特許 7508294 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-21

(45)【発行日】2024-07-01

(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 20060101AFI20240624BHJP

   C03B 37/012 20060101ALI20240624BHJP

   C03B 37/027 20060101ALI20240624BHJP

【ＦＩ】

G02B6/02 461

G02B6/02 471

C03B37/012 A

C03B37/027 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020118790

(22)【出願日】2020-07-09

(65)【公開番号】P2022015746

(43)【公開日】2022-01-21

【審査請求日】2023-03-23

(73)【特許権者】

【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

【審査官】奥村 政人

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０３３９９３７４（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１１４７９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０８７６１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ６／０２－ ６／１０

Ｇ０２Ｂ ６／４４

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心コア部と、前記中心コア部の外周を囲む中間層と、前記中間層の外周を囲むトレンチ層とを有する、前記トレンチ層の間隔が２μｍ以下で隣接する複数のコア部と、
前記複数のコア部の外周を囲むクラッド部と、
を備え、
前記複数のコア部のそれぞれにおいて、前記クラッド部に対する、前記中心コア部の平均の最大比屈折率差をΔ１、前記中間層の平均比屈折率差をΔ２、前記トレンチ層の平均比屈折率差をΔ３とすると、Δ１＞Δ２＞Δ３かつ０％＞Δ３が成り立ち、
長手方向に垂直な断面において、複数の前記中心コア部のうちの隣接する２つの中心を結ぶ直線上での前記トレンチ層と、隣接する前記中心コア部の前記直線上における前記トレンチ層の厚さと、を含んだ第１厚さが、前記２つの中心のいずれかから前記クラッド部の外周に向かう最短の直線上での前記トレンチ層の第２厚さよりも厚く、
各前記コア部のカットオフ波長は１５５０ｎｍ以下であり、
使用波長帯における、長さ１０ｍ以上での、隣接する２つの前記コア部のコア間クロストークが－１０ｄＢ以下であり、カットオフ波長が１０００ｎｍ以上１２４９ｎｍ以下であり、Δ１が０．２０％以上０．６０％以下であり、Δ２が－０．１％以上０．１％以下であり、Δ３が－０．７％以上－０．１０％以下であり、前記中心コア部の外径をａ、前記中間層の外径をｂ、前記トレンチ層の外径をｃとしたとき、ｂ／ａが１．２以上３．０以下、ｃ／ａが１．４以上４．４以下である
マルチコアファイバ。

【請求項2】

前記第１厚さは、前記第２厚さの１．２倍である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項3】

前記第１厚さは、前記第２厚さの１．５倍である
請求項１に記載のマルチコアファイバ。

【請求項4】

前記使用波長帯における、長さ１ｋｍでの、隣接する前記コア部のコア間クロストークが－１０ｄＢ以下である
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。

【請求項5】

前記使用波長帯における、長さ１００ｋｍでの、隣接する前記コア部のコア間クロストークが－１０ｄＢ以下である
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。

【請求項6】

前記カットオフ波長が前記使用波長帯に含まれる波長以下である
請求項１～５のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。

【請求項7】

前記複数のコア部のそれぞれにおいて、直径２０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１．５９ｄＢ／ｍ以下である
請求項１～６のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。

【請求項8】

前記複数のコア部に外周を囲まれる内側コア部を含み、
前記内側コア部は、該内側コア部を囲む前記コア部よりもカットオフ波長が短く設計されている
請求項１～７のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一つに記載のマルチコアファイバの製造方法であって、
前記複数のコア部となる部分をそれぞれ含む、複数のコア母材を準備し、
前記複数のコア母材をジャケット管の内部にスタックし、
前記複数のコア母材を内部にスタックした状態のジャケット管を線引きする、
ことを備えるマルチコアファイバの製造方法。

【請求項10】

前記複数のコア母材をＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法、またはプラズマＣＶＤ法によって形成する
請求項９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】

データコムやテレコムの分野において、高密度光ファイバケーブルを実現する光ファイバとして、マルチコアファイバが知られている。特許文献１、２に記載のマルチコアファイバは、コア間クロストークを抑制するためにトレンチ構造を採用したコア部を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１１８４９５号公報

【文献】特開２０１６－０７５９３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、トレンチ構造の設計において、コア間クロストークをより一層抑制しようとすると、カットオフ波長が増大することが多い。光ファイバのカットオフ波長が増大すると、シングルモード性が低下し、マルチモード光ファイバとなるおそれがある。

【0005】

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の抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立する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】

【0006】

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、中心コア部と、前記中心コア部の外周を囲む中間層と、前記中間層の外周を囲むトレンチ層とを有する、複数のコア部と、前記複数のコア部の外周を囲むクラッド部と、を備え、前記複数のコア部のそれぞれにおいて、前記クラッド部に対する、前記中心コア部の平均の最大比屈折率差をΔ１、前記中間層の平均比屈折率差をΔ２、前記トレンチ層の平均比屈折率差をΔ３とすると、Δ１＞Δ２＞Δ３かつ０％＞Δ３が成り立ち、長手方向に垂直な断面において、複数の前記中心コア部のうちの隣接する２つの中心を結ぶ直線上での前記トレンチ層の第１厚さが、前記２つの中心のいずれかから前記クラッド部の外周に向かう最短の直線上での前記トレンチ層の第２厚さよりも厚く、各前記コア部のカットオフ波長は１５５０ｎｍ以下であり、使用波長帯における、長さ１０ｍ以上での、隣接する２つの前記コア部のコア間クロストークが－１０ｄＢ以下である、マルチコアファイバである。

【0007】

前記第１厚さは、前記第２厚さの１．２倍であるものでもよい。

【0008】

前記第１厚さは、前記第２厚さの１．５倍であるものでもよい。

【0009】

前記使用波長帯における、長さ１ｋｍでの、隣接する前記コア部のコア間クロストークが－１０ｄＢ以下であるものでもよい。

【0010】

前記使用波長帯における、長さ１００ｋｍでの、隣接する前記コア部のコア間クロストークが－１０ｄＢ以下であるものでもよい。

【0011】

前記カットオフ波長が前記使用波長帯に含まれる波長以下であるものでもよい。

【0012】

前記Δ１が０．２０％以上０．６０％以下であり、前記Δ３が－０．７％以上－０．１０％以下であるものでもよい。

【0013】

前記複数のコア部のそれぞれにおいて、直径２０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１．５９ｄＢ／ｍ以下であるものでもよい。

【0014】

前記複数のコア部に外周を囲まれる内側コア部を含み、前記内側コア部は、該内側コア部を囲む前記コア部よりもカットオフ波長が短く設計されているものでもよい。

【0015】

本発明の一態様は、前記マルチコアファイバの製造方法であって、前記複数のコア部となる部分をそれぞれ含む、複数のコア母材を準備し、前記複数のコア母材をジャケット管の内部にスタックし、前記複数のコア母材を内部にスタックした状態のジャケット管を線引きする、ことを備えるマルチコアファイバの製造方法である。

【0016】

前記複数のコア母材をＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法によって形成するものでもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、マルチコアファイバにおいて、コア間クロストークの抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。

【図2】図２は、図１のマルチコアファイバの２つのコア部とその周辺の屈折率プロファイルの模式図である。

【図3】図３は、図１に示すマルチコアファイバの製造方法の説明図である。

【図4】図４は、コア間隔と２コア間ＸＴとの関係の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態２に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。

【図6】図６は、実施形態３に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。

【図7】図７は、実施形態４に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。

【図8】図８は、実施形態５に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。

【図9】図９は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第１例の説明図である。

【図10】図１０は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第２例の説明図である。

【図11】図１１は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第３例の説明図である。

【図12】図１２は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第４例の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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ている。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、ＩＴＵ（国際通信連合）－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。

【0020】

（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模式的な断面図であって、長手方向に垂直な面での断面図である。マルチコアファイバ１０は、複数のコア部として、それぞれが中心コア部１１と中間層１２とトレンチ層１３とを備える４つのコア部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと、コア部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの外周を囲むクラッド部１４とを備える。４つのコア部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、クラッド部１４の中心軸を中心として正方形状に配列されている。以下、コア部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを区別しない場合は、コア部１５と記載する場合がある。

【0021】

マルチコアファイバ１０は、クラッド部１４の外周に形成されたコーティング層を備えていてもよい。このようなコーティング層は、光ファイバのコーティング層として使用されうる樹脂等からなる。

【0022】

コア部１５とクラッド部１４とは、いずれも石英系ガラスからなる。クラッド部１４は、断面が略円形であり、コア部１５の最大屈折率よりも低い屈折率を有する。クラッド部１４の外径はクラッド径Ｄである。

【0023】

コア部１５は、断面が略円形である。コア部１５において、中間層１２は、中心コア部１１の外周を囲み、トレンチ層１３は、中間層１２の外周を囲む。中心コア部１１、中間層１２、トレンチ層１３は、略同心円状となっている。

【0024】

なお、コア部１５の中心コア部１１の中心からクラッド部１４の外周までの最短の直線の長さ、たとえば図１に示す厚さＴを、クラッド厚と規定する。

【0025】

図２は、マルチコアファイバ１０のうち、隣接するコア部１５ａ、１５ｂとその周辺のクラッド部１４の屈折率プロファイルの模式図である。図２において、プロファイルＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３はコア部１５ａに関する屈折率プロファイルを示している。プロファイルＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３はコア部１５ｂに関する屈折率プロファイルを示している。プロファイルＰ１１、Ｐ２１は中心コア部１１の屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１２、Ｐ２２は中間層１２の屈折率プロファイルを示し、プロファイルＰ１３、Ｐ２３はトレンチ層１３の屈折率プロファイルを示す。プロファイルＰ１４はクラッド部１４の屈折率プロファイルを示す。

【0026】

中心コア部１１の中心コア径は２ａであり、クラッド部１４に対する中心コア部１１の平均の最大比屈折率差はΔ１である。ここで、中心コア部１１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、製造設計上の中心コア径２ａの範囲内における、屈折率プロファイルの頂部で略平坦である領域の屈折率が、Δ１を決定する指標となる。

【0027】

中間層１２の外径は２ｂであり、クラッド部１４に対する中間層１２の平均比屈折率差はΔ２である。トレンチ層１３の内径は２ｂ、外径は２ｃであり、クラッド部１４に対するトレンチ層１３の平均比屈折率差はΔ３ある。

【0028】

ここで、マルチコアファイバ１０では、各コア部において、Δ１＞Δ２＞Δ３かつ０％＞Δ３が成り立っている。すなわち、マルチコアファイバ１０では、各コア部がトレンチ型の屈折率プロファイルを有する。たとえば、中心コア部１１がゲルマニウム（Ｇｅ）のような屈折率を高めるドーパントが添加された石英ガラスからなり、中間層１２が屈折率を変化させるドーパントを殆ど含まず、トレンチ層１３がフッ素（Ｆ）のような屈折率を低くするドーパントが添加された石英ガラスからなり、クラッド部１４が純石英ガラスからなる場合、上記不等式が成り立つ。なお、純石英ガラスとは、屈折率を変化させるドーパントを実質的に含まず、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。

【0029】

また、図１、２に示すように、隣接するコア部１５ａ、１５ｂにおいて、トレンチ層１３同士は接している。すなわち、コア部１５ａ、１５ｂのそれぞれの中心コア部１１の中心間の距離であるコア間隔Ｐは、２ｃに等しい。同様に、隣接するコア部１５ｂ、１５ｃにおいて、トレンチ層１３同士は接しており、隣接するコア部１５ｃ、１５ｄにおいて、トレンチ層１３同士は接している。したがって、中心コア部１１のうちの隣接する２つの中心を結ぶ直線上でのトレンチ層１３の厚さを第１厚さＴ１とすると、第１厚さＴ１は２（ｃ－ｂ）である。

【0030】

一方、たとえば、コア部１５ａの中心コア部１１の中心からクラッド部１４の外周に向かう最短の直線上でのトレンチ層１３を第２厚さＴ２とすると、第２厚さＴ２は（ｃ－ｂ）である。また、他のコア部１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにおいても、第２厚さＴ２は（ｃ－ｂ）である。

【0031】

したがって、マルチコアファイバ１０では、第１厚さＴ１が第２厚さＴ２より厚く、具体的には２倍厚い。その結果、隣接するコア部の間では、トレンチ層１３が実質的にお互いに接続された構造になっている。これにより、隣接するコア部の間でのコア間クロストーク（ＸＴ）に影響する第１厚さＴ１は、個々のトレンチ層１３の厚さである第２厚さＴ２の２倍になる。これにより、マルチコアファイバ１０では、コア間クロストークを効果的に抑制することができる。また、各コア部に対して、第２厚さＴ２はトレンチ層１３の１層分の厚さなので、各コア部を伝搬する光の高次モードは、図１に波線矢印で示すように、１層分の厚さの領域から漏洩する。したがって、マルチコアファイバ１０では、カットオフ波長の増大を実質的に伴わずに、コア間クロストークを効果的に抑制することができ、コア間クロストークの抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立することができる。

【0032】

マルチコアファイバ１０の特性としては、たとえば、各コア部のカットオフ波長が１５５０ｎｍ以下である。これにより、少なくとも１５５０ｎｍ以上の波長にてマルチコアファイバ１０のシングルモード性を確保できる。好ましくは、カットオフ波長は使用波長帯に含まれる波長以下である。ここで、使用波長帯とは、マルチコアファイバ１０を光ファイバ通信に使用する際の信号光として伝搬させる光の波長帯である。使用波長帯は、たとえば１５３０ｎｍ～１６２５ｎｍに含まれる。これにより、マルチコアファイバ１０の使用波長帯にてシングルモード性を確保できる。また、各コア部のカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であれば、Ｇ．６５４規格を満たすことができる。

【0033】

また、マルチコアファイバ１０の特性としては、たとえば、使用波長帯における、長さ１０ｍ以上でのコア間クロストークが－１０ｄＢ以下である。好ましくは、使用波長帯における長さ１ｋｍでのコア間クロストークが－１０ｄＢ以下であり、より好ましくは、長さ１００ｋｍでのコア間クロストークが－１０ｄＢ以下である。これらの長さでのコア間クロストークは、－３０ｄＢ以下がより好ましい。なお、本明細書では、コア間クロストークとは、隣接する２つのコア部のコア間クロストークを意味する。

【0034】

また、マルチコアファイバ１０の特性としては、たとえば、コア部１５において、直径２０ｍｍで曲げた場合の波長１５５０ｎｍにおける曲げ損失が１．５９ｄＢ／ｍ以下である。この１．５９ｄＢ／ｍという値は、光ファイバのＩＴＵ規格であるＧ．６５７ Ａ２規格における０．１ｄＢ／ｔｕｒｎの値を、単位を変換して表したものである。

【0035】

マルチコアファイバ１０の構造パラメータについては、たとえば、Δ１は０．２０％以上０．６０％以下であり、Δ３は－０．７％以上－０．１０％以下である。また、Δ２は－０．１％以上０．１％以下である。また、ｂ／ａが１．２以上３．０以下、ｃ／ａが１．４以上４．４以下である。また、２ａはカットオフ波長が１０００ｎｍ以上１２６０ｎｍ以下になるように設定される。本発明者の網羅的な検討によれば、構造パラメータを上記の範囲で適宜に設計することによって、Ｇ．６５２規格、Ｇ．６５４規格、Ｇ．６５７規格などに適合するような良好な特性を得ることができることが分かった。

【0036】

マルチコアファイバ１０の製造方法は、特に限定はされないが、たとえば公知のスタック法によって製造できる。図３はマルチコアファイバ１０の製造方法の一例の説明図である。本例では、まず、複数のコア母材として、４つのコア母材１１５を準備する。コア母材１１５は、それぞれ、マルチコアファイバ１０のコア部１５となる部分を含む。具体的には、中心コア部１１１が中心コア部１１となる部分である。中心コア部１１１の外周を囲む中間層１２が中間層１１２となる部分である。中間層１１２の外周を囲むトレンチ層１１３がトレンチ層１３となる部分である。トレンチ層１１３はコア母材１１５の最外周を構成している。なお、コア母材１１５は、公知のＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法、またはプラズマＣＶＤ法によって形成することができる。

【0037】

つづいて、４つのコア母材１１５をガラスからなるジャケット管１１４ａの内部に挿入し、スタックする。ジャケット管１１４ａはクラッド部１４となる部分である。その後、ジャケット管１１４ａの内部における４つのコア母材１１５の隙間を埋めるために、多数のガラス棒１１４ｂを挿入する。隙間を埋めるためには粉末状のガラスを用いてもよい。これにより光ファイバ母材１００を作製する。

【0038】

つづいて、光ファイバ母材１００を公知の線引炉にセットし、下端を加熱溶融し、マルチコアファイバ１０を線引きする。このとき、線引きされたマルチコアファイバ１０にコーティング層を形成してもよい。

【0039】

（公知のマルチコアファイバにおける光学特性）
比較例として、トレンチ構造を採用した公知のマルチコアファイバにおける光学特性のシミュレーション計算結果について説明する。表１は、マルチコアファイバにおいて、Δ１を０．３７％、中心コア径２ａを８μｍのステップ型として、Δ２が０％、ｂ／ａが２になるように中間層及びトレンチ層を設け、Δ３とｃ／ａとを変化させた場合の光ファイバの光学特性を示す。光学特性は、波長１３１０ｎｍモードフィールド径（ＭＦＤ）、カットオフ波長（λｃｃ）、必要クラッド厚、長さ１００ｋｍでのコア間クロストーク（ＸＴ）である。必要クラッド厚とは、波長１６２５ｎｍにおける過剰損失を０．００１ｄＢ／ｋｍ以下に抑制するために必要な最低限のクラッド厚である。なお、コア間隔は４０μｍに設定した。

【0040】

表１に示すように、ｃ／ａを増やし、トレンチ層の幅を広げていくことで、ＸＴが劇的に良くなっていくことが分かる。また、ＭＦＤはあまり変化がない。これに対して、カットオフ波長は、トレンチ層の幅を広げていくことで増大してしまう。たとえば、Δ３が－０．２％の場合、ｃ／ａを４．５まで大きくすると、カットオフ波長は、Ｇ．６５２規格やＧ．６５７規格のケーブルカットオフ波長の上限である１２６０ｎｍに近い。また、Δ３が－０．２５％の場合は１２６０ｎｍを超えてしまう。このように、公知のマルチコアファイバでは、コア間ＸＴとカットオフ波長はトレードオフの関係にある。

【0041】

【表1】

【0042】

（実施例１）
つぎに、実施例１として、図１に示す実施形態１の構造のマルチコアファイバを製造した。製造の前に、シミュレーション計算にて構造パラメータ（Δ１、Δ２、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ａ、２ａ）の設計を行った。表２は、設定した構造パラメータとそれによって計算にて得られた光学特性を示す。表２に示すように、Δ３を－０．２％（サンプルＮｏ．１）または－０．２５％（サンプルＮｏ．２）とした。

【0043】

【表2】

【0044】

つぎに、スタック法を用いてマルチコアファイバを製造した。まず、ＶＡＤ法によって直径１６ｍｍ、長さ５００ｍｍのコア母材を４本作製した。つづいて、コア母材を外径６２．５ｍｍで内径３８．６ｍｍのシリカガラスのジャケット管の内部にスタックした。ジャケット管の隙間に適切なサイズのシリカ棒を挿入し、隙間を埋めた。このように作製して光ファイバ母材を線引きしてクラッド径が１２５μｍのマルチコアファイバを製造した。この場合のコア間隔は３２μｍであった。

【0045】

製造した実施例１のマルチコアファイバの光学特性を表３に示す。表３にてλ０は零分散波長であり、曲げ損失は直径２０ｍｍで曲げたときの曲げ損失である。サンプルＮｏ．１、２のいずれについても、カットオフ波長が計算で得られた値とあまり変わらないにも関わらず、１００ｋｍのＸＴ特性が計算で得られた値に比べて、格段に低いことが分かる。また、過剰損失も適切に設計したことで、伝送損失も十分に低いことが確認された。分散特性や曲げ損失などの特性も、Ｇ．６５２規格やＧ．６５７規格に適合するものであることも確認された。この実施例から、コア間ＸＴを本来の設計の値よりもより効果的に抑制でき、かつシングルモード性(カットオフ波長特性)が損なわれないことを実際に確認することができた。

【0046】

【表3】

【0047】

図４は、コア間隔とコア間ＸＴとの関係の一例を示す図である。図４において、直線は表１の計算に用いた手法にて予測した結果である。たとえば、コア間隔が４０μｍでは、表１に示すようにコア間ＸＴは－３７．８ｄＢである。この直線から予測されるコア間隔が３２μｍの場合のコア間ＸＴは－１３ｄＢ程度であるが、実施例１によれば、白丸で示すように－３０．２ｄＢと、格段に低くなっている。

【0048】

なお、表１のマルチコアファイバにおいて、Δ３を－０．２５％、ｃ／ａを４．０として、クラッド径を、［（コア間隔）＋（必要クラッド厚み）］×２とすると、クラッド径は１５０μｍ～１６０μｍ程度となり、多くの光ファイバにて標準の１２５μｍよりも大きくなる。しかし、クラッド径を１２５μｍにするためにコア間隔を３３．５μｍとしなければならない。この場合、図４によればコア間ＸＴは－１３．１ｄＢ程度と予想されるところ、実施例１によれば、クラッド径を１２５μｍとしつつもコア間ＸＴを－３０．２ｄＢにできる。すなわち、本発明の実施例１によればクラッド径に対する制限が緩和される。

【0049】

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。マルチコアファイバ１０Ａは、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０において、クラッド部１４をクラッド部１４Ａに置き換えた構成を有する。

【0050】

クラッド部１４Ａは、クラッド部１４に空孔１４Ａａを設けた構成を有する。マルチコアファイバ１０Ａでは、中心軸とその周囲の４か所の位置に、５つの空孔１４Ａａが設けられている。

【0051】

マルチコアファイバ１０Ａでは、マルチコアファイバ１０と同様に、コア間クロストークの抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立することができる。また、空孔１４Ａａにより、中心コア部１１のうちの隣接する２つの中心を結ぶ直線上以外の領域におけるコア間クロストークも効果的に抑制できる。特に、中心軸に位置する空孔１４Ａａにより、最隣接ではない対角の位置にあるコア部の間のコア間クロストークを抑制することができる。なお、本発明者らの検討によれば、マルチコアファイバ１０Ａのように空孔１４Ａａを設けても、マルチコアファイバ１０に対するカットオフ波長の増大は１０％未満であり、空孔によるカットオフ波長の増加は少ないことが確認された。なお、５つの空孔１４Ａａの空孔径は中心軸にあるものを除き等しいが、等しくてもよく、互いに異なっていてもよい。

【0052】

（実施形態３）
図６は、実施形態３に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。マルチコアファイバ１０Ｂは、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０において、コア部１５をコア部１５Ｂに置き換えた構成を有する。

【0053】

コア部１５Ｂは、コア部１５のトレンチ層１３をトレンチ層１３Ｂに置き換えた構成を有する。図６に示すように、隣接するコア部１５Ｂのトレンチ層１３Ｂの一部が互いに重なりあっている。このようにトレンチ層１３Ｂの一部が互いに重なり合っていても、マルチコアファイバ１０と同様に、コア間クロストークの抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立することができる。なお、本発明者の鋭意検討によれば、第１厚さが第２厚さの１．２倍であれば、コア間クロストークの抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立することができ、１．５倍であればさらに好適な両立が実現される。

【0054】

（実施形態４）
図７は、実施形態４に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。マルチコアファイバ１０Ｃは、複数のコア部としての６つのコア部１５と、６つのコア部１５に外周を囲まれる内側コア部であるコア部１５Ｃと、クラッド部１４とを備える。６つのコア部１５は外側コア部と記載する場合がある。

【0055】

コア部１５Ｃは、コア部１５の中心コア部１１を中心コア部１１Ｃに置き換えた構成を有する。コア部１５Ｃは、外側コア部である６つのコア部１５よりもカットオフ波長が短くなるように設計されている。本実施形態では、当該カットオフ波長の条件を満たすようにΔ１や中心コア径２ａが調整され、中心コア部１１Ｃが設計されている。

【0056】

マルチコアファイバ１０Ｃでは、６つのコア部１５については、トレンチ層１３同士は接している。その結果、第１厚さが第２厚さより厚く、具体的には２倍厚くなっているので、コア間クロストークの抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立することができる。

【0057】

また、コア部１５Ｃは、コア部１５に囲まれ、実効的なトレンチ層の厚さが厚いため、コア部１５Ｃを伝搬する光の高次モードは漏洩することができない。そこで、マルチコアファイバ１０Ｃでは、外側コア部であるコア部１５よりもカットオフ波長を短く設計されている。また、コア部１５Ｃはコア部１５とは異種のため、同種のコア部が隣接している場合よりも、比較的コア間クロストークの増大は抑制される。その結果、コア部１５Ｃとコア部１５との全てにおいて、コア間クロストークの抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立することができる。

【0058】

（実施形態５）
図８は、実施形態５に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。マルチコアファイバ１０Ｄは、図７に示す実施形態４に係るマルチコアファイバ１０Ｃにおいて、コア部１５Ｃを内側コア部としてのコア部１５Ｄに置き換えた構成を有する。

【0059】

コア部１５Ｄは、中心コア部１１Ｄと中心コア部１１Ｄの外周を囲む中間層１６Ｄとを備える。すなわち、コア部１５Ｄは、トレンチ型ではなくステップ型の屈折率プロファイルを有する。コア部１５Ｄは、コア部１５を囲む６つのコア部１５よりもカットオフ波長が短くなるように設計されている。中心コア部１１ＤのΔ１や中心コア径２ａは、たとえば、中心コア部１１ＣのΔ１や中心コア径２ａと同じである。中間層１６ＤのΔ２は、たとえば、中間層１２のΔ２と同じである。中間層１６Ｄの外径は、たとえば、コア部１５のトレンチ層１３の外径と同じである。

【0060】

マルチコアファイバ１０Ｄでは、マルチコアファイバ１０Ｃと同様に、コア部１５Ｄとコア部１５との全てにおいて、コア間クロストークの抑制とカットオフ波長の増大の抑制とを両立することができる。

【0061】

（実施例２）
つぎに、実施例２として、図７に示す実施形態４の構造のマルチコアファイバを製造した。製造の前に、シミュレーション計算にて構造パラメータ（Δ１、Δ２、Δ３、ｂ／ａ、ｃ／ａ、２ａ）の設計を行った。表４は、Ｇ．６５４規格を想定して設定した構造パラメータとそれによって計算にて得られた光学特性を示す。なお、表４において、サンプルＮｏ．３（外側）は外側コア部の構造パラメータおよび光学特性を示し、サンプルＮｏ．３（中心）は内側コア部の構造パラメータおよび光学特性を示す。なお、コア間隔は２７．９μｍに設計した。

【0062】

【表4】

【0063】

つぎに、スタック法を用いてマルチコアファイバを製造した。まず、ＭＣＶＤ法によって直径１３．９５ｍｍ、長さ５００ｍｍのコア母材を７本作製した。つづいて、コア母材を外径６２．５ｍｍで内径４１．８５ｍｍのシリカガラスのジャケット管の内部にスタックした。ジャケット管の隙間に適切なサイズのシリカ棒を挿入し、隙間を埋めた。このように作製して光ファイバ母材を線引きしてクラッド径が１２５μｍのマルチコアファイバを製造した。

【0064】

製造した実施例２のマルチコアファイバの光学特性を表５に示す。サンプルＮｏ．３（外側）、サンプルＮｏ．３（中心）のいずれについても、カットオフ波長が計算で得られた値とあまり変わらないにも関わらず、１００ｋｍのＸＴ特性が計算で得られた値に比べて、格段に低いことが分かる。また、過剰損失も適切に設計したことで、伝送損失も十分に低いことが確認された。曲げ損失などの特性も、Ｇ．６５４規格に適合するものであることも確認された。この実施例から、コア間ＸＴを本来の設計の値よりもより効果的に抑制でき、かつシングルモード性(カットオフ波長特性)が損なわれないことを実際に確認することができた。

【0065】

【表5】

【0066】

また、本実施例において、図４で説明したコア間隔とコア間ＸＴとの関係について同様な考察を行った。図４は、コア間隔とコア間ＸＴとの関係の一例を示す図である。本実施例では、コア間隔を２７．９μｍとしているので、コア間ＸＴは表４に示すように－３０ｄＢよりもはるかに大きいと予測されるが、実際には－３０ｄＢ程度と、格段に低くなっている。さらには、本実施例では、コア部の数が７であるにも関わらず、クラッド径を１２５μｍと比較的細径にできた。

【0067】

（屈折率プロファイル）
図２では、屈折率プロファイルが直線から構成されているが、実際に製造されたマルチコアファイバの屈折率プロファイルは、直線から構成されない場合も多い。そのような場合にも、ａ、ｂ、ｃ、Δ１、Δ２、Δ３などの設計パラメータは、プロファイルアナライザなどで測定された屈折率プロファイルにて確認できる。

【0068】

図９～図１２は、トレンチ型と見なせる屈折率プロファイルの第１～４例の説明図である。図９では、実測された実線で示すプロファイルＰ３１に対して、破線で示すプロファイルＰ３２を特定できる。図１０では、実測されたプロファイルＰ４１に対してプロファイルＰ４２を特定できる。図１１では、実測されたプロファイルＰ５１に対してプロファイルＰ５２を特定できる。図１２では、実測されたプロファイルＰ６１に対してプロファイルＰ６２を特定できる。

【0069】

図９～図１２のような実測の屈折率プロファイルは、少なくとも一部が直線で構成されないが、当業者であればトレンチ型の屈折率プロファイルとして認識され、その設計パラメータを特定し、その設計パラメータで表すことができる屈折率プロファイルを特定できる程度のものである。

【0070】

なお、上記実施形態では、隣接するトレンチ層同士は、接するまたは重なり合うが、ある程度のギャップであれば離れていてもよい。たとえば、ギャップが、コア部を伝搬する光がそのギャップを感じにくいまたは感じない程度のギャップであれば、当該光は、隣接するトレンチ層によるコア間クロストークの抑制効果を受けることができる。当該ギャップの程度は、たとえば当該光の波長と同程度以下であり、たとえば２μｍ程度以下である。

【0071】

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、たとえば、コア部の数や配置は上記実施形態に限定されず、たとえば図７に示す実施形態４の構成からコア部１５Ｃを削除してコア部の数を６にすることも可能である。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】

【0072】

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ ：マルチコアファイバ
１１、１１Ｃ、１１Ｄ、１１１ ：中心コア部
１２、１６Ｄ、１１２ ：中間層
１３、１３Ｂ、１１３ ：トレンチ層
１４、１４Ａ ：クラッド部
１４Ａａ ：空孔
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ ：コア部
１００ ：光ファイバ母材
１１４ａ ：ジャケット管
１１４ｂ ：ガラス棒
１１５ ：コア母材
Ｐ ：コア間隔
Ｔ１ ：第１厚さ
Ｔ２ ：第２厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】