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(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】2024-09-02
(45)【発行日】2024-09-10
(54)【発明の名称】光接続デバイス
(51)【国際特許分類】
G02B 6/26 20060101AFI20240903BHJP
G02B 6/02 20060101ALI20240903BHJP
G02B 6/036 20060101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
G02B6/26
G02B6/02 461
G02B6/036
G02B6/02 411
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021562624
(86)(22)【出願日】2020-11-27
(86)【国際出願番号】 JP2020044329
(87)【国際公開番号】W WO2021112016
(87)【国際公開日】2021-06-10
【審査請求日】2023-10-23
(31)【優先権主張番号】P 2019219055
(32)【優先日】2019-12-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100136722
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫
(74)【代理人】
【識別番号】100174399
【弁理士】
【氏名又は名称】寺澤 正太郎
(72)【発明者】
【氏名】荒生 侑季
(72)【発明者】
【氏名】林 哲也
(72)【発明者】
【氏名】中西 哲也
【審査官】大西 孝宣
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０１６４７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１５３８６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１３－５２２６７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５２４３０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／２２７００８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１４６３５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／０１３９５８７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ６／０２ － ６／０３６
Ｇ０２Ｂ ６／１０
Ｇ０２Ｂ ６／２６ － ６／２７
Ｇ０２Ｂ ６／３０ － ６／３４
Ｇ０２Ｂ ６／４２ － ６／４４
Ｓｃｏｐｕｓ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
マルチコアファイバに含まれ、かつ、８．６μｍ以上９．２μｍ以下のモードフィールド径をそれぞれが有する複数のコアのそれぞれに対して、８．６μｍ以上９．２μｍ以下のモードフィールド径を有する単一コアファイバとの光学的接続を可能にするための構造を備えた光接続デバイスであって、前記マルチコアファイバの前記複数のコアに一対一に対応するよう設けられ、それぞれが、純シリカを基準とした第１比屈折率差Δ１（％）を有する第１コアと、前記第１コアの外周を取り囲むとともに前記第１比屈折率差Δ１よりも低い第２比屈折率差Δ２（％）を有する第２コアと、前記第２コアの外周を取り囲むとともに前記第２比屈折率差Δ２よりも低い第３比屈折率差Δ３（％）を有するクラッドと、を含み、第１端面と前記第１端面とは反対側の第２端面とを有する複数の中継ファイバと、
前記第１端面が突出している第３端面と、前記第２端面が配置された第４端面と、を有し、前記第３端面から前記第４端面に向かって伸びる前記複数の中継ファイバのそれぞれを一体的に保持するキャピラリーと、
を備え、
前記キャピラリーは、前記第３端面と前記第４端面との間に設けられ、前記第３端面の外径に対する前記第４端面の外径の比で規定される、０．２以下の外径比Ｒを有するテーパー部を含み、
前記複数の中継ファイバのそれぞれにおいて、
前記第４端面における前記第１コアの半径ｒ１ｂ（μｍ）で規定される断面積と前記第１および前記第２比屈折率差間の差（Δ１－Δ２）との積（（π・ｒ１ｂ ２）×（Δ１－Δ２））で与えられる屈折率体積Ｖ１（％μｍ２）と、
前記第４端面における前記第２コアの半径ｒ２ｂ（μｍ）で規定される断面積と前記第２および前記第３比屈折率差間の差（Δ２－Δ３）との積（（π・ｒ２ｂ ２）×（Δ２－Δ３））で与えられる屈折率体積Ｖ２（％μｍ２）と、が以下の不等式：
１５６％μｍ２≦（Ｖ２－Ｖ１）／Ｒ≦１７７％μｍ２
を満たす、
光接続デバイス。
【請求項2】
前記複数の中継ファイバのそれぞれにおいて、前記第１コアまたは前記第２コアは純シリカからなる、請求項１に記載の光接続デバイス。【請求項3】
前記第３端面上で規定される、前記第１コアの半径に対する前記第２コアの半径の比は、５．０よりも大きい、請求項１または２に記載の光接続デバイス。【請求項4】
前記キャピラリーは、前記第３端面を含んだ状態で前記第３端面と前記テーパー部との間に設けられた第１定常部であって、前記第３端面から前記第４端面に向かう基準方向に交差する断面の最大外径が前記第３端面から前記第４端面に向かって同一径に維持されている第１定常部と、
前記第４端面を含んだ状態で前記第４端面と前記テーパー部との間に設けられた第２定常部であって、前記基準方向に交差する断面の最小外径が前記第３端面から前記第４端面に向かって同一径に維持されている第２定常部と、
を有する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光接続デバイス。
【請求項5】
前記第１定常部、前記テーパー部、および前記第２定常部の各長さが前記基準方向に沿って規定されるとき、前記テーパー部の長さと前記第２定常部の長さの和に対する前記第１定常部の長さの比は、０．５以上３０以下の範囲に収まる、請求項４に記載の光接続デバイス。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光接続デバイスに関するものである。
本願は、２０１９年１２月３日に出願された日本特許出願第２０１９－２１９０５５号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
本願は、２０１９年１２月３日に出願された日本特許出願第２０１９－２１９０５５号による優先権を主張するものであり、その内容に依拠すると共に、その全体を参照して本明細書に組み込む。
【背景技術】
【0002】
マルチコアファイバ（以下、「ＭＣＦ：Multi-Core Fiber」と記す）に含まれる複数のコアと複数の単一コアファイバ（以下、「ＳＣＦ：Single-Core Fiber」と記す）とを、それぞれ一対一に対応付けた状態で光学的に接続する光接続デバイスの一例として、ＦＩＦＯ（Fan-in/Fan-out）デバイスが知られている。通常、複数のＳＣＦを束ねた場合、コアピッチの違いから、ＭＣＦの複数のコアと複数のＳＣＦを直接接続することは困難である。そこで、ＭＣＦの複数のコアに一対一に対応付けられた複数のＳＣＦを光学的に接続する際、ＦＩＦＯデバイスを利用してピッチ変換が行われる。なお、特許文献１および特許文献２には、上述のＦＩＦＯデバイスとして、溶融延伸型のＦＩＦＯデバイスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１４－１６４７２号公報
【文献】特開２０１５－１６７３号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示の一実施形態に係る光接続デバイスは、ＭＣＦに含まれる複数のコアのそれぞれに対してＳＣＦとの光学的接続を可能にするための構造を備えたＦＩＦＯデバイスを含む。当該ＦＩＦＯデバイスを介して光学的に接続されるべきＭＣＦの各コアのＭＦＤは、８．６μｍ以上９．２μｍ以下の範囲に収まり、また、ＳＣＦのＭＦＤも、８．６μｍ以上９．２μｍ以下の範囲に収まる。上述の課題を解決するため、当該ＦＩＦＯデバイスは、複数の中継ファイバと、キャピラリーと、を備える。複数の中継ファイバは、ＭＣＦの複数のコアに一対一に対応するよう設けられている。また、各中継ファイバは、第１コアと、該第１コアの外周を取り囲むように設けられた第２コアと、該第２コアの外周を取り囲むよう設けられたクラッドと、を含み、第１端面と第１端面とは反対側の第２端面とを有する。第１コアは比屈折率差Δ１（％）を有し、第２コアは比屈折率差Δ１よりも低い比屈折率差Δ２（％）を有し、クラッドは比屈折率差Δ２よりも低い比屈折率差Δ３（％）を有する。キャピラリーは、互いに対向するよう配置された第３端面（ＳＣＦ側端面）と、第４端面（ＭＣＦ側端面）と、を有し、該第３端面から該第４端面に向かって伸びる複数の中継ファイバのそれぞれを一体的に保持している。第３端面からは、複数の中継ファイバの第１端面を含む先端部が突出している。第４端面は、ＭＣＦの端面と対面する面であって、複数の中継ファイバの第２端面が配置されている（第４端面と複数の中継ファイバの他方の端面が一致している）。また、キャピラリーは、第３端面と第４端面との間に設けられたテーパー部を含む。テーパー部は、第３端面の外径ＯＤＭＡＸに対する第４端面の外径ＯＤＭＩＮの比：ＯＤＭＩＮ／ＯＤＭＡＸで規定される０．２以下の外径比Ｒを有する。複数の中継ファイバのそれぞれは、式：（Ｖ２－Ｖ１）／Ｒで規定される値が１５６％μｍ２以上１７７％μｍ２以下の範囲に収まるように構成されている。ここで、Ｖ１（％μｍ２）は、第４端面における第１コアの半径ｒ１ｂ（μｍ）で規定される断面積と、第１および第２比屈折率差間の差（Δ１－Δ２）と、の積（（π・ｒ１ｂ
２）×（Δ１－Δ２））で与えられる屈折率体積（profile volume）であり、Ｖ２（％μｍ２）は、第４端面における第２コアの半径ｒ２ｂ（μｍ）で規定される断面積と、第２および第３比屈折率差間の差（Δ２－Δ３）と、の積（（π・ｒ２ｂ
２）×（Δ２－Δ３））で与えられる屈折率体積である。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】は、本開示の一実施形態に係る光接続デバイスの一例として、溶融延伸型のＦＩＦＯデバイスの製造工程の例を説明するための図である。
【図5】は、ＦＩＦＯデバイスとＭＣＦとの間における電界強度分布の重なり積分と接続損失の関係を説明するための概念図である。
【図6】は、８個のＦＩＦＯサンプル（サンプル１からサンプル８）のそれぞれについて、ＭＣＦ－ＳＣＦ間の接続損失の測定系を構成するＭＣＦ、ＳＣＦ、および当該ＦＩＦＯサンプルの各構造パラメータを示す図表である。
【図9】は、本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプルと比較例に係るＦＩＦＯサンプルのそれぞれについて、ＳＣＦ側端面における屈折率プロファイルの例である。
【図10A】は、本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプルと比較例に係るＦＩＦＯサンプルのそれぞれについて、伝送距離に対するＭＦＤの変化を示すグラフである。
【図10B】は、本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプルと比較例に係るＦＩＦＯサンプルのそれぞれについて、各伝送距離でのＭＣＦとの間における電界強度分布の重なり積分による損失α（ｄＢ）の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0006】
［発明が解決しようとする課題］
発明者らは、上述の従来技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、溶融延伸型のＦＩＦＯデバイスの製造では、接続されるべきＭＣＦのコア数と同数の中継ファイバと、該ＭＣＦのコア数と同数の貫通孔が設けられたキャピラリーが用意される。溶融前において、キャピラリーの両端面（ＳＣＦに対面する面を「ＳＣＦ側端面」と記すとともにＭＣＦに対面する面を「ＭＣＦ側端面」と記す）の各サイズ（面積または最大径）は、ＭＣＦの端面のサイズ（面積または最大径）よりも大きい。そこで、貫通孔に中継ファイバがそれぞれ挿入された状態でキャピラリーが、ＭＣＦ側端面のコアピッチがＭＣＦの端面のコアピッチと略一致する程度まで加熱されながら延伸される。この延伸によりキャピラリーにテーパー部が形成され、複数のＳＣＦ側からＭＣＦ側に向かってコアピッチが縮小される。
発明者らは、上述の従来技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、溶融延伸型のＦＩＦＯデバイスの製造では、接続されるべきＭＣＦのコア数と同数の中継ファイバと、該ＭＣＦのコア数と同数の貫通孔が設けられたキャピラリーが用意される。溶融前において、キャピラリーの両端面（ＳＣＦに対面する面を「ＳＣＦ側端面」と記すとともにＭＣＦに対面する面を「ＭＣＦ側端面」と記す）の各サイズ（面積または最大径）は、ＭＣＦの端面のサイズ（面積または最大径）よりも大きい。そこで、貫通孔に中継ファイバがそれぞれ挿入された状態でキャピラリーが、ＭＣＦ側端面のコアピッチがＭＣＦの端面のコアピッチと略一致する程度まで加熱されながら延伸される。この延伸によりキャピラリーにテーパー部が形成され、複数のＳＣＦ側からＭＣＦ側に向かってコアピッチが縮小される。
【0007】
上述のように溶融延伸型のＦＩＦＯデバイスでは、キャピラリーだけでなく該キャピラリーに一体化された複数の中継ファイバも加熱されながら延伸される。そのため、各中継ファイバの屈折率プロファイルおよび電界強度分布は、該キャピラリーのＳＣＦ側端面とＭＣＦ側端面との間で大きく変化する。なお、ＦＩＦＯデバイスを介して光学的に接続された複数のＳＣＦとＭＣＦとの間の接続損失（ＦＩＦＯデバイスの挿入損失）は、主に、当該光接続デバイスに含まれる複数の中継ファイバのそれぞれにおける伝送損失と、該複数の中継ファイバとＭＣＦの複数のコアとの間で生じる結合損失と、の和で与えられる。
【0008】
従来のＦＩＦＯデバイスでは、伝送損失と比較して、接続損失への影響が大きい結合損失を低減させるため、キャピラリーのＭＣＦ側端面における各中継ファイバのモードフィールド径（以下、「ＭＦＤ：Mode Field Diameter」と記す）とＭＣＦ側の対応するコアのＭＦＤとが略一致するように、各中継ファイバの屈折率プロファイルが調整されていた。しかしながら、上述の従来技術では、結合損失の増加要因となる各中継ファイバとＭＣＦ側の対応するコアとの間の電界強度分布の不整合については何ら考慮されておらず、接続損失を十分に低減することは困難であった。
【0009】
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、１またはそれ以上のＳＣＦとＭＣＦの間での接続損失を効果的に低減するための構造を備えた光接続デバイスを提供することを目的としている。
【0010】
［発明の効果］
本開示に係る光接続デバイスによれば、１またはそれ以上のＳＣＦとＭＣＦとの間の接続損失が効果的に低減され得る。
本開示に係る光接続デバイスによれば、１またはそれ以上のＳＣＦとＭＣＦとの間の接続損失が効果的に低減され得る。
【0011】
[本開示の実施形態の説明]
ＦＩＦＯデバイスの一部を構成する各中継ファイバは、第１コアと、該第１コアの屈折率よりも低い屈折率を有する第２コアと、該第２コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとで構成された二重コア構造を有する。溶融延伸型のＦＩＦＯでは、ＭＣＦ側端面におけるコアピッチをＭＣＦの端面におけるコアピッチに一致させるため、ＳＣＦ側端面の面積よりもＭＣＦ側端面の面積が小さくなっている（テーパー部が形成される）。このような構造上の特徴から、ＳＣＦ側端面からＭＣＦ側端面に向かって各中継ファイバの第１コアの外径は小さくなっている。各中継ファイバ内を伝搬する光の閉じ込めも、ＳＣＦ側端面に近い区間では第１コアが支配的に機能する（第１コアが光導波領域として機能する）。一方で、ＭＣＦ側端面に近い区間では第１コアの外径自体が小さくなっているため、次第に第２コアによる光閉じ込めが支配的になる（第２コアが実質的に導波領域として機能する）。ただし、ＳＣＦ側端面における第１コアの半径がある値Ａ以上であると、ＭＣＦ側端面においても第１コアが光閉じ込めに寄与し得るため、図５の上段に示されたように、たとえＭＣＦ側端面における各中継ファイバのＭＦＤがＭＣＦの各コアのＭＦＤと一致していたとしても、第１コアの光閉じ込めの影響を受けて電界強度分布の重なり積分が小さくなる。つまり、図５の上段における斜線部分の面積が大きくなることにより、結果的に、ＦＩＦＯデバイス挿入に起因した結合損失は大きくなる。
ＦＩＦＯデバイスの一部を構成する各中継ファイバは、第１コアと、該第１コアの屈折率よりも低い屈折率を有する第２コアと、該第２コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとで構成された二重コア構造を有する。溶融延伸型のＦＩＦＯでは、ＭＣＦ側端面におけるコアピッチをＭＣＦの端面におけるコアピッチに一致させるため、ＳＣＦ側端面の面積よりもＭＣＦ側端面の面積が小さくなっている（テーパー部が形成される）。このような構造上の特徴から、ＳＣＦ側端面からＭＣＦ側端面に向かって各中継ファイバの第１コアの外径は小さくなっている。各中継ファイバ内を伝搬する光の閉じ込めも、ＳＣＦ側端面に近い区間では第１コアが支配的に機能する（第１コアが光導波領域として機能する）。一方で、ＭＣＦ側端面に近い区間では第１コアの外径自体が小さくなっているため、次第に第２コアによる光閉じ込めが支配的になる（第２コアが実質的に導波領域として機能する）。ただし、ＳＣＦ側端面における第１コアの半径がある値Ａ以上であると、ＭＣＦ側端面においても第１コアが光閉じ込めに寄与し得るため、図５の上段に示されたように、たとえＭＣＦ側端面における各中継ファイバのＭＦＤがＭＣＦの各コアのＭＦＤと一致していたとしても、第１コアの光閉じ込めの影響を受けて電界強度分布の重なり積分が小さくなる。つまり、図５の上段における斜線部分の面積が大きくなることにより、結果的に、ＦＩＦＯデバイス挿入に起因した結合損失は大きくなる。
【0012】
本開示の実施形態では、ＦＩＦＯデバイスのＭＣＦ側端面における第１コアの光閉じ込めの影響を低減させるため、ＳＣＦ側端面における第１コアの半径と、ＳＣＦ端面に対するＭＣＦ端面の外径比が調整される。さらに、ＭＣＦ側端面において第２コアによる光閉じ込めが支配的となるように、該第２コアの半径と中継ファイバの屈折率プロファイルが調整される。また、本実施形態では、ＭＦＤの任意の制御を可能な状態で設計される。この場合、テーパー部付近においてＭＦＤが変化することにより中継ファイバのＭＦＤが部分的に増加することになるが、本開示の実施形態では、ＦＩＦＯデバイスの外径比を小さく調整することで、ＭＣＦ側端面に近い区間においてＭＦＤを所望の径に戻す。
【0013】
以下、本開示の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。
【0014】
（１） 本開示の一実施形態に係る光接続デバイスは、ＭＣＦ（マルチコアファイバ）に含まれる複数のコアのそれぞれに対してＳＣＦ（単一コアファイバ）との光学的接続を可能にするための構造を備えたＦＩＦＯデバイスを含む。具体的に、当該ＦＩＦＯデバイスは、その一態様として、複数の中継ファイバと、キャピラリーと、を備える。複数の中継ファイバは、ＭＣＦの複数のコアに一対一に対応するよう設けられている。また、各中継ファイバは、第１コアと、該第１コアの外周を取り囲むように設けられた第２コアと、該第２コアの外周を取り囲むよう設けられたクラッドと、を有する。第１コアは比屈折率差（第１比屈折率差）Δ１（％）を有し、第２コアは比屈折率差Δ１よりも低い比屈折率差（第２比屈折率差）Δ２（％）を有し、クラッドは比屈折率差Δ２よりも低い比屈折率差（第３比屈折率差）Δ３（％）を有する。なお、第１コア、第２コア、およびクラッドの比屈折率差Δ１、Δ２、Δ３は、いずれも純シリカ（ＳｉＯ２）を基準として規定された、波長５８９ｎｍにおける比屈折率差である。キャピラリーは、互いに対向するよう配置された第３端面（ＳＣＦ側端面）と、第４端面（ＭＣＦ側端面）と、を有し、該第３端面から該第４端面に向かって伸びる複数の中継ファイバのそれぞれを一体的に保持している。第３端面からは、複数の中継ファイバの第１端面を含む先端部が突出している。第４端面は、ＭＣＦの端面に対面する面であって、複数の中継ファイバの第２端面が配置されている（第４端面と複数の中継ファイバの第２端面が一致している）。キャピラリーは、第３端面と第４端面との間に設けられたテーパー部を含む。また、当該ＦＩＦＯデバイスは、以下の条件１から条件３を満たす。
【0015】
条件１は、「テーパー部が、第３端面の外径ＯＤＭＡＸに対する第４端面の外径ＯＤＭＩＮの比：ＯＤＭＩＮ／ＯＤＭＡＸで規定される０．２以下の外径比Ｒを有する」ことで規定される。条件２は、「当該ＦＩＦＯデバイスを介して光学的に接続されるべきＳＣＦおよびＭＣＦの各ＭＦＤは、８．６μｍ以上９．２μｍ以下の範囲である」ことで規定される。条件３は、「複数の中継ファイバのそれぞれが、以下の式（１）：
（Ｖ２－Ｖ１）／Ｒ …（１）
で規定される値が１５６％μｍ２以上１７７％μｍ２以下の範囲に収まるように構成されている」ことで規定される。ここで、
Ｖ１：第４端面における第１コアの半径ｒ１ｂ（μｍ）で規定される断面積と、第１および第２比屈折率差間の差（Δ１－Δ２）と、の積（（π・ｒ１ｂ ２）×（Δ１－Δ２））で与えられる屈折率体積（％μｍ２）
Ｖ２：第４端面における第２コアの半径ｒ２ｂ（μｍ）で規定される断面積と、第２および第３比屈折率差間の差（Δ２－Δ３）と、の積（（π・ｒ２ｂ ２）×（Δ２－Δ３））で与えられる屈折率体積（％μｍ２）
である。
（Ｖ２－Ｖ１）／Ｒ …（１）
で規定される値が１５６％μｍ２以上１７７％μｍ２以下の範囲に収まるように構成されている」ことで規定される。ここで、
Ｖ１：第４端面における第１コアの半径ｒ１ｂ（μｍ）で規定される断面積と、第１および第２比屈折率差間の差（Δ１－Δ２）と、の積（（π・ｒ１ｂ ２）×（Δ１－Δ２））で与えられる屈折率体積（％μｍ２）
Ｖ２：第４端面における第２コアの半径ｒ２ｂ（μｍ）で規定される断面積と、第２および第３比屈折率差間の差（Δ２－Δ３）と、の積（（π・ｒ２ｂ ２）×（Δ２－Δ３））で与えられる屈折率体積（％μｍ２）
である。
【0016】
（２） 本開示の一態様として、複数の中継ファイバのそれぞれにおいて、第１コアまたは第２コアは純シリカからなるのが好ましい。光伝搬に寄与する部分にＧｅ、Ｆなどの屈折率調整剤を含まない純シリカが適用されることにより、１つのキャピラリーで保持される複数の中継ファイバ間において、屈折率プロファイルの半径方向に沿った形状のバラツキを低減することが可能になる（屈折率プロファイルの形状安定化）。
【0017】
（３） 本開示の一態様として、当該ＦＩＦＯデバイスは以下の条件４を満たすのが好ましい。条件４は、「第３端面上で規定される、第１コアの半径ｒ１ａに対する第２コアの半径ｒ２ａの比：ｒ２ａ／ｒ１ａが５．０よりも大きい」ことで規定される。このように、第２コアに対して第１コアを小さくすることで、ＭＣＦ側端面において第１コアには光が実質ガイドされなくなる。それにより、ＭＣＦとＦＩＦＯの電界強度分布の重なり積分を大きくして、接続損失を下げることが可能になる。
【0018】
（４） 本開示の一態様として、キャピラリーは、上記テーパー部の他、第１定常部と、第２定常部と、を含むのが好ましい。第１定常部は、第３端面を含んだ状態で該第３端面とテーパー部との間に設けられている。第２定常部は、第４端面を含んだ状態で該第４端面とテーパー部との間に設けられている。第１定常部は、第３端面から第４端面へ向かう基準方向に交差する断面の最小外径が第３端面から第４端面に向かって同一径に維持されている。第２定常部は、第３端面から第４端面へ向かう基準方向に交差する断面の最小外径が第３端面から第４端面に向かって同一径に維持されている。
【0019】
（５） 本開示の一態様として、基準方向に沿って規定される第１定常部の長さをＬｗとし、基準方向に沿って規定されるテーパー部の長さをＬｔとし、基準方向に沿った前記第２定常部の長さをＬｎとするとき、当該光接続デバイスは、以下の条件５を満たすのが好ましい。条件５は、「テーパー部の長さＬｔと第２定常部の長さＬｎとの和：Ｌｔ＋Ｌｎに対する第１定常部の長さＬｗの比であって、以下の式（２）：
Ｌｗ／（Ｌｔ＋Ｌｎ） …（２）
で規定される比は、０．５以上３０以下の範囲に収まる」ことで規定される。
Ｌｗ／（Ｌｔ＋Ｌｎ） …（２）
で規定される比は、０．５以上３０以下の範囲に収まる」ことで規定される。
【0020】
以上、この[本開示の実施形態の説明]の欄に列挙された各態様は、残りの全ての態様のそれぞれに対して、または、これら残りの態様の全ての組み合わせに対して適用可能である。
【0021】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示に係る光接続デバイスの具体例を、以下に添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、これら例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、また、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図されている。また、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
以下、本開示に係る光接続デバイスの具体例を、以下に添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、これら例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、また、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図されている。また、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0022】
図１は、本開示の一実施形態に係る光接続デバイスの一例として、溶融延伸型のＦＩＦＯデバイスの製造工程の例を説明するための図である。図２は、図１の製造工程を経て得られたＦＩＦＯデバイスの構成を示す図である。また、図３は、図２に例示されたＦＩＦＯデバイスの各部における中継ファイバの断面構造および屈折率プロファイルである。
【0023】
まず、溶融延伸型のＦＩＦＯデバイス（一実施形態に係る光接続デバイス）を得るため、図１に示されたステップＳ１では、接続されるべきＭＣＦ３００に含まれるコア３０１と同数の貫通孔１５１を有するキャピラリー１５０Ａと、該貫通孔１５１と同数の中継ファイバ２００が用意される。
【0024】
中継ファイバ２００は、光軸ＡＸに沿って伸びた裸ファイバ２１０と、該裸ファイバ２１０の外周に設けられた樹脂被覆２２０により構成されている。ただし、キャピラリー１５０Ａの貫通孔１５１に挿入される部分（裸ファイバ２１０）は樹脂被覆２２０が除去されている。キャピラリー１５０Ａは、貫通孔１５１の両側の開口が位置するＳＣＦ側端面１５０ａおよびＭＣＦ側端面１５０ｂを有し、ＭＣＦ側端面１５０ｂ上における貫通孔１５１の配置は、接続されるべきＭＣＦ３００のコア３０１の配置に対応している。
【0025】
次に、図１に示されたステップＳ２では、中継ファイバ２００のうち樹脂被覆２２０が除去された部分（裸ファイバ２１０）が貫通孔１５１にそれぞれ挿入された状態でキャピラリー１５０Ａを加熱することにより、一体化キャピラリー１５０Ｂが得られる。一体化後、一体化キャピラリー１５０ＢのＳＣＦ側端面１５０ａからは樹脂被覆２２０に覆われた中継ファイバ２００の第１端部が突出する一方、ＭＣＦ側端面１５０ｂからは中継ファイバ２００の第１端部とは反対側の第２端部がそれぞれ突出した状態になっている。
【0026】
図１に示されたステップＳ３では、上述のステップＳ２で得られた一体化キャピラリー１５０Ｂの中間部を加熱しながら延伸される。この延伸作業後、一体化キャピラリー１５０ＢのＭＣＦ側端面１５０ｂの端部を含む先端が切断され、テーパー部１２０が設けられたＦＩＦＯデバイス１００が得られる。
【0027】
延伸後のキャピラリー（実質的にはＦＩＦＯデバイス１００の本体）は、一体化キャピラリー１５０ＢのＳＣＦ側端面１５０ａおよびＭＣＦ側端面１５０ｂにそれぞれ相当するＳＣＦ側端面１００ａおよびＭＣＦ側端面１００ｂを有する。ＳＣＦ側端面１００ａからは、中継ファイバ２００の樹脂被覆２２０で覆われた部分が突出している。ＭＣＦ側端面１００ｂは中継ファイバ２００それぞれの切断された端面と一致している。また、当該ＦＩＦＯデバイス１００は、上述のテーパー部１２０の他、ＳＣＦ側端面１００ａとテーパー部１２０との間に設けられた第１定常部１１０と、ＭＣＦ側端面１００ｂとテーパー部１２０との間に設けられた第２定常部１３０と、を更に有する。第１定常部１１０および第２定常部１３０の双方とも、当該ＦＩＦＯデバイス１００の長手方向（ＳＣＦ側端面１００ａからＭＣＦ側端面１００ｂへ向かう基準方向）に沿って実質的に断面外径（該長手方向に交差する断面の外径）が一定に維持されている部分であり、典型的には、第１定常部の外径変動は中心値に対して５％以下、第２定常部の外径変動は中心値に対して１０％以下である。テーパー部１２０が設けられたＦＩＦＯデバイス１００において、ＳＣＦ側端面１００ａの最大外径ＯＤＭＡＸはＭＣＦ側端面１００ｂの最大外径ＯＤＭＩＮよりも大きくなっている。
【0028】
以上のように製造されたＦＩＦＯデバイス１００は、図２に示されたように、複数のＳＣＦ２５０とＭＣＦ３００のコア３０１とを、一対一に対応させた状態で光学的に接続する。具体的には、ＳＣＦ側端面１００ａから露出している中継ファイバ２００の第１端部には、ＳＣＦ２５０の一方の端面がそれぞれ融着接続またはコネクタ化された状態で接続される。なお、ＳＣＦ２５０それぞれは、光軸ＡＸに沿って伸びたコア２６１と該コア２６１の外周に設けられたクラッド２６２とで構成された裸ファイバ２６０と、該裸ファイバ２６０の外周に設けられた樹脂被覆２７０と、を備える。一方、ＭＣＦ３００は、複数のコア３０１と該複数のコア３０１を取り囲む共通クラッド３０２とで構成された裸ファイバ３１０と、該裸ファイバ３１０の外周に設けられた樹脂被覆３２０と、を備える。ＭＣＦ側端面１００ｂは、ＭＣＦ３００の端面３００ａと融着接続されるか、コネクタ化またはファイバアレイ化された状態で接続される。
【0029】
また、ＦＩＦＯデバイス１００において、第１定常部１１０は長さＬｗを有し、テーパー部１２０は長さＬｔを有し、第２定常部１３０は長さＬｎを有する。このとき、当該ＦＩＦＯデバイス１００は、製造のし易さ、また、実装のし易さを考慮して、上記条件５を満たすように設計される。すなわち、テーパー部１２０の長さＬｔと第２定常部１３０の長さＬｎとの和に対する第１定常部１１０の長さＬｗの比であって、上記式（２）で規定される比は、０．５以上３０以下の範囲に収まる。加えて、ＦＩＦＯデバイス１００とＭＣＦ３００との結合損失を効果的に抑制するため、当該ＦＩＦＯデバイス１００は、上記条件１を満たすよう設計される。すなわち、ＳＣＦ側端面１００ａの最大外径ＯＤＭＡＸに対するＭＣＦ側端面１００ｂの最大外径ＯＤＭＩＮの比：ＯＤＭＩＮ／ＯＤＭＡＸで規定される外径比Ｒが０．２以下に設定される。
【0030】
ＦＩＦＯデバイス１００は、第１および第２定常部１１０、１３０の間にテーパー部１２０が設けられている。そのため、当該ＦＩＦＯデバイス１００の一部を構成する中継ファイバ２００の断面構造は、図３に示されたように、断面構造および屈折率プロファイルが異なっている。すなわち、中継ファイバ２００に含まれる裸ファイバ２１０は、光軸ＡＸを含むとともに比屈折率差Δ１を有する第１コア２１１と、第１コア２１１を取り囲むとともに比屈折率差Δ２を有する第２コア２１２と、第２コア２１２を取り囲むとともに比屈折率差Δ３を有するクラッド２１３と、を備える。第１コア２１１は、ＳＣＦ側端面１００ａにおいて半径ｒ１ａを有する一方、ＭＣＦ側端面１００ｂにおいて半径ｒ１ｂを有する。第２コア２１２は、ＳＣＦ側端面１００ａにおいて半径ｒ２ａを有する一方、ＭＣＦ側端面１００ｂにおいて半径ｒ２ｂを有する。
【0031】
ＭＣＦ側端面１００ｂにおいて、第１コア２１１の半径ｒ１ｂおよび第２コア２１２の半径ｒ２ｂは、上記条件３を満たす。具体的には、複数の中継ファイバ２００のそれぞれにおいて、上記式（１）：（Ｖ２－Ｖ１）／Ｒで規定される値は、１５６％μｍ２以上１７７％μｍ２以下の範囲に収まる。ここで、屈折率体積Ｖ１（％μｍ２）は、ＭＣＦ側端面１００ｂにおける第１コア２１１の半径ｒ１ｂ（μｍ）で規定される断面積と、比屈折率差Δ１から比屈折率差Δ２を引いて得られる第１の値（Δ１－Δ２）と、の積（（π・ｒ１ｂ
２）×（Δ１－Δ２））で与えられる。屈折率体積Ｖ２（％μｍ２）は、ＭＣＦ側端面１００ｂにおける第２コアの半径ｒ２ｂ（μｍ）で規定される断面積と、比屈折率差Δ２から比屈折率差Δ３を引いて得られる第２の値（Δ２－Δ３）と、の積（（π・ｒ２ｂ
２）×（Δ２－Δ３））で与えられる。なお、外径比Ｒが、ＳＣＦ側端面１００ａに対するＭＣＦ側端面１００ｂの外径比である。また、電界強度分布の任意の制御を可能にするため、第１コア２１１の外径２ｒ１ａと第２コア２１２の外径２ｒ２ａは、上記条件４を満たすよう設計される。すなわち、第１コア２１１の半径ｒ１ａに対する第２コア２１２の半径ｒ２ａの比：ｒ２ａ／ｒ１ａ（第１コア２１１と第２コア２１２の外形比と同義）は、５．０よりも大きい。このとき、ＳＣＦ側端面１００ａおよびＭＣＦ側端面１００ｂにおける各中継ファイバ２００の屈折率プロファイルは、上記条件２を満たすよう設計される。すなわち、本開示の光接続デバイスは８．６μｍ以上９．２μｍ以下の範囲のＭＦＤを有するＳＣＦおよびＭＣＦを想定している。なお、本明細書において、比屈折率差Δは、純シリカの屈折率をｎ０とし、各部の屈折率をｎとするとき、以下の式（３）：
（ｎ－ｎ０）／ｎ０ …（３）
で与えられる。
（ｎ－ｎ０）／ｎ０ …（３）
で与えられる。
【0032】
一方、ＭＣＦ側端面１００ｂでは、第１コア２１１の半径ｒ１bは光をガイドできないほど小さくなる。そのため、ＭＣＦ側端面１００ｂにおける光閉じ込めの主体は、第２コア２１２となる。ＭＣＦ側端面１００ｂにおける各中継ファイバ２００の屈折率プロファイルは、上記条件２を満たしているが、ＳＣＦ側端面１００ａにおける第１コア２１１の半径ｒ１ａおよび第２コア２１２の半径ｒ２ａと比較して、ＭＣＦ側端面１００ｂにおける第１コア２１１の半径ｒ１ｂおよび第２コア２１２の半径ｒ２ｂが著しく縮小している。
【0033】
図４は、図２に例示された光接続デバイスの各部におけるコアピッチの変化を説明するための概念図である。また、図５は、光接続デバイスとＭＣＦとの間における電界強度分布の重なり積分と接続損失の関係を説明するための概念図である。
【0034】
図４に示されたように、ＳＣＦ側端面１００ａにおいて、伝搬光の光閉じ込めは、第１コア２１１による光閉じ込めが支配的になっている。このような光パワーを有する光が各中継ファイバ２００の、第１定常部１１０に相当する区間を伝搬した後、テーパー部１２０に向かう。テーパー部１２０からＭＣＦ側端面１００ｂへ向かう光は、中継ファイバ２００のうち、第２定常部１３０に相当する区間を伝搬する。この区間において、各中継ファイバ２００の屈折率プロファイルは半径方向に圧縮された形状を有しており、第２コア２１２による光閉じ込めが支配的になっている。
【0035】
なお、上述のように、ＳＣＦ側端面１００ａにおける第１コア２１１の半径ｒ１ａがある値Ａ以上であると、ＭＣＦ側端面１００ｂにおいても第１コア２１１が光閉じ込めに寄与し得るため、図５の上段に示されたように、たとえＭＣＦ側端面１００ｂにおける各中継ファイバ２００のＭＦＤがＭＣＦ３００の各コア３０１のＭＦＤと一致していたとしても、第１コア２１１の光閉じ込めの影響を受けて電界強度分布の重なり積分が小さくなる。すなわち、各中継ファイバ２００の電界強度分布１００Ｅ１とＭＣＦ３００の各コア３０１の電界強度分布３００Ｅで挟まれた斜線部分の面積が大きくなる。一方、本実施形態のＦＩＦＯデバイス１００によれば、ＭＣＦ側端面１００ｂにおいて、第１コア２１１は光伝搬にほとんど寄与できない。そのため、図５の下段に示されたように、各中継ファイバ２００の電界強度分布１００Ｅ２とＭＣＦ３００の各コア３０１の電界強度分布３００Ｅで挟まれた斜線部分の面積は、上段の例と比較して有意に小さくなっている（接続損失の低下）。
【0036】
次に、本実施形態に係るＦＩＦＯデバイス１００の構造条件について、複数サンプルを用意して検討する。図６は、８個のＦＩＦＯサンプル（サンプル１からサンプル８）のそれぞれについて、ＭＣＦ－ＳＣＦ間の接続損失の測定系を構成するＭＣＦ、ＳＣＦ、および当該ＦＩＦＯサンプルの各構造パラメータを示す図表である。用意された８個のＦＩＦＯサンプルのうち、サンプル１、サンプル２、サンプル５、およびサンプル６のＳＣＦ側端面１００ａには、９．２μｍのＭＦＤを有するＳＣＦ２５０が配置され、サンプル３、サンプル４、サンプル７、およびサンプル８のＳＣＦ側端面１００ａには、８．６μｍのＭＦＤを有するＳＣＦ２５０が配置される。また、サンプル１からサンプル４のＭＣＦ側端面１００ｂには、９．２μｍのＭＦＤを有するＭＣＦ３００が配置され、サンプル５からサンプル８のＭＣＦ側端面１００ｂには、８．６μｍのＭＦＤを有するＭＣＦ３００が配置される。
【0037】
さらに、サンプル１からサンプル８のそれぞれの外径比Ｒは、０．１６または２．０に設定されている。波長５８９ｎｍにおける差Δ１－Δ２に関して、サンプル１からサンプル８のそれぞれに設定される範囲は、０．３０％以上０．４％以下の範囲、または、０．３５％以上０．４５％以下の範囲である。サンプル１からサンプル８のそれぞれにおいて、ＳＣＦ２５０と低損失に接続するため、中継ファイバ２００それぞれの、ＳＣＦ側端面１００ａにおける第１コア２１１の半径ｒ１ａは４．２５±０．２５μｍ（４．０μｍ以上４．５μｍ以下）である。また、サンプル１からサンプル８のそれぞれにおいて、中継ファイバ２００それぞれの、ＭＣＦ側端面１００ｂにおける第１コア２１１の半径ｒ１ｂは、０．６８μｍおよび０．８５μｍである。
【0038】
以上のような構造を有するＦＩＦＯサンプルのサンプル１からサンプル８について、ＭＣＦ－ＳＣＦ間の接続損失の計算結果が図７Ａおよび図７Ｂに示されている。なお、図７Ａおよび図７Ｂに示されたサンプル１からサンプル８の計算結果において、縦軸は差Δ２－Δ３を示し、横軸はＭＣＦ側端面１００ｂにおける第２コア２１２の半径ｒ２ｂを示す。また、図７Ａおよび図７Ｂの各計算結果において、Ｇ７１０は接続損失が０ｄＢよりも大きく０．０２ｄＢ以下となる範囲、Ｇ７２０は接続損失が０．０２ｄＢよりも大きく０．０４ｄＢ以下となる範囲、Ｇ７３０は接続損失が０．０４ｄＢよりも大きく０．０６ｄＢ以下となる範囲、Ｇ７４０は接続損失が０．０６ｄＢよりも大きく０．０８ｄＢ以下となる範囲、Ｇ７５０は接続損失が０．０８ｄＢよりも大きく０．１０ｄＢ以下となる範囲、Ｇ７６０は接続損失が０．１０ｄＢよりも大きく０．１２ｄＢ以下となる範囲を、それぞれ示している。残りのラインも、０．０２ｄＢ間隔で示されている。また、破線で囲まれた領域ＡＲは、サンプル１からサンプル８の各測定結果の最適範囲を示している。
【0039】
図８に示された構造パラメータは、図７Ａおよび図７Ｂに示されたラインのうち、ラインＧ７１０で示された、接続損失が０ｄＢよりも大きく０．０２ｄＢ以下となる範囲（最適範囲を示す領域ＡＲ）に収まるサンプルの構造パラメータである。すなわち、サンプル１からサンプル８のそれぞれに関して、接続損失を０ｄＢよりも大きく０．０２ｄＢ以下の範囲に収めるためには、波長５８９ｎｍにおける差：Δ２－Δ３の最適範囲は、０．３５％以上０．４５％以下、または０．４０％以上０．５０％以下である必要がある。ＭＣＦ側端面１００ｂにおける第２コア２１２の半径ｒ２ｂの最適範囲は、４.７５μｍ以上５．２５μｍ以下、５.２５μｍ以上５．７５μｍ以下、４.５０μｍ以上５．０μｍ以下、５.０μｍ以上５．５０μｍ以下のいずかである必要がある。図８中の「ｒ２ａ（μｍ）」は、上述の半径ｒ２ｂと図６に示された各サンプルの外径比Ｒから算出された値である。屈折率体積Ｖ１（％μｍ２）、屈折率体積Ｖ２（％μｍ２）、および上記式（１）：（Ｖ２－Ｖ１）／Ｒで規定される値も、上述の半径ｒ２ｂを用いて算出される（式（１）参照）。なお、図８には、ＳＣＦ側端面１００ａでの第１コア２１１の半径ｒ１ａに対する第２コア２１２の半径ｒ２ａの比：ｒ２ａ／ｒ１ａも、サンプルごとに示されている。したがって、図６の条件範囲および図８の最適範囲の値を用いて算出される上記式（１）：（Ｖ２－Ｖ１）／Ｒで規定される値の共通範囲は、１５６％μｍ２以上１７７％μｍ２以下である。
【0040】
次に、ＦＩＦＯデバイスの内部を伝搬する光のＭＦＤおよび各伝送距離での電界分布とＭＣＦ３００の電界分布の重ね合わせ積分により算出される損失（以下、損失α（ｄＢ）と記す）の変化について、種々のサンプルを利用して検証する。なお、図９は、本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプルと比較例に係るＦＩＦＯサンプルのそれぞれについて、ＳＣＦ側端面１００ａにおける屈折率プロファイルの例である。図１０Ａは、本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプルと比較例に係るＦＩＦＯサンプルのそれぞれについて、伝送距離に対するＭＦＤの変化を示すグラフである。また、図１０Ｂは、本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプルと比較例に係るＦＩＦＯサンプルのそれぞれについて、各伝送距離での電界分布とＭＣＦ３００の電界分布の重ね合わせ積分により算出される損失（損失α）の変化を示すグラフである。また、この検証では、波長１３１０ｎｍにおいて９．２μｍのＭＦＤを有するＳＣＦ２５０と、波長１３１０ｎｍにおいて８．６μｍのＭＦＤを有するＭＣＦ３００のコア３０１を光学的に接続する場合について行うものとする。
【0041】
図９において、Ｇ９１０は比較例１に係るＦＩＦＯサンプルの屈折率プロファイルを示し、Ｇ９２０は比較例２に係るＦＩＦＯサンプルの屈折率プロファイルを示し、Ｇ９３０は本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプル（以下、「本実施形態のＦＩＦＯサンプル」と記す）の屈折率プロファイルを示す。比較例１、比較例２、および本実施形態のいずれのＦＩＦＯサンプルとも、ＳＣＦ側端面における第１コアの半径ｒ１ａは、４．２８μｍである。また、比較例１のＦＩＦＯサンプルにおいて、ＳＣＦ側端面上において規定される第１コアの外径２ｒ１ａに対する第２コアの外径２ｒ２ａの比：ｒ２ａ／ｒ１ａが３以上５以下の範囲に設定されている。比較例２および本実施形態のＦＩＦＯサンプルでは、いずれも比：ｒ２ａ／ｒ１ａが５を超えており、ＭＦＤの任意の制御が可能な状態で設計されている。ただし、比較例１および比較例２のＦＩＦＯサンプルは、いずれも外径比Ｒが１／３．４、すなわち０．２９４に設定されているのに対し、本実施形態のＦＩＦＯサンプルでは、外径比Ｒが１／６．４、すなわち０．１５６に設定されている。すなわち、比較例１および比較例２のＦＩＦＯサンプルは、いずれも外径比Ｒが０．２よりも大きく、本実施形態のＦＩＦＯサンプルでは、外径比Ｒが０．２以下に設定されている。なお、用意された本実施形態のＦＩＦＯサンプル、比較例１のＦＩＦＯサンプル、および比較例２のＦＩＦＯサンプルのいずれも、差：Δ１－Δ２の値および差：Δ２－Δ３の値は同程度である。これらＦＩＦＯサンプル間では、上述の外径比Ｒの他、第２コア２１２の半径が異なっている。
【0042】
上述のような構造を有する光学特性を図１０Ａおよび図１０Ｂに示す。なお、図１０Ａにおいて、グラフＧ１０１０Ａは、比較例１に係るＦＩＦＯサンプルにおけるＭＦＤの変化を示し、グラフＧ１０２０Ａは、比較例２に係るＦＩＦＯサンプルにおけるＭＦＤの変化を示し、グラフＧ１０３０Ａは、本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプルにおけるＭＦＤの変化を、それぞれ示す。また、図１０Ｂにおいて、グラフＧ１０１０Ｂは、比較例１に係るＦＩＦＯサンプルにおける損失αの変化を示し、グラフＧ１０２０Ｂは、比較例２に係るＦＩＦＯサンプルにおける損失αの変化を示し、グラフＧ１０３０Ｂは、本開示の一実施形態に係るＦＩＦＯサンプルにおける損失αの変化を、それぞれ示す。
【0043】
図１０Ａから分かるように、比較例１のＦＩＦＯサンプルの場合、テーパー部１２０（長さＬｔの区間）におけるＭＦＤの変化は小さい。一方、比較例２および本実施形態の各ＦＩＦＯサンプルの場合、テーパー部１２０においてＭＦＤが大きく変化している。ただし、比較例２のＦＩＦＯサンプルの場合、テーパー部１２０からＭＣＦ側端面１００ｂに向かう区間（第２定常部１３０）においてもＭＦＤは拡大したままになっている。これに対し、本実施形態のＦＩＦＯサンプルの場合、テーパー部１２０で拡大したＭＦＤは、テーパー部１２０からＭＣＦ側端面１００ｂに向かう区間（第２定常部１３０）において元の径に縮小している。これは、外径比Ｒが上述のように１／６．４と小さく設定されているためである。すなわち、このような小さい外径比Ｒを有するＦＩＦＯサンプルにおいて、テーパー部１２０からＭＣＦ側端面１００ｂに向かう区間（第２定常部１３０）における第１コア２１１は、光が導波できないほど小さくなる一方、第２コア２１２による光閉じ込めの影響が優位となる。このような状況の下、ＭＦＤが第２コア２１２に基づいた径に縮小したためである。
【0044】
図１０Ｂは、用意された各ＦＩＦＯデバイスの低損失化を確認するために、漏れ損失を考慮したＦＩＦＯサンプル側の電界強度分布とＭＣＦ３００側の電界強度分布との重ね合わせ積分による結合損失（損失α）の計算結果を示している。この図１０Ｂから分かるように、比較例１に係るＦＩＦＯサンプルの場合、ＭＦＤの変化量抑制に伴い、当該ＦＩＦＯサンプルとＭＣＦ３００との電界強度分布の重ね合わせ積分の変化量も小さくなる。最終的な結合損失は約０．０２２ｄＢである。比較例２に係るＦＩＦＯサンプルの場合、ＭＦＤがテーパー部１２０内で拡大するため、電界強度分布の重ね合わせ積分の変化量も大きくなる。結果、最終的な結合損失は約０．１７５ｄＢとなっている。本実施形態に係るＦＩＦＯサンプルの場合、テーパー部１２０におけるＭＦＤの変化量が大きいため、電界強度分布の重ね合わせ積分の変化量も一時的に大きくなる。しかしながら、テーパー部１２０からＭＣＦ側端面１００ｂへ向かう区間（第２定常部１３０）では、ＭＦＤが任意径に縮小しているため、重ね合わせ積分に起因する結合損失（損失α）も抑制されている。最終的な結合損失は約０．００７ｄＢとなり、比較例１と比べても顕著な改善が確認できた。
【0045】
なお、テーパー部１２０におけるＭＦＤ（または実効断面積Ａｅｆｆ）の変化量が大きい場合には、シングルモードを維持できず、かつ結合損失を増加させてしまうことを懸念される。そのため、比較例１では、ＭＦＤの変化量抑制のため、ＳＣＦ側端面１００ａにおける第１コア２１１の外径２ｒ１ａに対する第２コア２１２の外径２ｒ２ａの比：ｒ２ａ／ｒ１ａが３以上５以下の範囲に設定されている。
【0046】
一方、本実施形態の場合、テーパー部１２０におけるＭＦＤ（または実効断面積Ａｅｆｆ）の変化量が大きい場合でも、外径比Ｒがある値より小さく設定されているため（条件１）、中心のコア径を縮小しＭＦＤを任意径に戻すことができる。そのため、本実施形態に係るＦＩＦＯサンプルにおいて、第１コア２１１と第２コア２１２の外径比：ｒ２ａ／ｒ１ａの範囲には実質的な制限はない（コアの外径比は５よりも大きい）。すなわち、本実施形態に係るＦＩＦＯサンプルによれば、ＭＦＤの任意の制御が可能な状態で、漏れ損失を抑制しながらテーパー部１２０を光が伝搬できるので、伝搬損失と結合損失の和で規定される挿入損失（接続損失）が効果的に抑制される。
【符号の説明】
【0047】
１００…ＦＩＦＯデバイス（光接続デバイス）、１００ａ…ＳＣＦ側端面（第３端面）、１００ｂ…ＭＣＦ側端面（第４端面）、１５０Ａ、１５０Ｂ…キャピラリー、２００…中継ファイバ、２１１…第１コア、２１２…第２コア、２１３…クラッド、２５０…ＳＣＦ（単一コアファイバ）、３００…ＭＣＦ（マルチコアファイバ）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】