特開 2024-150281 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】P2024150281

(43)【公開日】2024-10-23

(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 20060101AFI20241016BHJP

   C03B 37/012 20060101ALI20241016BHJP

   C03B 37/027 20060101ALI20241016BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20241016BHJP

   G02B 6/032 20060101ALI20241016BHJP

【ＦＩ】

G02B6/02 461

C03B37/012 A

C03B37/027 Z

G02B6/036

G02B6/032 Z

G02B6/02 376A

G02B6/02 401

G02B6/02 471

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023063624

(22)【出願日】2023-04-10

(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

4G021

【Ｆターム（参考）】

2H250AA52

2H250AB04

2H250AB05

2H250AB10

2H250AB18

2H250AC51

2H250AC64

2H250AC78

2H250AC83

2H250AC94

2H250AC98

2H250AD00

2H250AD13

2H250AD32

2H250AE25

2H250AE63

2H250BA32

2H250BC02

4G021BA02

4G021HA00

(57)【要約】

【課題】コア間クロストークが抑制された一列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、複数のコア部と、前記コア部の最大屈折率よりも屈折率が低く、それぞれが複数の前記コア部のそれぞれの外周を取り囲む、複数の内側クラッド部と、複数の前記内側クラッド部を取り囲む外側クラッド部と、を備え、前記外側クラッド部の内側には、長手方向に垂直な断面において、第１方向における長さが前記第１方向と直交する第２方向における長さよりも長い内側領域が存在しており、前記複数のコア部および前記複数の内側クラッド部は、前記内側領域において前記第１方向に一列に配列しており、前記内側領域において、２つの前記コア部の間には、前記内側クラッド部の外周面の一部と前記内側領域の内周面の一部とを内壁として有する第１空隙が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のコア部と、
前記コア部の最大屈折率よりも屈折率が低く、それぞれが複数の前記コア部のそれぞれの外周を取り囲む、複数の内側クラッド部と、
複数の前記内側クラッド部を取り囲む外側クラッド部と、
を備え、
前記外側クラッド部の内側には、長手方向に垂直な断面において、第１方向における長さが前記第１方向と直交する第２方向における長さよりも長い内側領域が存在しており、
前記複数のコア部および前記複数の内側クラッド部は、前記内側領域において前記第１方向に一列に配列しており、
前記内側領域において、２つの前記コア部の間には、前記内側クラッド部の外周面の一部と前記内側領域の内周面の一部とを内壁として有する第１空隙が形成されている
マルチコアファイバ。

【請求項2】

前記第１空隙の内壁は、長手方向に垂直な断面が略円弧状である前記内側クラッド部の外周面の一部と、長手方向に垂直な断面が略直線状である前記内側領域の内周面の一部とを含む
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項3】

前記内側領域において、前記外側クラッド部の外周面と、前記外側クラッド部の前記外周面に最も近い前記内側クラッド部との間には、前記最も近い前記内側クラッド部の外周面の一部と前記内側領域の内周面の一部とを内壁とする第２空隙が形成されている
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項4】

前記第２空隙の内壁は、長手方向に垂直な断面が略円弧状である前記最も近い前記内側クラッド部の外周面の一部を含む
請求項３に記載のマルチコアファイバ。

【請求項5】

前記外側クラッド部は、実質的な石英ガラスまたはフッ素がドープされた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6】

前記コア部は、ゲルマニウム、フッ素、塩素、カリウムおよびナトリウムの少なくともいずれか一種を含む
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項7】

入力される光をシングルモードで伝搬する
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項8】

入力される光の波長における長さ１００ｍ当たりの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9】

入力される光の波長における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10】

前記外側クラッド部の外径が１２５±１０μｍである
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項11】

長手方向に垂直な断面における形状が非円形である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項12】

長手方向に垂直な断面において、第１方向における長さが前記第１方向と直交する第２方向における長さよりも長い孔を有する管状クラッド母材を準備する第１準備工程と、
それぞれが、母材コア部と、前記母材コア部の最大屈折率よりも屈折率が低く、前記母材コア部の外周を取り囲む母材内側クラッド部と、を有する複数の柱状母材を準備する第２準備工程と、
前記複数の柱状母材を、互いに離間させて、前記管状クラッド母材の孔内に一列に配置し、光ファイバ母材を形成する配置工程と、
前記光ファイバ母材から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。

【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】

複数のコア部を有するマルチコアファイバとして、配列がし易いなどの理由から、コア部が一列に並んで配列された、いわゆる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、一列型のマルチコアファイバでは、限られた外径のクラッド部の内部に複数のコア部を配列しながらコア部の間の距離を大きくするのが困難なので、コア間クロストークが大きくなる傾向にある。

【0003】

特許文献１には、コアが互いに光学的に結合した、いわゆる結合型マルチコアファイバであって、一列型の構成が開示されている。結合型マルチコアファイバでは、コア間クロストークが前提となっているので、コア部の間の距離は小さくてもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】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】

【0005】

しかしながら、結合型マルチコアファイバを光伝送路として用いた光伝送システムでは、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）を前提としているため、光伝送システムの消費電力が増大する。また、結合型マルチコアファイバは、光学特性が難しかったり、接続が難しかったりする問題がある。一方、コア間クロストークを抑制すべき非結合型のマルチコアファイバにおいて、コア間クロストークを抑制する有効な方法は提案されていなかった。

【0006】

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、コア間クロストークが抑制された一列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】

【0007】

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、複数のコア部と、前記コア部の最大屈折率よりも屈折率が低く、それぞれが複数の前記コア部のそれぞれの外周を取り囲む、複数の内側クラッド部と、複数の前記内側クラッド部を取り囲む外側クラッド部と、を備え、前記外側クラッド部の内側には、長手方向に垂直な断面において、第１方向における長さが前記第１方向と直交する第２方向における長さよりも長い内側領域が存在しており、前記複数のコア部および前記複数の内側クラッド部は、前記内側領域において前記第１方向に一列に配列しており、前記内側領域において、２つの前記コア部の間には、前記内側クラッド部の外周面の一部と前記内側領域の内周面の一部とを内壁として有する第１空隙が形成されているマルチコアファイバである。

【0008】

前記第１空隙の内壁は、長手方向に垂直な断面が略円弧状である前記内側クラッド部の外周面の一部と、長手方向に垂直な断面が略直線状である前記内側領域の内周面の一部とを含んでもよい。

【0009】

前記内側領域において、前記外側クラッド部の外周面と、前記外側クラッド部の前記外周面に最も近い前記内側クラッド部との間には、前記最も近い前記内側クラッド部の外周面の一部と前記内側領域の内周面の一部とを内壁とする第２空隙が形成されていてもよい。

【0010】

前記第２空隙の内壁は、長手方向に垂直な断面が略円弧状である前記最も近い前記内側クラッド部の外周面の一部を含んでもよい。

【0011】

前記外側クラッド部は、実質的な石英ガラスまたはフッ素がドープされた石英系ガラスからなってもよい。

【0012】

前記コア部は、ゲルマニウム、フッ素、塩素、カリウムおよびナトリウムの少なくともいずれか一種を含んでもよい。

【0013】

前記マルチコアファイバは、入力される光をシングルモードで伝搬してもよい。

【0014】

前記マルチコアファイバは、入力される光の波長における長さ１００ｍ当たりのコア間クロストークが－２０ｄＢ以下でもよい。

【0015】

前記マルチコアファイバは、入力される光の波長におけるモードフィールド径が５μｍ以上でもよい。

【0016】

前記外側クラッド部の外径が１２５±１０μｍでもよい。

【0017】

前記マルチコアファイバは、長手方向に垂直な断面における形状が非円形でもよい。

【0018】

本発明の一態様は、長手方向に垂直な断面において、第１方向における長さが前記第１方向と直交する第２方向における長さよりも長い孔を有する管状クラッド母材を準備する第１準備工程と、それぞれが、母材コア部と、前記母材コア部の最大屈折率よりも屈折率が低く、前記母材コア部の外周を取り囲む母材内側クラッド部と、を有する複数の柱状母材を準備する第２準備工程と、前記複数の柱状母材を、互いに離間させて、前記管状クラッド母材の孔内に一列に配置し、光ファイバ母材を形成する配置工程と、前記光ファイバ母材から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。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれは、コア間クロストークが抑制された一列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】

【0020】

【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、空隙の説明図である。

【図3】図３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の説明図である。

【図4】図４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の説明図である。

【図5】図５は、実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法の他の一例の説明図である。

【図6】図６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7】図７は、内側クラッド部間の最小距離とカットオフ波長および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8】図８は、内側クラッド部間の最小距離と閉じ込め損失との関係の一例を示す図である。

【図9】図９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面における模式的な断面図である。

【図10】図１０は、実施形態４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11】図１１は、実施形態５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12】図１２は、実施形態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】

【0021】

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。

【0022】

（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。石英系ガラスからなるマルチコアファイバ１０は、複数のコア部である４個のコア部１１と、複数の内側クラッド部である４個の内側クラッド部１２と、外側クラッド部１３と、を備えている。図１に示すように、マルチコアファイバ１０の長手方向に垂直な面において、第１方向Ｄ１と、第１方向Ｄ１と直交する第２方向Ｄ２とを定義する。

【0023】

４個のコア部１１は、第１方向Ｄ１に一列に配列しており、長手方向に垂直な面において外形が略円形である。コア部１１の屈折率プロファイルは、単峰のステップ型、Ｗ型、トレンチ型など、特に限定はされない。コア部１１は、たとえば石英系ガラスからなる。コア部１１は、純石英ガラスでもよいし、所望の屈折率プロファイルとなるようにドーパントが添加された石英系ガラスでもよい。コア部１１に含まれるドーパントは、ゲルマニウム、フッ素、塩素、カリウムおよびナトリウムの少なくともいずれか一種である。また、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。また、コア部１１の直径はコア径とも呼ばれる。

【0024】

４個の内側クラッド部１２は、それぞれが、４個のコア部１１のそれぞれの外周を取り囲んでおり、長手方向に垂直な面において外形が略円形である。内側クラッド部１２は、コア部１１の最大屈折率よりも屈折率が低い石英系ガラスからなる。内側クラッド部１２は、たとえば、実質的な石英ガラスまたはフッ素がドープされた石英系ガラスからなる。ここで、実質的な石英ガラスとは、純石英ガラス、または、光ファイバの製造工程において使用する塩素や、コア部１１に添加したドーパントが、マルチコアファイバ１０の特性に影響しない程度の量で混入した石英ガラスを意味する。なお、内側クラッド部１２の外径はｄ１である。

【0025】

外側クラッド部１３は、４個の内側クラッド部１２を取り囲んでおり、長手方向に垂直な面において外形が略円形である。外側クラッド部１３は、たとえば内側クラッド部１２と同じ材質からなる。すなわち、外側クラッド部１３は、たとえば、実質的な石英ガラスまたはフッ素がドープされた石英系ガラスからなる。外側クラッド部１３の外径はｄ２であり、クラッド径またはファイバガラス径とも呼ばれる。

【0026】

外側クラッド部１３の内側には、長手方向に垂直な断面において、第１方向Ｄ１における長さが第２方向Ｄ２における長さよりも長い内側領域Ａ１が存在している。内側領域Ａ１は、略トラック状の輪郭を有する領域である。

【0027】

４個のコア部１１および４個の内側クラッド部１２は、内側領域Ａ１において第１方向Ｄ１に一列に配列している。なお、図１において破線で示す箇所は、４個の内側クラッド部１２のうち第１方向Ｄ１において端部に位置する２つの内側クラッド部１２（内側クラッド部１２ａや１２ｃ）と外側クラッド部１３との境界であり、内側領域Ａ１の輪郭の一部を形成している。ただし、内側クラッド部１２ａや１２ｃと外側クラッド部１３とは、この破線に示す箇所で一体化していてもよい。

【0028】

マルチコアファイバ１０では、第１空隙である３個の空隙Ｇ１が形成されている。空隙Ｇ１は、内側領域Ａ１において、２つのコア部１１の間に形成されている。また、空隙Ｇ１は、内側クラッドの外周面の一部と内側領域Ａ１の内周面の一部とを内壁としている。たとえば、図１に示すように、空隙Ｇ１ａは、内側クラッド部１２ｂの外周面の一部１２ｂ１および内側クラッド部１２ｃの外周面の一部１２ｃ１と、内側領域Ａ１の内周面の一部Ａ１ａ、Ａ１ｂとを内壁としている。

【0029】

なお、外周面の一部１２ｂ１、１２ｃ１は長手方向に垂直な断面が略円弧状である。また、内周面の一部Ａ１ａ、Ａ１ｂは長手方向に垂直な断面が略直線状である。ただし、図２に示すように、現実のマルチコアファイバでは、外周面の一部１２ｂ１、１２ｃ１は円弧が歪んだ形状となる場合がある。ただし、このような場合も、外周面の一部１２ｂ１、１２ｃ１は円弧で近似できるので、略円弧状であるといる。また、内周面の一部Ａ１ａ、Ａ１ｂも、歪んでいる場合も直線で近似できるので、略直線状であるといえる。

【0030】

図１に戻って、マルチコアファイバ１０において、２つの内側クラッド部１２の間の最小距離、すなわち第１空隙である空隙Ｇ１の最小幅をｄ３とする。また、４個の内側クラッド部１２のうち第１方向Ｄ１において端部に位置する（すなわち、外側クラッド部１３の外縁に最も近い）２つの内側クラッド部１２（たとえば内側クラッド部１２ａ）の外縁から外側クラッド部１３の外縁までの距離の最小値を外側クラッド厚ｄ４とする。

【0031】

以上のように構成されたマルチコアファイバ１０は、一列に配列されたコア部１１の間に空隙Ｇ１が形成されているので、一列型マルチコアファイバでありながらコア間クロストークが抑制されている。

【0032】

（製造方法）
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図３、４を参照して説明する。まず、図３に示すように、管状クラッド母材１００を準備する（第１準備工程）。管状クラッド母材１００は、マルチコアファイバ１０の外側クラッド部１３の母材である円柱状の部材である。管状クラッド母材１００には、長手方向に垂直な断面においてトラック状の形状を有する孔１０１が形成されている。孔１０１は、内側領域Ａ１を規定するとともに空隙Ｇ１となる。孔１０１は、長手方向に垂直な断面において、第１方向における長さが第１方向と直交する第２方向における長さよりも長い孔の一例である。

【0033】

一方、複数の柱状母材として、図４に示す４本の柱状母材２００を準備する（第２準備工程）。柱状母材２００は、母材コア部２０１と、母材コア部２０１の最大屈折率よりも屈折率が低く、母材コア部２０１の外周を取り囲む母材内側クラッド部２０２と、を有する。柱状母材２００は、母材コア部２０１がマルチコアファイバ１０のコア部１１となり、母材内側クラッド部２０２が内側クラッド部１２となる母材である。柱状母材２００は、たとえばＶＡＤ（Vapor Axial Deposition）法やＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法のような方法を用いて製造できる。

【0034】

つぎに、４本の柱状母材２００を、互いに離間させて、管状クラッド母材１００の孔１０１内に一列に配置し、光ファイバ母材１０００を形成する（配置工程）。配置工程においては、たとえば、図４のように、柱状母材２００を挿入可能でありかつ互いに離間した状態で一列に並んだ４つの孔３０１を有する支持治具３００を使用してもよい。この場合、支持治具３００の孔３０１は適正な間隔で設けられており、矢印Ａｒ１で示すように孔３０１のそれぞれに柱状母材２００を挿入すると、柱状母材２００は所望の間隔で配列される。柱状母材２００が支持治具３００に挿入された状態で、矢印Ａｒ２で示すように柱状母材２００を孔１０１に挿入すると、管状クラッド母材１００の孔１０１内で柱状母材２００を所定の間隔で一列に配置する作業が極めて容易になる。なお、支持治具３００はその後取り外してもよいし、ガラスからなるものであればそのまま取り付けておいてもよい。また、支持治具３００に柱状母材２００を挿入し、柱状母材２００を管状クラッド母材１００に挿入した後、上記の支持治具３００に対して、管状クラッド母材１００を挟んだ位置にさらにもう１枚の支持治具３００を配置し、この配置した支持治具３００に柱状母材２００を挿入してもよい。これにより、柱状母材２００は管状クラッド母材１００を挟んだ２つの支持治具３００で固定されるので、管状クラッド母材１００内での間隔や姿勢がより安定する。また、一方の支持治具３００をテーパ状に加工しておけば、その支持治具３００の側から線引きを開始しやすい。

【0035】

なお、柱状母材２００と管状クラッド母材１００とを火炎等で加熱して互いに溶着してもよい。また、支持治具３００を管状クラッド母材１００に溶着してもよい。また、支持治具３００の厚さを厚くして、挿入された柱状母材２００の姿勢や位置関係を安定させてもよい。

【0036】

その後、公知の方法にて光ファイバ母材１０００からマルチコアファイバ１０を線引きする（線引工程）。線引きの際は、光ファイバ母材１０００に加圧ガスを加えて、柱状母材２００の間の空隙が塞がれないようにしてもよい。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。

【0037】

（他の製造方法）
実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法の他の一例を図５を参照して説明する。本製造方法は、堆積法を用いた製造方法であって、まず、図５に示すように、４本の柱状母材２００を準備し、所望の間隔で配列した状態で互いの相対位置を固定する。そして、外側クラッド部の原料ガスと、酸素ガスと、水素ガスとを流した酸水素火炎等のバーナ４００で、外側クラッド部となるスート５００を柱状母材２００に堆積する。さらに、スート５００を堆積しながら、４本の柱状母材２００を矢印Ａｒ３で示すように回転する。その後、矢印Ａｒ４、Ａｒ５のように進めて堆積を継続すると、堆積の初期は、部分的に堆積が進み、外周が円形ではない形状でスート５００の堆積が進んでいくが、そのまま柱状母材２００を回転しながら堆積させていくと、柱状母材２００間に空隙ｇが残った状態で堆積が進む。その後、スート５００は、徐々に円形に近い形状で堆積されていく。

【0038】

スート５００の堆積が終了したら、スート５００に脱水処理、ガラス化処理を施して、光ファイバ母材を形成する。その後、公知の方法にて光ファイバ母材からマルチコアファイバ１０を線引きすることにより、マルチコアファイバ１０を製造することができる。

【0039】

（実施形態２）
図６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。石英系ガラスからなるマルチコアファイバ２０は、複数のコア部である４個のコア部２１と、複数の内側クラッド部である４個の内側クラッド部２２と、外側クラッド部２３と、を備えている。

【0040】

４個のコア部２１は、第１方向Ｄ１に一列に配列しており、長手方向に垂直な面において外形が略円形である。コア部２１の屈折率プロファイルや構成材料や添加されるドーパントは、実施形態１におけるコア部１１と同じでもよいし、異なっていてもよい。

【0041】

４個の内側クラッド部２２は、それぞれが、４個のコア部２１のそれぞれの外周を取り囲んでおり、長手方向に垂直な面において外形が略円形である。内側クラッド部２２の屈折率プロファイルや構成材料や添加されるドーパントは、実施形態２における内側クラッド部１２と同じでもよいし、異なっていてもよい。なお、内側クラッド部２２の外径はｄ１である。

【0042】

外側クラッド部２３は、４個の内側クラッド部２２を取り囲んでおり、長手方向に垂直な面において外形が略円形である。外側クラッド部２３は、たとえば内側クラッド部２２と同じ材質からなる。外側クラッド部２３の外径はｄ２であり、クラッド径またはファイバガラス径とも呼ばれる。

【0043】

外側クラッド部２３の内側には、長手方向に垂直な断面において、第１方向Ｄ１における長さが第２方向Ｄ２における長さよりも長い内側領域Ａ２が存在している。内側領域Ａ２は、略角丸長方形状の輪郭を有する領域である。

【0044】

４個のコア部２１および４個の内側クラッド部２２は、内側領域Ａ２において第１方向Ｄ１に一列に配列している。

【0045】

マルチコアファイバ２０では、第１空隙である３個の空隙Ｇ２１が形成されている。空隙Ｇ２１は、内側領域Ａ２において、２つのコア部２１の間に形成されている。また、空隙Ｇ２１は、内側クラッドの外周面の一部と内側領域Ａ２の内周面の一部とを内壁としている。たとえば、図６に示すように、空隙Ｇ２１ａは、内側クラッド部２２ｂの外周面の一部２２ｂ１および内側クラッド部２２ｃの外周面の一部２２ｃ１と、内側領域Ａ２の内周面の一部Ａ２ａ、Ａ２ｂとを内壁としている。

【0046】

また、マルチコアファイバ２０では、第２空隙である２個の空隙Ｇ２２が形成されている。空隙Ｇ２２は、内側領域Ａ２において、外側クラッド部２３の外周面と、外側クラッド部２３の外周面に最も近い内側クラッド部２２（内側クラッド部２２ａや２２ｃ）との間に形成されている。また、空隙Ｇ２２は、外側クラッド部２３の外周面に最も近い内側クラッド部２２の外周面の一部と内側領域Ａ２の内周面の一部とを内壁としている。たとえば、図６に示すように、空隙Ｇ２２ａは、内側クラッド部２２ａの外周面の一部２２ａ１と内側領域Ａ２の内周面の一部Ａ２ｃとを内壁としている。

【0047】

実施形態１の場合と同様に、外周面の一部２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１は長手方向に垂直な断面が略円弧状である。また、内周面の一部Ａ２ａ、Ａ２ｂは長手方向に垂直な断面が略直線状である。また、内周面の一部Ａ２ａ、Ａ２ｂは長手方向に垂直な断面が略角丸長方形状の一部である。

【0048】

マルチコアファイバ２０において、実施形態１の場合と同様に、２つの内側クラッド部２２の間の最小距離、すなわち第１空隙である空隙Ｇ１の最小幅をｄ３とする。また、マルチコアファイバ２０においては、第２空隙である空隙Ｇ２２の最小幅をｄ５とする。また、空隙Ｇ２２から外側クラッド部１３の外縁までの距離の最小値を外側クラッド厚ｄ６とする。

【0049】

以上のように構成されたマルチコアファイバ２０は、一列に配列されたコア部２１の間に空隙Ｇ２１が形成されているので、一列型マルチコアファイバでありながらコア間クロストークが抑制されている。

【0050】

また、マルチコアファイバ２０では、外側クラッド部２３の外周面と内側クラッド部２２ａ、２２ｃとの間に空隙Ｇ２２が存在するので、内側クラッド部２２ａ、２２ｃに囲まれたコア部２１において閉じ込め損失が増大することが抑制される。

【0051】

なお、マルチコアファイバ２０は、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０と同様な方法で製造することができる。

【0052】

（マルチコアファイバの特性）
つぎに、実施形態に係るマルチコアファイバの特性について説明する。図７は、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０における、内側クラッド部１２間の最小距離（空隙Ｇ１の最小幅、図１のｄ３）とカットオフ波長（λｃｃ）および２コア間クロストーク（ＸＴ）との関係の一例を示す図である。なお、マルチコアファイバ１０のファイバガラス径（図１のｄ２）は１２５μｍとし、内側クラッド部１２の外径（図１のｄ１）は１８μｍとした。また、入力される光の波長を１５５０ｎｍとした。なお、内側クラッド部１２間の最小距離が０μｍとは、空隙Ｇ１が無い場合に相当する。

【0053】

図７に示すように、内側クラッド部１２間の最小距離ｄ３を大きくしていくと、２コア間ＸＴを小さくすることができ、たとえばｄ３を適正に設定することで、長さ１００ｍ当たりのコア間ＸＴを－２０ｄＢ以下さらには－３０ｄＢ以下とできることを確認した。

【0054】

また、図７に示すように、ｄ３を大きくしていくとλｃｃが大きくなるが、ｄ３が或る程度以上大きくなるとその増加率が小さくなることが確認された。これは、空隙Ｇ１の最小幅を大きくしていくと光の閉じ込めが強くなってλｃｃは大きくなるが、高次モードの光は、内側クラッド部１２と外側クラッド部１３とが光学的に接続している部分から或る程度リークするからであると考えられる。たとえば、図７の例ではλｃｃは１２６０ｎｍ以下であるので、マルチコアファイバ１０は、入力される波長１５５０ｎｍの光をシングルモードで伝搬することができる。

【0055】

つぎに、図８は、内側クラッド部１２間の最小距離と閉じ込め損失との関係の一例を示す図である。なお、図８に示す閉じ込め損失は、外側クラッド部１３の外縁に最も近いコア部（たとえばコア部１１ａ）における閉じ込め損失である。

【0056】

図８に示すように、内側クラッド部１２間の最小距離ｄ３を大きくしていくと閉じ込め損失が大きくなっていくが、ｄ３が５μｍ程度以下であれば、閉じ込め損失は０．０１ｄＢ／ｋｍ以下であり、許容範囲であることが分かる。

【0057】

なお、図７、８は、マルチコアファイバ１０の構成を前提としているが、実施形態２に係るマルチコアファイバ２０においても、ファイバガラス径を１２５μｍとし、内側クラッド部２２の外径を１８μｍとし、入力される光の波長を１５５０ｎｍとした場合、図７と同じ傾向の特性が得られる。すなわち、マルチコアファイバ２０においても長さ１００ｍ当たりのコア間ＸＴを－２０ｄＢ以下さらには－３０ｄＢ以下とでき、入力される光をシングルモードで伝搬することができる。

【0058】

また、マルチコアファイバ２０は、第２空隙である空隙Ｇ２２が形成されているので、閉じ込め損失を図８の場合よりも小さくできる。たとえば、空隙Ｇ２２の最小幅（図６のｄ５）を１μｍ以上とすれば、空隙Ｇ２２がない場合に対して閉じ込め損失を３／４以下にすることができ、ｄ５を２μｍ以上とすれば、空隙Ｇ２２がない場合に対して閉じ込め損失を１／２以下にすることができる。

【0059】

その他、実施形態に係るマルチコアファイバにおいては、たとえば入力される波長におけるモードフィールド径が５μｍ以上であることが好ましい。これにより、同種のマルチコアファイバや、光ファイバリボンとの接続特性が良好であり、たとえば１ｄＢ程度の平均損失で融着接続することができる。また、外側クラッド部の外径であるガラスファイバ径は、１２５μｍ±１０μｍであることが、通常の通信用光ファイバとの適合性の観点や、通常の通信用光ファイバ用の治具を適用できる観点から好ましい。また、コアの数については特に限定されないが、ファイバガラス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２以上１０以下程度が好ましい。

【0060】

入力される光をシングルモードで伝搬し、入力される光の波長における長さ１００ｍ当たりのコア間クロストークが－２０ｄＢ以下であり、入力される光の波長におけるモードフィールド径が５μｍ以上である、という３つの特性を満たすためのマルチコアファイバの構造パラメータの一例を表１に示す。表１は、本発明者が体系的な検討の結果得た、入力される光の波長がそれぞれの波長帯である場合の、構造パラメータの好適な範囲を示す表である。これらの波長帯は、光通信に使用される波長帯であって、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）である。また、最大Δとは、コア部における最大屈折率の、内側クラッド部に対する比屈折率差である。

【0061】

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好適な特性が得られる。適正な構造パラメータは、最大Δが０．１７～０．６７％（好ましくは０．２８～０．５５％）であり、コア径は４．８～１５．８μｍ（好ましくは５．２～１０．５μｍ）であり、内側クラッド部の外径は９．０～５９．９μｍ（好ましくは１０．０～４５．０μｍ）である。なお、表１には示していないが、コア部の屈折率プロファイルがＷ型やトレンチ型の場合の最小Δ（コア部において屈折率が最も低い部分の、内側クラッド部に対する比屈折率差）は－０．３％以上（好ましくは－０．１２％以上）である。コア径に対する内側クラッド部の外径の比は１．２～６．０（好ましくは１．８～４．８）であり、ガラスファイバ径は、７．０～６５０．０μｍ（好ましくは７５．０～２５０．０μｍ）である。

【0062】

【表1】

【0063】

また、入力される光をシングルモードで伝搬し、入力される光の波長における長さ１００ｍ当たりのコア間クロストークが－２０ｄＢ以下であり、入力される光の波長におけるモードフィールド径が５μｍ以上である、という３つの特性を満たし、かつファイバガラス径を１２５μｍにする観点からすると、たとえば表２のＮｏ．１～１２のようにマルチコアファイバの構造パラメータを設定することが好ましい。なお、表２において第２空隙の最小幅が０μｍの例は、第２空隙が無いマルチコアファイバ１０のようなマルチコアファイバである。

【0064】

【表2】

【0065】

（実施例）
実施例として、図６に示す実施形態２に係るマルチコアファイバ２０と同じ構成のマルチコアファイバを製造した。製造の際は、図３、４を参照して説明した製造方法を用いた。このとき、柱状母材はＶＡＤ法を用いて製造した。２つの支持治具として柱状母材の長さの１／５の厚さのガラス製のものを用い、かつ一方の支持治具としてテーパ状に加工したものを用いた。２つの支持治具は、柱状母材を管状クラッド母材内に配置した後に、管状クラッド母材に溶着した。

【0066】

作製した実施例のマルチコアファイバは、コア径が７μｍであり、コア部の屈折率プロファイルがステップ型であり、最大Δが０．３７％であった。また、内側クラッド部の外径は２１μｍであった。また、内側クラッド部間の最小距離は３μｍであり、第２空隙の最小幅は２μｍであり、外側クラッド厚は１４μｍであり、ガラスクラッド径は１２５μｍであった。また、コア部の配列方向における内側領域の長さは９７μｍであった。

【0067】

実施例のマルチコアファイバの特性を測定したところ、表３のような結果となった。コアＮｏ．とは、コア部に端から１、２、３、４と付けた番号である。また「ＭＦＤ」はモードフィールド径を意味する。表３に示すように、コアＮｏ．１～４のいずれのコア部も、λｃｃが１０００ｎｍ未満であり、１．０μｍ帯の波長の光や１５５０ｎｍのような波長の光をシングルモード伝搬することが確認された。また、１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径は５μｍ以上であった。また、１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１８７ｄＢ／ｋｍ以下であった。伝送損失がこのように小さい値であることは、端に存在するコアＮｏ．１、４であっても、第２空隙の存在によって閉じ込め損失が抑制されていることを示す。

【0068】

【表3】

【0069】

また、表４は、２コア間ＸＴを示している。表４において、たとえば「１－２」とは、コアＮｏ．１のコア部とコアＮｏ．２のコア部との２コア間ＸＴを示している。表４に示すように、実施例のマルチコアファイバは、いずれの２コア間ＸＴも―３０ｄＢ以下であった。

【0070】

【表4】

【0071】

また、実施例のマルチコアファイバは、１．０μｍ帯や１．３μｍ帯の波長の光を入力した場合にも、光をシングルモードで伝搬し、長さ１００ｍ当たりのコア間クロストークが－２０ｄＢ以下であり、モードフィールド径が５μｍ以上である、という３つの特性を満たすことが確認された。

【0072】

（その他の実施形態）
図９は、実施形態３に係るマルチコアファイバ１０Ａ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１０Ａは、図１に示すマルチコアファイバ１０の外側クラッド部１３を外側クラッド部１３Ａに置き換えた構成を有する。外側クラッド部１３Ａは、長手方向に垂直な断面が非円形であり、外周面の一部が、コア部１１の配列方向である第１方向Ｄ１に平行な平面１３Ａ１となっている。このようなマルチコアファイバ１０Ａは、マルチコアファイバ１０と同様にコア間クロストークが抑制されているとともに、平面１３Ａ１をコア部１１の配列方向の目印として利用できる。

【0073】

図１０は、実施形態４に係るマルチコアファイバ２０Ａ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２０Ａは、図６に示すマルチコアファイバ２０の外側クラッド部２３を外側クラッド部２３Ａに置き換えた構成を有する。外側クラッド部２３Ａは、長手方向に垂直な断面が非円形であり、コア部１１の配列方向と長辺とが平行である角丸長方形状を有している。このようなマルチコアファイバ２０Ａは、マルチコアファイバ２０と同様にコア間クロストークが抑制されているとともに、外側クラッド部２３Ａの外周の平面をコア部１１の配列方向の目印として利用できる。

【0074】

図１１は、実施形態５に係るマルチコアファイバ２０Ａ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２０Ｂは、図６に示すマルチコアファイバ２０の外側クラッド部２３を外側クラッド部２３Ｂに置き換え、さらに外側クラッド部２３Ｂの外周に一次被覆２４、二次被覆２５を順次形成した構成を有する。外側クラッド部２３Ｂは、長手方向に垂直な断面が非円形であり、コア部１１の配列方向と長辺とが平行である角丸長方形状を有している。また、一次被覆２４、二次被覆２５は、光ファイバの被覆として用いられる公知の材質からなる。このようなマルチコアファイバ２０Ｂは、マルチコアファイバ２０と同様にコア間クロストークが抑制されているとともに、二次被覆２５の外周の平面をコア部１１の配列方向の目印として利用できる。

【0075】

図１２は、実施形態６に係るマルチコアファイバ２０Ｃ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２０Ｃは、図１１に示すマルチコアファイバ２０Ｂの外側クラッド部２３Ｂを外側クラッド部２３Ｃに置き換えた構成を有する。外側クラッド部２３Ｃは、長手方向に垂直な断面が非円形であり、コア部１１の配列方向と長軸方向とが平行である楕円形状を有している。このようなマルチコアファイバ２０Ｃは、マルチコアファイバ２０Ｂと同様にコア間クロストークが抑制されているとともに、長軸方向をコア部１１の配列方向の目印として利用できる。

【0076】

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】

【0077】

１０、１０Ａ、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ：マルチコアファイバ
１１、１１ａ、２１：コア部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：内側クラッド部
１２ｂ１、１２ｃ１、２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１：一部
１３、１３Ａ、２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ：外側クラッド部
１３Ａ１ ：平面
２４ ：一次被覆
２５ ：二次被覆
１００ ：管状クラッド母材
１０１、３０１ ：孔
２００ ：柱状母材
２０１ ：母材コア部
２０２ ：母材内側クラッド部
３００ ：支持治具
４００ ：バーナ
５００ ：スート
１０００ ：光ファイバ母材
Ａ１、Ａ２：内側領域
Ａ１ａ、Ａ２ａ、Ａ２ｃ：一部
Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ５：矢印
Ｄ１ ：第１方向
Ｄ２ ：第２方向
ｇ、Ｇ１、Ｇ１ａ、Ｇ２１、Ｇ２１ａ、Ｇ２２、Ｇ２２ａ：空隙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】