝送容量の制限要因となっている。このコア間クロストークを低減する方法が各種検討されている。これらの検討では、構造の異なるコアを隣接させる異種マルチコア光ファイバは、コア間クロストークを低減する効果の高いことが確認されている(例えば、非特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Y. Amma et al., “High-density Multicore Fiber with Heterogeneous Core Arrangement”, In proceedings of OFC 2015, Th4C.4 (2015)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来のマルチコア光ファイバでは、光の閉じ込めの強いコアA及び光の閉じ込めの弱いコアBを含んでいても、コア中心-クラッド端距離は光の閉じ込めの弱いコアBに最適化されるため、コア間クロストークの抑制効果が限定的であった。
【0006】
図1を用いて説明する。図1は関連するマルチコア光ファイバの構造を示す。図1において、20はマルチコア光ファイバ、21はクラッドである。マルチコア光ファイバ20のクラッド21内に、複数の光の閉じ込めの強いコアA(白色の丸)及び複数の光の閉じ込めの弱いコアB(灰色の丸)が、交互に六方最密格子上に配置されている。コア中心-クラッド端距離Toptとして、光の閉じ込めの弱いコアBに最適なコア中心-クラッド端距離Tc(B)が設定される。このため、光の閉じ込めの強いコアAに最適なコア中心-クラッド端距離Tc(A)<Toptとなり、コア間クロストークの抑制効果が限定的となる課題があった。
【0007】
本開示は、上記事情に着目してなされたもので、マルチコア光ファイバのコア間クロストークの抑制効果を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
マルチコア光ファイバの二種別以上のコアを、コアの各種別に適したコア中心-クラッド端距離に配置することとした。
【0009】
具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、
コア屈折率又はコア半径の異なる二種別以上のコアをクラッド内にそれぞれ1以上有し、
前記コアの種別ごとにコア中心-クラッド端距離が異なることを特徴とする
【0010】
具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、前記コアのうち、光の閉じ込めの強いコアのコア中心-クラッド端距離が、光の閉じ込めの弱いコアのコア中心-クラッド端距離より短いことを特徴とする。
【0011】
具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、前記コアの種別ごとに格子間隔の異なる六方最密格子上に配置されていることを特徴とする。
【0012】
具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、前記コアの種別ごとに格子間隔の異なる正方格子上に配置されていることを特徴とする。
【0013】
具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、前記コアの種別ごとに半径の異なる円環上に等間隔で配置されていることを特徴とする。
【0014】
具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、
前記クラッドの直径が125μmであり、
二種別のコアが3個ずつ配置され、
前記各コアのLP01モードの波長1550nmにおける光の実効断面積が80μm以上であり、
前記各コアのLP01モードの波長1550nmにおけるコア間クロストークが-40dB/km以下であり、
前記各コアのLP01モードの波長1565nmにおける過剰損失が0.01dB/km以下であり、
前記各コアのLP11モードのカットオフ波長が1530nm以下であることを特徴とする。
【0015】
具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、
前記クラッドの直径が125μmであり、
二種別のコアが4個ずつ配置され、
前記各コアのLP01モードの波長1550nmにおける光の実効断面積が80μm以上であり、
前記各コアのLP01モードの波長1550nmにおけるコア間クロストークが-19dB/km以下であり、
前記各コアのLP01モードの波長1565nmにおける過剰損失が0.01dB/km以下であり、
前記各コアのLP11モードのカットオフ波長が1530nm以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
本開示のマルチコア光ファイバは、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】関連するマルチコア光ファイバの構造を示す図である。
図2】本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を示す図である。
図3】本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を示す図である。
図4】本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を示す図である。
図5】本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を示す図である。
図6】本開示のマルチコア光ファイバの特性の一例を示す図である。
図7】本開示のマルチコア光ファイバの特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【0019】
(実施形態1)
本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を図2に示す。図2において、10はマルチコア光ファイバ、11はクラッドである。ここでは、一例としてコア屈折率、コア半径が異なる二種別のコアを配した構成で示す。コア半径が大きいほど、光の閉じ込めが強く、コア屈折率が大きいほど、光の閉じ込めが強い。コア屈折率及びコア半径のいずれか、又は両方を調整して、所望の光の閉じ込めを実現する。コアB(灰色の丸)はコアA(白色の丸)と比較して光の閉じ込めが弱いとき、コアAおよびコアBにおいて十分な低損失性を保障するコアAのコア中心‐クラッド端距離Tc(A)およびコアBのコア中心‐クラッド端距離Tc(B)に対して、Tc(A)<Tc(B)となる。
【0020】
本開示のマルチコア光ファイバでは、コアAおよびコアBをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれTc(A)およびTc(B)となるように配置する。ここでは、コアAおよびコアBをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれTc(A)およびTc(B)となるように配置したが、それぞれ、それ以上の距離に配置してもよい。
【0021】
本開示のマルチコア光ファイバでは、コアの種別ごとに最適なコア中心‐クラッド端距離で配置することにより、コア間の距離に余裕が生じるため、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。
【0022】
(実施形態2)
本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を図3に示す。図3において、10はマルチコア光ファイバ、11はクラッドである。ここでは、一例としてコア屈折率、コア半径が異なる二種別のコアを配置している。コアB(灰色の丸)はコアA(白色の丸)と比較して光の閉じ込めが弱いとき、コアAおよびコアBにおいて十分な低損失性を保障するコアAのコア中心‐クラッド端距離Tc(A)およびコアBのコア中心‐クラッド端距離Tc(B)に対して、はTc(A)<Tc(B)となる。
【0023】
光の閉じ込めの強い3個のコアAを格子間隔の広い六方最密格子上に、光の閉じ込めの弱い3個のコアBを格子間隔の狭い六方最密格子上に配置する。格子間隔の広い六方最密格子と格子間隔の狭い六方最密格子は同じ傾きを持ち、コアAとコアBを角度方向に交互に配置する。ここでは、コアAおよびコアBをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれTc(A)およびTc(B)となるように配置したが、それぞれ、それ以上の距離に配置してもよい。また、二種別のコアの配置を示したが、三種別以上のコアの配置としてもよい。
【0024】
光の閉じ込めの強い6個のコアAを格子間隔の広い六方最密格子上に、光の閉じ込めの弱い6個のコアBを格子間隔の狭い六方最密格子上に配置する場合は、格子間隔の広い六方最密格子と格子間隔の狭い六方最密格子は30度の傾きを持って、コアAとコアBを各六方最密格子上に配置する。また、格子間隔の異なる六方最密格子を3以上としてもよい。
【0025】
本開示のマルチコア光ファイバでは、コアの種別ごとに最適なコア中心‐クラッド端距離で配置することにより、コア間の距離に余裕が生じるため、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。
【0026】
(実施形態3)
本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を図4に示す。図4において、10はマルチコア光ファイバ、11はクラッドである。ここでは、一例としてコア屈折率、コア半径が異なる二種別のコアを配置している。コアB(灰色の丸)はコアA(白色の丸)と比較して光の閉じ込めが弱いとき、コアAおよびコアBにおいて十分な低損失性を保障するコアAのコア中心‐クラッド端距離Tc(A)およびコアBのコア中心‐クラッド端距離Tc(B)に対して、はTc(A)<Tc(B)となる。
【0027】
光の閉じ込めの強い5個のコアAを格子間隔の広い正方格子上及び中心に、光の閉じ込めの弱い4個のコアBを格子間隔の狭い正方格子上に配置する。格子間隔の広い正方格子と格子間隔の狭い正方格子は45度の傾きを持ち、コアAとコアBを角度方向に交互に配置する。ここでは、コアAおよびコアBをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれTc(A)およびTc(B)となるように配置したが、それぞれ、それ以上の距離に配置してもよい。また、二種別のコアの配置を示したが、三種別以上のコアの配置としてもよい。
【0028】
図4では、マルチコア光ファイバ10の中心にコアAを配置したが、中心にコアを配置しなくてもよい。また、格子間隔の異なる正方格子を3以上としてもよい。
【0029】
本開示のマルチコア光ファイバでは、コアの種別ごとに最適なコア中心‐クラッド端距離で配置することにより、コア間の距離に余裕が生じるため、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。
【0030】
(実施形態4)
本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を図5に示す。図5において、10はマルチコア光ファイバ、11はクラッドである。ここでは、一例としてコア屈折率、コア半径が異なる二種別のコアを配置している。コアB(灰色の丸)はコアA(白色の丸)と比較して光の閉じ込めが弱いとき、コアAおよびコアBにおいて十分な低損失性を保障するコアAのコア中心‐クラッド端距離Tc(A)およびコアBのコア中心‐クラッド端距離Tc(B)に対して、はTc(A)<Tc(B)となる。
【0031】
光の閉じ込めの強い4個のコアAを半径の大きい円環上に等間隔で、光の閉じ込めの弱い4個のコアBを半径の小さい円環上に等間隔で配置する。コアAとコアBを角度方向に交互に配置する。ここでは、コアAおよびコアBをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれTc(A)およびTc(B)となるように配置したが、それぞれ、それ以上の距離に配置してもよい。また、二種別のコアの配置を示したが、三種別以上のコアの配置としてもよい。
【0032】
図5では、4個のコアAおよび4個のコアBを配置したが、それぞれ5以上配置してもよい。また、マルチコア光ファイバ10の中心に配置してもよい。図5の場合は、コアAをマルチコア光ファイバ10の中心に配置することになる。
【0033】
本開示のマルチコア光ファイバでは、コアの種別ごとに最適なコア中心‐クラッド端距離で配置することにより、コア間の距離に余裕が生じるため、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。
【0034】
(実施形態5)
本開示のマルチコア光ファイバの特性の一例を図6に示す。図3に係るマルチコア光ファイバで、コア半径、コア屈折率の異なる二種別のコアを3個ずつ配置する6コア構成について、波長1550nmでTc(B)に対するコア間クロストークの特性の一例を示す。ここで、Tc(A)=30μmとしている。クラッドの直径は125μmである。
【0035】
各コアのコア半径、コア屈折率は、各コアのLP01モードの波長1550nmにおける光の実効断面積が80μm以上であり、各コアのLP01モードの波長1565nmにおける過剰損失が0.01dB/km以下であり、各コアのLP11モードのカットオフ波長が1530nm以下となるように設定されている。コアBはコアAと比較して規格化周波数が小さい。Tc(B)=30μmは従来の異種マルチコア光ファイバであり、37μm ≧Tc(B)≧32 μmとすることでクロストークが-40dB/km以下となる。
【0036】
本開示のマルチコア光ファイバでは、異なるTc(A)およびTc(B)とすることで、従来の異種マルチコア光ファイバと比較してコア間クロストークの抑制効果を改善することができる。ここでは、波長1565nmでの過剰損失が0.01dB/kmとなるコア構造としているが、コア構造を最適化し、波長1625nmでの過剰損失が0.01dB/kmとなる構成も可能である。
【0037】
(実施形態6)
本開示のマルチコア光ファイバの特性の一例を図7に示す。図5に係るマルチコア光ファイバで、コア半径、コア屈折率の異なる二種別のコアを4個ずつ配置する8コア構成について、波長1550nmでTc(B)に対するコア間クロストークの特性の一例を示す。ここで、Tc(A)=30μmとしている。クラッドの直径は125μmである。
【0038】
各コアのコア半径、コア屈折率は、各コアのLP01モードの波長1550nmにおける光の実効断面積が80μm以上であり、各コアのLP01モードの波長1565nmにおける過剰損失が0.01dB/km以下であり、各コアのLP11モードのカットオフ波長が1530nm以下となるように設定されている。コアBはコアAと比較して規格化周波数が小さい。Tc(B)=30μmは従来の異種マルチコア光ファイバであり、37μm ≧Tc(B)≧32 μmとすることでクロストークが-19dB/km以下となる。
【0039】
本開示のマルチコア光ファイバでは、異なるTc(A)およびTc(B)とすることで、従来の異種マルチコア光ファイバと比較してコア間クロストークの抑制効果を改善することができる。ここでは、波長1565nmでの過剰損失が0.01dB/kmとなるコア構造としているが、コア構造を最適化し、波長1625nmでの過剰損失が0.01dB/kmとなる構成も可能である。
【0040】
以上説明したように、本開示のマルチコア光ファイバは、従来の異種マルチコア光ファイバと比較してコア間クロストークの抑制効果を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本開示は情報通信産業に適用することができる。
【符号の説明】
【0042】
10:マルチコア光ファイバ
11:クラッド
20:マルチコア光ファイバ
21:クラッド
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7