特表 2023-536451 シングルモード動作のための低クロストークのマルチコア光ファイバ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-08-25

(54)【発明の名称】シングルモード動作のための低クロストークのマルチコア光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/02 20060101AFI20230818BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20230818BHJP

【ＦＩ】

G02B6/02 461

G02B6/036

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023505744

(86)(22)【出願日】2021-07-23

(85)【翻訳文提出日】2023-03-27

(86)【国際出願番号】 US2021042894

(87)【国際公開番号】W WO2022026305

(87)【国際公開日】2022-02-03

(31)【優先権主張番号】63/056,869

(32)【優先日】2020-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】ミシュラ，スニグダラジ クマール

(72)【発明者】

【氏名】タンドン，プシュカル

【テーマコード（参考）】

2H250

【Ｆターム（参考）】

2H250AA53

2H250AB05

2H250AB10

2H250AC63

2H250AC64

2H250AC66

2H250AC93

2H250AC95

2H250AC96

2H250AD19

2H250AD36

2H250AD43

2H250AD45

2H250AE25

2H250AE26

2H250AE39

2H250AE47

2H250AE54

2H250AE63

2H250AH09

2H250AH22

2H250AH27

(57)【要約】

マルチコア光ファイバ（１１０）は、共通クラッドと、共通クラッドに配置された複数のコア部分（Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４）とを含む。各コア部分は、中心軸と、中心軸から半径ｒ_１まで延伸し、相対屈折率Δ_１を有するコア領域と、半径ｒ_１から半径ｒ_２まで延伸し、相対屈折率Δ_２を有する内側クラッド領域と、半径ｒ_２から半径ｒ_３まで延伸し、相対屈折率Δ_３および最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎを有する低屈折率クラッド領域とを含む。相対屈折率は、Δ_１＞Δ_２＞Δ_３ｍｉｎを満たしうる。各コア部分のモードフィールド直径は、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下でありうる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

マルチコア光ファイバにおいて、
共通クラッドと、
前記共通クラッドに配置された複数のコア部分と
を含み、
各前記複数のコア部分は、
中心軸と、
前記中心軸から半径ｒ_１まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_１を有するコア領域と、
前記コア領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_１から半径ｒ_２まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_２を有する内側クラッド領域と、
前記内側クラッド領域を囲んで直に接触し、前記半径ｒ_２から半径ｒ_３まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_３および純シリカに対する最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎを有する低屈折率クラッド領域と
を含むものであって、
Δ_１＞Δ_２＞Δ_３ｍｉｎであり、
各前記コア部分のモードフィールド直径は、１３１０ｎｍ波長において、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下であり、
各前記コア部分のゼロ分散波長は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下であるマルチコア光ファイバ。

【請求項2】

前記共通クラッドは、１２０μｍ以上で２００μｍ以下の外半径Ｒ_ＣＣを有するものである、請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項3】

前記複数のコア部分は、３以上で８以下のコア部分を含むものである、請求項２に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項4】

前記複数のコア部分は、２×２配列で前記共通クラッド内に配列されて、各該複数のコア部分の中心軸は、それに隣接した２つのコア部分の中心軸から、３５μｍ以上の最小コア間離間距離で離間したものである、請求項３に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項5】

各前記複数のコア部分の前記低屈折率クラッド領域全体の前記相対屈折率Δ_３は、Δ_２以下で、該低屈折率クラッド領域は、該各コア部分の相対屈折率プロファイルにおいて、低屈折率トレンチを形成するものであり、
各該コア部分の前記相対屈折率プロファイルにおける前記低屈折率トレンチは、３０％Δμｍ^２以上で７５％Δμｍ^２以下のトレンチボリュームを有するものであり、
前記低屈折率トレンチは、１１μｍ以上で２０μｍ以下である半径ｒ_３まで延伸するものである、請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項6】

各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域の前記相対屈折率Δ_３は、前記半径ｒ_２における前記Δ_２から前記半径ｒ_３における前記Δ_３ｍｉｎまで単調減少するものである、請求項５に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項7】

各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域の前記相対屈折率Δ_３は、前記半径ｒ_２における前記Δ_２から前記半径ｒ_３における前記Δ_３ｍｉｎまで連続的に減少して、前記トレンチは、略三角形の形状を有するものである、請求項６に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項8】

各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域の前記相対屈折率Δ_３ｍｉｎは、－０．２％Δ以下で－０．６％Δ以上である、請求項６に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項9】

各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域は、前記中心軸からの半径方向距離と共に変化する濃度を有する屈折率下げドーパントを含み、該低屈折率クラッド領域は、前記半径ｒ_３において、最大屈折率下げドーパント濃度を有し、前記半径ｒ_２において、最小屈折率下げドーパント濃度を有するものであり、
前記屈折率下げドーパントは、フッ素であり、前記最大屈折率下げドーパント濃度は、１．２質量％以上で２．０質量％以下である、請求項６に記載のマルチコア光ファイバ。

【請求項10】

前記複数のコア部分の前記中心軸は、互いに、３５マイクロメートル以上の最小離間距離で離間したものであり、
前記複数のコア部分の各コア部分と、該複数のコア部分の内、それに最も近いコア部分の間のクロストークは、－３０ｄＢ以下である、請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本願は、米国特許法第１１９条の下、２０２０年７月２７日出願の米国仮特許出願第６３／０５６，８６９号の優先権の利益を主張し、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示は、光ファイバに関する。特に、本開示は、低クロストークを実現するためのトレンチを含む相対屈折率プロファイルを有するコア部分を含むマルチコア光ファイバに関する。

【背景技術】

【0003】

シングルモード光ファイバを通した伝送容量は、理論的には、ファイバ当たり約１００Ｔｂ／ｓである本質的限界に達した。大陸間の距離において、シングルモード光ファイバで８０Ｔｂ／ｓの伝送を行うことさえ、光信号雑音比（ＯＳＮＲ）を改良しない限り難しいことが証明されてきた。大陸間伝送システムで用いられる約１０，０００ｋｍに亘る海底のシングルモード光ファイバシステムの実際の容量限界は、超低損失で低非線形性の光ファイバを用いても、約５０Ｔｂ／ｓに過ぎない。

【0004】

マルチコアファイバ（ＭＣＦ）は、大陸間利用で用いられた場合に、低い伝送損失を示しうる。しかしながら、超長距離海底システムで実際に用いるには、ＭＣＦは、超低損失（つまり、低減衰）を有して、高いＯＳＮＲを生じ、更に、高い空間モード密度を有して、空間チャネル数を増加させ、更に、空間モード間の低い群遅延差（ＤＧＤ）を可能にして、デジタル信号処理の複雑化を減らすべきである。更に、１２５μｍである標準クラッド直径を維持して、ケーブルの設置のために、大きな変更が必要ないようにすべきである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、減衰を満足できる程度とし、伝送容量を増加させながら、上記問題を解決する新しい光ファイバが必要である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の態様は、共通クラッドと、共通クラッドに配置された複数のコア部分とを含むマルチコア光ファイバを含む。各複数のコア部分は、中心軸と、中心軸から半径ｒ_１まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_１を有するコア領域と、コア領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_１から半径ｒ_２まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_２を有する内側クラッド領域と、内側クラッド領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_２から半径ｒ_３まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_３および純シリカに対する最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎを有する低屈折率クラッド領域とを含む。実施形態において、相対屈折率Δ_１、Δ_２、Δ_３ｍｉｎは、Δ_１＞Δ_２＞Δ_３ｍｉｎを満たす。各コア部分のモードフィールド直径は、１３１０ｎｍ波長において、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下である。各コア部分のゼロ分散波長は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下である。

【0007】

本開示の第２の態様は、第１の態様を含み、共通クラッドは、１２０μｍ以上で２００μｍ以下の外半径Ｒ_ＣＣを有するものでありうる。

【0008】

本開示の第３の態様は、第１または第２の態様を含み、複数のコア部分は、３以上で８以下のコア部分を含むものでありうる。

【0009】

本開示の第４の態様は、第１から第３の態様のいずれか１つを含み、外半径Ｒ_ＣＣは、１２５μｍに等しいものでありうる。

【0010】

本開示の第５の態様は、第１から第４の態様のいずれか１つを含み、複数のコア部分は、２×２配列で共通クラッド内に配列されて、各複数のコア部分の中心軸は、それに隣接した２つのコア部分の中心軸から、３５μｍ以上の最小コア間離間距離で離間したものでありうる。

【0011】

本開示の第６の態様は、第１から第５の態様のいずれか１つを含み、各複数のコア部分のケーブルカットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下でありうる。

【0012】

本開示の第７の態様は、第１から第６の態様のいずれか１つを含み、各複数のコア部分の低屈折率クラッド領域全体の相対屈折率Δ_３は、Δ_２以下で、低屈折率クラッド領域は、各コア部分の相対屈折率プロファイルにおいて、低屈折率トレンチを形成するものでありうる。

【0013】

本開示の第８の態様は、第１から第７の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の相対屈折率プロファイルにおける低屈折率トレンチは、３０％Δμｍ^２以上で７５％Δμｍ^２以下のトレンチボリュームを有するものでありうる。

【0014】

本開示の第９の態様は、第１から第８の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の相対屈折率プロファイルにおける低屈折率トレンチは、４０％Δμｍ^２以上で７０％Δμｍ^２以下のトレンチボリュームを有するものでありうる。

【0015】

本開示の第１０の態様は、第１から第９の態様のいずれか１つを含み、低屈折率トレンチは、１１μｍ以上で２０μｍ以下である半径ｒ_３まで延伸するものでありうる。

【0016】

本開示の第１１の態様は、第１から第１０の態様のいずれか１つを含み、半径ｒ_３は、１２μｍ以上で１８μｍ以下でありうる。

【0017】

本開示の第１２の態様は、第１から第１１の態様のいずれか１つを含み、最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎは、半径ｒ_３で生じるものでありうる。

【0018】

本開示の第１３の態様は、第１から第１２の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の低屈折率クラッド領域の相対屈折率Δ_３は、半径ｒ_２におけるΔ_２から半径ｒ_３におけるΔ_３ｍｉｎまで単調減少するものでありうる。

【0019】

本開示の第１４の態様は、第１から第１３の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の低屈折率クラッド領域の相対屈折率Δ_３は、半径ｒ_２におけるΔ_２から半径ｒ_３におけるΔ_３ｍｉｎまで連続的に減少して、トレンチは、略三角形の形状を有するものでありうる。

【0020】

本開示の第１５の態様は、第１から第１４の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の低屈折率クラッド領域の相対屈折率Δ_３ｍｉｎは、－０．２％Δ以下で－０．６％Δ以上でありうる。

【0021】

本開示の第１６の態様は、第１から第１５の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の低屈折率クラッド領域は、中心軸からの半径方向距離と共に変化する濃度を有する屈折率下げドーパントを含み、低屈折率クラッド領域は、半径ｒ_３において、最大屈折率下げドーパント濃度を有し、半径ｒ_２において、最小屈折率下げドーパント濃度を有するものでありうる。

【0022】

本開示の第１７の態様は、第１から第１６の態様のいずれか１つを含み、屈折率下げドーパントは、フッ素であり、最大屈折率下げドーパント濃度は、１．２質量％以上で２．０質量％以下でありうる。

【0023】

本開示の第１８の態様は、第１から第１７の態様のいずれか１つを含み、最大屈折率下げドーパント濃度は、１．２質量％以上で１．８質量％以下でありうる。

【0024】

本開示の第１９の態様は、第１から第１８の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の内側クラッド領域は、屈折率下げドーパントを実質的に含まないものでありうる。

【0025】

本開示の第２０の態様は、第１から第１９の態様のいずれか１つを含み、各コア部分のモードフィールド直径は、波長１３１０ｎｍにおいて、８．８μｍ以上で９．５μｍ以下でありうる。

【0026】

本開示の第２１の態様は、第１から第２０の態様のいずれか１つを含み、各コア部分のモードフィールド直径は、波長１３１０ｎｍにおいて、９．０μｍ以上で９．５μｍ以下でありうる。

【0027】

本開示の第２２の態様は、第１から第２１の態様のいずれか１つを含み、各コア部分のモードフィールド直径は、波長１３１０ｎｍにおいて、９．１μｍ以上で９．５μｍ以下である、実施形態１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0028】

本開示の第２３の態様は、第１から第２２の態様のいずれか１つを含み、複数のコア部分の中心軸は、互いに、３５マイクロメートル以上の最小離間距離で離間したものでありうる。

【0029】

本開示の第２４の態様は、第１から第２３の態様のいずれか１つを含み、複数のコア部分の各コア部分と、複数のコア部分の内、それに最も近いコア部分の間のクロストークは、－３０ｄＢ以下でありうる。

【0030】

本開示の第２５の態様は、第１から第２４の態様のいずれか１つを含み、複数のコア部分の各コア部分と、複数のコア部分の内、それに最も近いコア部分の間のクロストークは、－５０ｄＢ以下でありうる。

【0031】

本開示の第２６の態様は、共通クラッドと、共通クラッドに配置された複数のコア部分とを含むマルチコア光ファイバを含みうる。各複数のコア部分は、中心軸と、中心軸から半径ｒ_１まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_１を有するコア領域と、コア領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_１から半径ｒ_２まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_２を有する内側クラッド領域と、内側クラッド領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_２から半径ｒ_３まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_３および純シリカに対する最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎを有する低屈折率クラッド領域とを含みうる。相対屈折率Δ_１、Δ_２、Δ_３、Δ_３ｍｉｎは、Δ_１＞Δ_２＞Δ_３ｍｉｎ、かつ、Δ_２≧Δ_３を満たし、低屈折率クラッド領域は、各コア部分の相対屈折率プロファイルにおける低屈折率トレンチを、半径ｒ_２と半径ｒ_３の間に形成しうる。実施形態において、Δ_３は、各コア部分の中心軸からの半径方向距離が増加するにつれて、最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎまで単調減少するものである。

【0032】

本開示の第２７の態様は、第２６の態様を含み、各コア部分のモードフィールド直径は、波長１３１０ｎｍにおいて、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下でありうる。

【0033】

本開示の第２８の態様は、第２６または第２７の態様を含み、各コア部分のゼロ分散波長は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下でありうる。

【0034】

本開示の第２９の態様は、第２６から第２８の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の相対屈折率プロファイルにおける低屈折率トレンチは、４０％Δμｍ^２以上で７０％Δμｍ^２以下のボリュームを有するものでありうる。

【0035】

本開示の第３０の態様は、第２６から第２９の態様のいずれか１つを含み、各複数のコア部分のケーブルカットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下でありうる。

【0036】

本開示の第３１の態様は、第２６から第３０の態様のいずれか１つを含み、各コア領域は、純シリカに対する最大相対屈折率Δ_１ｍａｘを有し、各コア部分におけるΔ_１ｍａｘは、０．２８％Δ以上で０．４５％Δ以下でありうる。

【0037】

本開示の第３２の態様は、第２６から第３１の態様のいずれか１つを含み、各コア部分のコア領域内の屈折率プロファイルは、グレーデッドインデックスプロファイルでありうる。

【0038】

本開示の第３３の態様は、第２６から第３２の態様のいずれか１つを含み、グレーデッドインデックスプロファイルのアルファ値は、１０以上でありうる。

【0039】

本開示の第３４の態様は、第２６から第３３の態様のいずれか１つを含み、グレーデッドインデックスプロファイルのアルファ値は、５以下でありうる。

【0040】

本開示の第３５の態様は、第２６から第３４の態様のいずれか１つを含み、半径ｒ_３は、１２μｍ以上で１８μｍ以下でありうる。

【0041】

本開示の第３６の態様は、第２６から第３５の態様のいずれか１つを含み、Δ_３ｍｉｎは、－０．２％Δ以下で－０．６％Δ以上でありうる。

【0042】

本開示の第３７の態様は、第２６から第３６の態様のいずれか１つを含み、共通クラッドは、１２０μｍ以上で２００μｍ以下の外半径Ｒ_ＣＣを有するものでありうる。

【0043】

本開示の第３８の態様は、第２６から第３７の態様のいずれか１つを含み、複数のコア部分は、３以上で８以下のコア部分を含むものでありうる。

【0044】

本開示の第３９の態様は、第２６から第３８の態様のいずれか１つを含み、各コア部分の低屈折率クラッド領域の相対屈折率Δ_３は、半径ｒ_２におけるΔ_２から半径ｒ_３におけるΔ_３ｍｉｎまで、連続的に減少して、トレンチは、略三角形の形状を有するものでありうる。

【0045】

本開示の第４０の態様は、マルチコア光ファイバの形成方法を含みうる。その方法は、屈折率上げドーパントを含むコア領域を、コアケーンから形成する工程と、オーバークラッド層を、コア領域の周りに成膜して、シリカスートプリフォームを形成する工程と、シリカスートプリフォームを、固化炉において固化させる工程とを含む。方法は、シリカスートプリフォームが固化を開始した後、時間Ｔの間、シリカスートプリフォームを屈折率下げドーパントに曝す工程を含む。時間Ｔは、屈折率下げドーパントがオーバークラッド層を通して拡散する速度に基づいて決定されるものであり、シリカスートプリフォームが固化した時に、オーバークラッド層の内側クラッド領域は実質的に屈折率下げドーパントを含まず、固化したシリカスートプリフォームは、純シリカに対する相対屈折率Δ_１を有するコア領域、純シリカに対する相対屈折率Δ_２を有する内側クラッド領域、および、Δ２と最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎの間で減少する純シリカに対する相対屈折率Δ_３を有する低屈折率クラッド領域を含むものである。方法は、更に、固化したシリカスートプリフォームを、スートブランクに挿入して、マルチコアプリフォームを形成する工程と、マルチコアファイバプリフォームを線引きして、マルチコア光ファイバにする工程とを含む。

【0046】

本開示の第４１の態様は、第４０の態様を含み、オーバークラッド層を、コア領域の周りに、外付け蒸着処理を用いて形成するものでありうる。

【0047】

本開示の第４２の態様は、第４０または第４１の態様を含み、屈折率上げドーパントは、ゲルマニウムを含むものでありうる。

【0048】

本開示の第４３の態様は、第４０から第４２の態様のいずれか１つを含み、屈折率下げドーパントは、フッ素を含むものでありうる。

【0049】

本開示の第４４の態様は、第４０から第４３の態様のいずれか１つを含み、コア領域が部分的に固化した状態の時に、オーバークラッド層をコア領域の周りに成膜し、コア領域がオーバークラッド層と共に固化されるものでありうる。。

【0050】

ここまでの概略的記載および次の詳細な記載の両方が例示に過ぎず、請求項の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図すると、理解すべきである。更なる特徴および利点を、次の詳細な記載に示し、それは、部分的には、当業者には、その記載から容易に明らかであるか、または、次の詳細な記載、請求項、および、添付の図面に記載の実施形態を実施することによって分かるだろう。

【0051】

添付の図面は、更なる理解のために提供されたものであり、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本開示の選択した態様を示し、明細書の記載と共に、本開示に含まれる方法、製品、および、構成の原理および動作を説明する役割を果たす。

【図面の簡単な説明】

【0052】

【図1】本明細書に示し記載した１つ以上の実施形態による信号源、マルチコア光ファイバ、および、光検出器を含む光システムを示す概略図である。

【図2】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による図１に示すマルチコア光ファイバの断面を示す概略図である。

【図3】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるマルチコア光ファイバの断面を示す概略図である。

【図4】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるマルチコア光ファイバの断面を示す概略図である。

【図5】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるコア領域、内側クラッド領域、および、低屈折率クラッド領域を含むマルチコア光ファイバのコア部分の断面を示す概略図である。

【図6】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるコア部分と共通クラッドの相対屈折率プロファイルを示すグラフである。

【図7】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるコア部分と共通クラッドの相対屈折率プロファイルを示すグラフである。

【図8】本明細書に記載の１つ以上の実施形態によるコア領域、内側クラッド領域、および、低屈折率クラッド領域を含むコア部分を含むマルチモード光ファイバの製作方法のフローチャートである。

【図9】本明細書に記載の１つ以上の実施形態による、コアケーンを屈折率下げドーパントに曝して、低屈折率クラッド領域を生成しながら、コアケーンを固化させる処理の概略を示す。

【発明を実施するための形態】

【0053】

ここで、添付の図面に例を示したマルチコア光ファイバの実施形態を詳細に記載する。全図を通して、同じ、または、類似の部分を称するには、可能な限り同じ参照符号を用いている。マルチコア光ファイバの一実施形態を図１の断面図に示している。マルチコア光ファイバは、複数のコア部分を含みうる。各複数のコア部分は、中心軸、および、中心軸から半径ｒ_１まで延伸するコア領域を含みうる。コア領域は、純シリカに対する相対屈折率Δ_１を有する。内側クラッド領域は、コア領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_１から半径ｒ_２まで延伸しうる。内側クラッド領域は、純シリカに対する相対屈折率Δ_２を有しうる。低屈折率クラッド領域は、内側クラッド領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_２から半径ｒ_３まで延伸しうる。低屈折率クラッド領域は、純シリカに対する相対屈折率Δ_３、および、純シリカに対する最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎを有しうる。本実施形態において、Δ_１＞Δ_２＞Δ_３ｍｉｎである。各コア部分のモードフィールド直径は、１３１０ｎｍにおいて、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下でありうる。各コア部分のゼロ分散波長は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下である。本明細書において、マルチコア光ファイバの様々な実施形態を、特に添付の図面を参照して、更に詳細に記載する。

【0054】

本明細書、および、以下の請求項において、多くの用語を用いて記載するが、次のような意味を有すると定義されるものとする。

【0055】

本明細書で用いるように、「約」という用語は、量、サイズ、調合、パラメータ、並びに、他の量および特徴が、正確でないか、または、正確である必要がなく、概数であるか、および／または、許容度、換算係数、四捨五入、測定誤差など、および、当業者に知られた他の要因を反映して、望ましいように、大きいか、または、小さくてもよいことを意味する。「約」という用語を、値、または、範囲の端点を記載するのに用いた場合、本開示は、その記載した特定の値または端点を含むと理解すべきである。本明細書で、数値、または、範囲の端点を「約」を付けて記載するかに関わらず、数値、または、範囲の端点は、「約」を付けた実施形態と「約」を付けない実施形態の２つの実施形態を含むことを意図する。更に、各範囲の端点は、他方の端点との関係と、他方の端点とは独立にとの両方で重要なことも分かるだろう。

【0056】

本開示の目的のために、マルチコア光ファイバ、または、「ＭＣＦ」とも称されるマルチコア光ファイバを、共通クラッド内に配置された２つ以上のコア部分を含むものと考える。各コア部分を、低屈折率の内側クラッド領域によって囲まれた高屈折率のコア領域を有するものとみなしうる。本明細書で用いるように、「内側コア部分」という用語は、高屈折率のコア領域のことを称する。つまり、コア部分は、内側コア部分、および、１つ以上のより低屈折率の内側クラッドを含みうる。

【0057】

「半径方向位置」および／または「半径方向距離」を動径座標「ｒ」について用いる場合、「ｒ」は、マルチコア光ファイバの個々の各コア部分の中心線（ｒ＝０）に対する半径方向位置を称する。「半径方向位置」および／または「半径方向距離」を動径座標「Ｒ」について用いる場合、「Ｒ」は、中心線（Ｒ＝０、中心ファイバ軸）に対する半径方向位置を称する。

【0058】

本明細書において、長さ寸法「マイクロメートル」を、ミクロン（または、英語の場合の複数形のミクロン）若しくは、μｍで表しうる。

【0059】

「屈折率プロファイル」は、屈折率または相対屈折率と、マルチコア光ファイバの各コア部分のコア部分中心線からの半径方向距離ｒとの関係である。本明細書に示す相対屈折率プロファイルおいて、様々な領域間の境界を比較的急峻に示しているが、処理条件を通常に変化させて、隣接した領域間で、急峻ではなく、段階的な境界を生じうる。本明細書において、屈折率プロファイルの境界を、屈折率の段階的な変化として示しうるが、実際の境界は、丸まっているか、または、他の態様で完全な段階的な関数特性とは異なりうる。更に、相対屈折率の値は、コア領域、および／または、任意のクラッド領域内の半径方向位置で変化すると理解される。相対屈折率が、ファイバの特定の領域（コア領域、および／または、任意のクラッド領域）内の半径方向位置で変化する場合、それを、実際または近似の関数依存性で、または、その領域に適用しうる平均値で表しうる。別段の記載がない限り、領域（コア領域、並びに／若しくは、内側クラッド領域、および／または、共通クラッド領域の任意の領域）の相対屈折率を、単一の値で表した場合、その領域の相対屈折率が一定であるか、または、略一定で、その単一の値に対応するか、若しくは、その単一の値が、領域の半径方向位置に依存して一定ではない相対屈折率の平均値を表すものと理解される。設計によるか、通常の製造時変動によるかに関わらず、半径方向位置に依存する相対屈折率は、傾斜するか、湾曲するか、または、他の態様で一定ではないものでありうる。

【0060】

本明細書で、マルチコア光ファイバ、および、マルチコア光ファイバのコアについて用いる「相対屈折率」または「相対屈折率パーセント」は、式（１）で定義される：

【0061】

【数1】

【0062】

但し、別段の記載がない限り、ｎ（ｒ）は、波長１５５０ｎｍでのコア中心線からの半径方向距離ｒでの屈折率であり、ｎ_ｃは、波長１５５０ｎｍでの無添加シリカグラスの屈折率である１．４４４である。別段の記載がない限り、本明細書で用いるように、相対屈折率は、Δ（または、「デルタ」）、または、Δ％（または、「デルタ％」）で表され、「％」または「％Δ」の単位を用いる。相対屈折率を、Δ（ｒ）、または、Δ（ｒ）％とも表しうる。領域の屈折率が、基準屈折率ｎ_ｃ未満の場合、その相対屈折率は、負の値であり、トレンチと称しうる。領域の屈折率が、基準屈折率ｎ_ｃより高い場合、その相対屈折率は、正の値であり、領域を、上がった領域、または、正の屈折率を有する領域と称しうる。

【0063】

マルチコア光ファイバの領域の平均相対屈折率を、式（２）で定義しうる：

【0064】

【数2】

【0065】

但し、ｒ_{ｉｎｎｅｒ}は、領域の内半径であり、ｒ_{ｏｕｔｅｒ}は、領域の外半径であり、Δ（ｒ）は、領域の相対屈折率である。

【0066】

（「アルファプロファイル」とも称する）「α－プロファイル」という用語は、次のような関数形式（３）を有する相対屈折率プロファイルΔ（ｒ）のことを称する：

【0067】

【数3】

【0068】

但し、ｒ_ｏは、Δ（ｒ）が最大である点であり、ｒ_１は、Δ（ｒ）がゼロの点であり、ｒは、ｒ_ｉ≦ｒ≦ｒ_ｆの範囲であり、ｒ_ｉは、α－プロファイルの始点であり、ｒ_ｆは、α－プロファイルの終点であり、αは、実数である。いくつかの実施形態において、本明細書に示した例は、１≦α≦１００のコアアルファを有しうる。実際には、目標プロファイルがアルファプロファイルの場合でも、実際の光ファイバは、いくらかは、理想的な構成から逸脱しうる。したがって、光ファイバについてのアルファパラメータを、従来から知られたように、測定した屈折率プロファイルのベストフィットから取得しうる。

【0069】

「グレーデッドインデックスプロファイル」という用語は、α＜１０の場合のα－プロファイルのことを称する。「ステップインデックスプロファイル」は、α≧１０の場合のα－プロファイルのことを称する。

【0070】

「有効面積」を、式（４）のように定義しうる：

【0071】

【数4】

【0072】

但し、ｆ（ｒ）は、導かれた光信号の電界の横成分であり、ｒは、ファイバ内の半径方向位置である。「有効面積」または「Ａ_ｅｆｆ」は、光信号の波長に応じたものである。本明細書において「有効面積」または「Ａ_ｅｆｆ」を記載する際は、具体的に波長を示す。本明細書において、有効面積を、「μｍ^２」、「平方マイクロメートル」、「平方ミクロン」などの単位で表す。

【0073】

別段の記載がない限り、本明細書において、（分散、分散勾配などの）光学特性をＬＰ０１モードについて報告している。

【0074】

本明細書において、別段の記載がない限り、「分散」と称する光ファイバの「色分散」は、材料分散、導波路分散、および、モード間分散の合計である。「材料分散」は、光学コアに用いられた材料の屈折率が、異なる光波長がコア内で伝播する速度に影響する様子を称する。「導波路分散」は、光ファイバのコアとクラッドの屈折率が異なることによって生じる分散を称する。シングルモード導波路ファイバの場合、モード間分散は、ゼロである。２つのモード領域での分散値は、モード間分散はゼロであると想定している。ゼロ分散波長（λ_０）は、分散がゼロの値を有する波長である。分散勾配は、波長についての分散の変化率である。本明細書において、１３１０ｎｍまたは１５５０ｎｍ波長における分散および分散勾配を報告し、各々、ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍの単位で表している。色分散は、ＩＥＣ６０７９３－１－４２：２０１３規格「Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｒｅｓ-Ｐａｒｔ １－４２：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ-Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ」が特定するように測定される。

【0075】

光ファイバのカットオフ波長は、光ファイバが１つのみの伝播モードを支持する最短波長である。カットオフ波長より短い波長では、マルチモード伝送を生じ、更なる分散源が発生して、ファイバの情報伝送容量を制限しうる。本明細書において、カットオフ波長を、ケーブルカットオフ波長として報告する。ケーブルカットオフ波長は、Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＴＩＡ）によるＴＩＡ－４５５－８０：ＦＯＴＰ－８０ＩＥＣ－６０７９３－１－４４ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｒｅｓ-Ｐａｒｔ １－４４： Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｔｅｓｔ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ-Ｃｕｔ－Ｏｆｆ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ（２００３年５月２１日）が特定するように、２２メートルケーブルのファイバ長さに基づく。

【0076】

本明細書において「曲げ損失」として表される光ファイバの曲げ抵抗は、ＩＥＣ－６０７９３－１－４７：２０１７規格「Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｒｅｓ-Ｐａｒｔ １－４７：Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｅｓｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ－Ｍａｃｒｏｂｅｎｄｉｎｇ Ｌｏｓｓ」が特定する試験条件下で生じた減衰によって判断されうる。例えば、試験条件は、ファイバを、規定直径のマンドレルの周りに１周以上、配置または巻き付けること、例えば、１５ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、または、同様の直径のマンドレルに巻き付けること（例えば、「１×１５ｍｍ直径曲げ損失」、「１×２０ｍｍ直径曲げ損失」または「１×３０ｍｍ直径曲げ損失」）、および、１周ごとの減衰の増加を測定することを含みうる。

【0077】

本明細書で用いるように、「減衰」という用語は、光ファイバに沿って信号として進む光パワーの損失である。減衰は、「Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｒｅｓ－Ｐａｒｔ１－４０：Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ」という名称のＩＥＣ６０７９３－１－４０：２０１９規格に特定されたように測定される。

【0078】

本明細書で用いるように、マルチコア光ファイバは、複数のコア部分を含み、各コア部分を、第ｉの（つまり、第１、第２、第３、第４などの）コア部分と定義しうる。各第ｉのコア部分は、外半径ｒ_Ｃｉを有しうる。実施形態において、各コア部分の外半径ｒ_Ｃｉは、そのコア部分の低屈折率クラッド領域の外半径ｒ_３に対応する。各第ｉのコア部分は、マルチコア光ファイバのクラッドマトリックス内に配置され、クラッドマトリックスは、マルチコア光ファイバの共通クラッドを画定する。共通クラッドは、相対屈折率Δ_ＣＣ、および、外半径Ｒ_ＣＣを有する。

【0079】

本開示の１つの態様によれば、コア領域は、マルチコア光ファイバ内の各コア部分の中心部分を形成し、略円筒状の形状である。２つの領域が直に隣接した場合、２つの領域のうち内側の方の領域の外半径は、２つの領域のうち外側の方の領域の内半径と一致する。例えば、内側クラッド領域がコア領域を囲んで直に隣接した実施形態において、コア領域の外半径は、内側クラッド領域の内半径と一致する。

【0080】

「屈折率上げドーパント」は、ガラスに加えられて、無添加である純シリカと比べて屈折率を上げる傾向を有すると研究されている物質である。「屈折率下げドーパント」は、ガラスに加えられて、無添加である純シリカと比べて屈折率を下げる傾向を有すると研究されている物質である。屈折率上げドーパントの例は、ＧｅＯ_２（ゲルマニア）、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、Ｃｌ、Ｂｒ、および、Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏなどのアルカリ金属酸化物、並びに、それらの混合物を含む。屈折率下げドーパントの例は、フッ素、および、ホウ素を含む。

【0081】

マルチコア光ファイバにおける「クロストーク」という用語は、１つのコア部分から隣接した他のコア部分に漏れるパワーの測定値を意味する。本明細書で用いるように、「隣接したコア部分」という用語は、基準としたコア部分から最も近いコア部分のことを称する。実施形態において、全てのコア部分は、互いに等間隔で離間しうるもので、全てのコア部分が互いに隣接することを意味する。他の実施形態において、コア部分は、互いに等間隔で離間しないことがあり、いくつかのコア部分は、それに隣接したコア部分が基準としたコア部分から離れる距離より長い距離で、基準としたコア部分から離間しうる。クロストークは、結合係数に基づいて特定されうるものであり、結合係数は、コア部分の屈折率プロファイル設計、２つの隣接したコア部分の間の距離、２つの隣接したコア部分を囲むクラッドの構造、および、２つの隣接したコア部分（例えば、本明細書に記載のように、最小コア間離間距離で離れた中心線を有する２つのコア部分）の伝播定数βの値の差Δβに依存する。２つの隣接したコア部分について、パワーＰ_１を第１のコア部分に与えて、次に、第１のコア部分から第２のコア部分に結合されたパワーＰ_２を、結合モード理論から、次の式（５）を用いて特定しうる：

【0082】

【数5】

【0083】

但し、＜＞は、平均を表し、Ｌは、ファイバの長さであり、κは、２つのコアの電界の間の結合係数であり、ΔＬは、ファイバの長さ、Ｌ_ｃは、相関長さであり、ｇは、次の式（６）で与えられる：

【0084】

【数6】

【0085】

但し、Δβは、２つの隣接したコア部分が分離している時のそれらのＬＰ０１モード間の伝播定数の不一致である。次に、クロストーク（単位は、ｄＢ）を、次の式（７）を用いて特定する：

【0086】

【数7】

【0087】

２つの隣接したコア部分の間のクロストークは、ファイバの長さが線形スケールで増加するにつれて、線形に増加するが（式（５））、ファイバの長さがｄＢスケールで増加しても、線形に増加しない（式（７））。本明細書で用いるように、クロストーク性能を、１００ｋｍの長さＬの光ファイバについて記載する。しかしながら、クロストーク性能を、その代わりの適切な尺度の光ファイバの長さについても表しうる。１００ｋｍ以外の光ファイバの長さについて、コア間のクロストークを、次の式（８）を用いて特定しうる：

【0088】

【数8】

【0089】

例えば、１０ｋｍの長さの光ファイバについて、クロストークを、１００ｋｍの長さの光ファイバのクロストークの値に「－１０ｄＢ」を加えることによって特定しうる。１ｋｍの長さの光ファイバについて、クロストークを、１００ｋｍの長さの光ファイバのクロストークの値に「－２０ｄＢ」を加えることによって特定しうる。非結合コア型マルチコアファイバにおける長距離伝送について、クロストークは、－３０ｄＢ以下、－４０ｄＢ以下、または、更に、－５０ｄＢ以下にするべきである。

【0090】

マルチコア光ファイバにおけるコアの間のクロストークを特定する技術は、Ｍ．Ｌｉらの「Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍｏｄｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ Ｒａｎｄｏｍ Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｓ」、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、ＯＳＡ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ（ｏｎｌｉｎｅ）、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ、２０１５、ｐａｐｅｒ Ｗ２Ａ．３５、Ｓｈｏｉｃｈｉｒｏ Ｍａｔｓｕｏらの「Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｏｒｅｓ ｉｎ ｍｕｌｔｉ‐ｃｏｒｅ ｐｏｒｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｂｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ」、ＩＥＩＣＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ、Ｖｏｌ．８、Ｎｏ．６、ｐ．３８５－３９０、２０１１年３月２５日発行、および、Ｌｕｋａｓｚ Ｓｚｏｓｔｋｉｅｗｉｃｚらの「Ｃｒｏｓｓ ｔａｌｋ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ ｂｙ ｓｕｐｅｒｍｏｄｅ ｔｈｅｏｒｙ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．１６、ｐ．３７５９－３７６２、２０１６年８月１５日発行に開示されており、それらの全ての内容は、参照により、全体として、本明細書に組み込まれる。

【0091】

本明細書で用いるように、「結合係数」κという用語は、２つのコアが互いに近接した時の電界の重なりに関係する。結合係数の二乗κ^２は、マルチコア光ファイバの他のコアにおけるパワーから影響された時のコアにおける平均パワーに関係する。「結合係数」を、結合パワー理論を用いて、Ｍ．Ｋｏｓｈｉｂａ、Ｋ．Ｓａｉｔｏｈ、Ｋ．Ｔａｋｅｎａｇａ、および、Ｓ．Ｍａｔｓｕｏの「Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ－Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｃｏｒｅ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒｓ」、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｊ．，４（５）、１９８７－９５（２０１２）、および、Ｔ．Ｈａｙａｓｈｉ、Ｔ．Ｓａｓａｋｉ、Ｅ．、Ｓａｓａｏｋａ、Ｋ．Ｓａｉｔｏｈ、および、Ｍ．Ｋｏｓｈｉｂａ、「Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｃｏｒｅ Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｉｎ Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ：Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｍａｃｒｏｂｅｎｄ、Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ、ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｂｅｎｄ」、Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ，２１（５），５４０１－１２（２０１３）に開示された方法で推定しうるものであり、それらの全ての内容は、参照により、全体として、本明細書に組み込まれる。

【0092】

モードフィールド直径（ＭＦＤ）は、Ｐｅｔｅｒｍａｎｎ ＩＩ法を用いて測定され、次の式から特定される：

【0093】

【数9】

【0094】

【数10】

【0095】

但し、ｆ（ｒ）は、導かれた光の電界分布の横成分であり、ｒは、ファイバにおける半径方向位置である。別段の記載がない限り、「モードフィールド直径」、または、「ＭＦＤ」は、１３１０ｎｍでのモードフィールド直径のことを称する。

【0096】

本明細書で用いるように、例えば、上に、下に、右、左、前、後ろ、最上部、底部などの方向を表す用語は、示した図面に関する記載であり、絶対的な向きを意味することを意図しない。

【0097】

別段の記載がない限りは、本明細書に示した、いずれの方法も、工程が特定の順序で行われることを要するとも、いずれの装置も、特定の向きであることを要すると解釈されることを意図しない。したがって、方法の請求項が、工程の行われる順序を実際に記載しないか、または、いずれの装置の請求項も、個々の構成要素の順序も向きも実際に記載しないか、若しくは、そうではなく、請求項または明細書の記載で、工程は特定の順序に限定されるとも、装置の構成要素の具体的な順序も向きも記載しない場合には、いかなる点でも、順序も向きも推測されることを全く意図しない。このことは、記載がないことに基づく、いずれの解釈にも当てはまり、そのような解釈は、工程の配列についての論理的事項、動作フロー、構成要素の順序、または、構成要素の向き、文法構造または句読点に由来する単なる意味、並びに、明細書に記載された実施形態の数または種類を含む。

【0098】

本明細書で用いるように、「実質的に含まない」という用語を、ファイバの特定の部分における特定の屈折率上げドーパントまたは屈折率下げドーパントの濃度、および／または、それが存在するかについて記載するのに用いた場合、その構成要素が、ファイバに意図的に加えられたものではないことを意味する。それでも、ファイバは、不純物またはトランプとして、０．１５質量％未満の僅かな量の構成要素を含みうる。

【0099】

本明細書において用いるように、原文の英語で単数を表す不定冠詞および定冠詞は、文脈から、そうでないことが明らかでない限りは、複数のものを含む。したがって、例えば、不定冠詞を付けた構成要素は、文脈から、そうでないことが明らかでない限りは、そのような構成要素を２つ以上有する態様を含む。

【0100】

マルチコア光ファイバは、ファイバ密度を高めて、ケーブルサイズの限界、および、受動光ネットワーク（「ＰＯＮ」）システムにおけるダクト密集の問題を解決するための使用を含む多数の光ファイバ利用で魅力がある。例えば、マルチコア光ファイバを、データセンターで利用すること、および、高速光接続に用いることが検討されている。そのような利用例において、ファイバ密度を高めて、そのような利用例で用いられる従来の光ファイバと比べて比較的多いファイバ心数を提供しながら、マルチコア光ファイバのコンパクト性を維持する（例えば、そのような利用例で用いられる従来の光ファイバの直径と一致する略１２５μｍなどの直径を有するマルチコア光ファイバを提供する）ことが有益である。マルチコア光ファイバのコア間のクロストークを削減しながら、そのようなマルチモード光ファイバ内で高いファイバ密度を実現するための従来のアプローチは、１３１０ｎｍでの各コア部分のモードフィールド直径を８．０μｍ未満まで減らすことを含むものだった。そのようにモードフィールド直径を減らすことで、コア部分の間のクロストークを削減しうるが、光接続において、各コア部分を標準シングルモードファイバに結合するのは困難で、信号損失につながりうる。

【0101】

本明細書に記載のマルチモード光ファイバは、これらの従来のアプローチの欠点に取り組んで、比較的小さいマルチコア光ファイバにおいて、高いファイバ密度を提供する。特に、コア領域、内側クラッド領域、および、低屈折率クラッド領域を含み、トレンチを有する屈折率プロファイルを有するコア部分を組み込んで、本明細書に記載のマルチモード光ファイバは、比較的低いクロストーク（例えば、－３０ｄＢ未満、－４０ｄＢ未満、または、－５０ｄＢ未満さえ）、角部ファイバから縁部への低いトンネリング損失、および、優れた曲げ性能を提供する。更に、本明細書に記載のマルチモード光ファイバは、１３１０ｎｍで、比較的大きいモードフィールド直径（例えば、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下）を実現し、標準シングルモードファイバへの結合を従来のアプローチより改良する。

【0102】

ここで図１を参照すると、複数のコア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４（図２）を有する非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０、信号源１８０、および、光検出器１９０を含む光システム１００を示す概略図である。信号源１８０は、分布帰還型レーザ（ＤＦＢ）、または、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）によって生成されたものなどの多数の変調信号を生成しうる。非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０は、信号源１８０に光学的に接続された入射端部１１２、光検出器１９０に光学的に接続された出射端部１１４、および、外面１１６を含む。動作において、信号源１８０は、光子を、１つのレーザから複数のコア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の個々のコア部分に選択的に向けうる。例えば、信号源１８０、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の入射端部１１２、または、それらの両方を、信号源１８０を複数のコア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の任意の個々のコア部分と位置合わせするように構成されたマルチコアのファンイン装置に接続しうる（図２を参照）。

【0103】

図２は、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の図１のＩＩ－ＩＩ断面に沿った断面図を示している。非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０は、（非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の中心線であり、半径方向位置Ｒ＝０を画定する）中心ファイバ軸１２、および、共通クラッド１９を含む。共通クラッド１９は、外半径Ｒ_ＣＣを有しうるもので、外半径Ｒ_ＣＣは、図２に示す実施形態では、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の外半径に対応する。複数のコア部分Ｃ_ｉ（図２の例では、個々に、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４と示し、まとめて、コア部分「Ｃ」と称する）は、共通クラッド１９内に配置されて、各コア部分Ｃ_ｉは、概して、中心ファイバ軸１２に平行な非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の長さに沿って延伸する。

【0104】

実施形態において、２＊Ｒ_ＣＣ（例えば、マルチコア光ファイバ１１０の直径）は、１２５マイクロメートルに等しい。実施形態において、マルチコア光ファイバ１１０の直径は、１４０マイクロメートルより大きい。実施形態において、マルチコア光ファイバ１１０の直径は、１７０マイクロメートルより大きい。実施形態において、マルチコア光ファイバ１１０の直径は、２００マイクロメートル未満である。実施形態において、マルチコア光ファイバ１１０の直径は、１６０マイクロメートル未満である。実施形態において、マルチコア光ファイバ１１０の直径は、１２０以上で１３０マイクロメートル以下である。

【0105】

各コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４は、（各コア部分について、半径方向位置ｒ＝０を画定する）中心軸または中心線ＣＬ_１、ＣＬ_２、ＣＬ_３、ＣＬ_４、並びに、外半径ｒ_Ｃ１、ｒ_Ｃ２、ｒ_Ｃ３、ｒ_Ｃ４を有する。非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０内の各中心線ＣＬ_１、ＣＬ_２、ＣＬ_３、ＣＬ_４の位置を、中心ファイバ軸１２がｘ－ｙ座標系の原点（０，０）を画定するデカルト座標を用いて画定しうるもので、それは、動径座標Ｒによって画定される座標系と一致する。中心線ＣＬ_１の位置は、（ｘ_１，ｙ_１）として画定しうるもので、中心線ＣＬ_２の位置は、（ｘ_２，ｙ_２）として画定しうるもので、中心線ＣＬ_３の位置は、（ｘ_３，ｙ_３）として画定しうるもので、中心線ＣＬ_４の位置は、（ｘ_４，ｙ_４）として画定しうるものである。実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉは、最も近いコア部分（例えば、そのコア部分の中心線に最も近い中心線ＣＬ_ｉを有するコア部分Ｃ_ｉ）から、最小コア間離間距離（または、「最小離間距離」）で離間する。実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉは、多数のコア部分から、最小離間距離で離間する。例えば、図２に示すように、コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４は、２×２配列で、各中心線ＣＬ_１、ＣＬ_２、ＣＬ_３、ＣＬ_４が正方形の角部になるように配列される。そのような配列において、コア部分Ｃ_１、Ｃ_２の中心線ＣＬ_１、ＣＬ_２は、Ｄ_ｃ１-Ｄ_ｃ２＝√［（ｘ_２-ｘ_１）^２＋（ｙ_２-ｙ_１）^２］として画定しうる最小離間距離で離間する。コア部分Ｃ_１、Ｃ_４の中心線ＣＬ_１、ＣＬ_４も、Ｄ_ｃ１-Ｄ_ｃ４＝√［（ｘ_４-ｘ_１）^２＋（ｙ_４-ｙ_１）^２］として画定しうる最小離間距離で離間する。本明細書で用いるように、「隣接したコア部分」という用語は、互いに最も近接した中心線を有するコア部分を表すのに用いられる（つまり、コア部分に、隣接したコア部分より近接した中心線ＣＬ_ｉを有する他のコア部分Ｃ_ｉがない）。実施形態において、隣接したコア部分の中心線は、最小離間距離で離間する。特定のコア部分は、多数の隣接したコア部分を有しうると理解すべきである。

【0106】

実施形態において、コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の間の最小離間距離は、３５マイクロメートル以上で、コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の間で、比較的低いクロストークを維持するのを容易にする。実施形態において、最小離間距離は、４０マイクロメートル以上である。実施形態において、最小離間距離は、４５マイクロメートル以上（例えば、５０マイクロメートル以上、６０マイクロメートル以上、７０マイクロメートル以上、７５マイクロメートル以上）である。

【0107】

実施形態において、複数のコア部分Ｃ_ｉの縁部は、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の外面１１６からも、少なくとも、各複数のコア部分Ｃ_ｉの縁部から外面１１６まで測定した最小コア縁部からファイバ縁部距離Ｄ_Ｅで離間しうる。図２に示すように、最小コア縁部からファイバ縁部距離Ｄ_Ｅは、（例えば、本明細書で図５について記載するように、コア部分Ｃ_ｉについて、ｒ_３の値に対応する）コア部分Ｃ_ｉの外周に沿った点（例えば、外面１１６に最も近い外周上の点）から外面１１６の周囲に沿った最も近い点までの最小距離であり、ファイバ軸に垂直な平面において、コア部分Ｃ_ｉの外周に沿った点と外面１１６の周囲に沿った最も近い点の間の線分によって特定される。実施形態において、Ｄ_Ｅは、８マイクロメートル以上である。実施形態において、Ｄ_Ｅは、１２マイクロメートル以上である。実施形態において、Ｄ_Ｅは、１５マイクロメートルより長い。任意の特定の理論に縛られることを意図しないが、トンネリングによる信号損失の程度は、Ｄ_Ｅについての最小値に依存すると考えられる。

【0108】

実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０は、円形の断面形状を有しうる。マルチコア光ファイバ１１０は、図１および２について記載したコア部分の数と異なる数のコア部分を有しうるもので、共通クラッド内のコア部分の配列（図１を参照）は異なりうると理解すべきである。実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０は、合計Ｎ個のコア部分Ｃ_ｉを有しうるもので、但し、ｉ＝１…Ｎで、Ｎは、少なくとも３である。本開示の１つの態様によれば、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０におけるコア部分Ｃ_ｉの合計数Ｎは、３から１２、３から１０、３から８、３から６、３から５、または、３から４である。例えば、非結合コア型マルチコア光ファイバ１０におけるコア部分Ｃ_ｉの合計数Ｎは、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、または、これらの値の任意の値の間の任意の数でありうる。コア部分Ｃ_ｉの合計数Ｎは、偶数でも奇数でもよく、共通クラッド１９内に任意のパターンで配列されうるものであり、限定するものではない例として、２×２パターン（または、２×４パターンなど、それを何倍かにしたパターン）、矩形パターン、正方形パターン、矩形パターン、円形パターン、および、六方格子パターンを含む。

【0109】

例えば、図３は、Ｎ＝７で六方格子パターンに配列されたコア部分Ｃ_ｉを有する非結合コア型マルチコア光ファイバ４００の断面図を示している。実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ４００を、図１について記載した非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の代わりに用いうる。非結合コア型マルチコア光ファイバ４００は、非結合コア型マルチコア光ファイバ４００の中心軸４１２を通って延伸する第１のコア部分Ｃ_１を含む。６つの更なるコア部分Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４、Ｃ_５、Ｃ_６、Ｃ_７が、クラッドマトリックス４１０に、第１のコア部分Ｃ_１から等距離に六角形配列で配置される。実施形態において、第１のコア部分Ｃ_１および更なるコア部分Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４、Ｃ_５、Ｃ_６、Ｃ_７のうち２つのコア部分を含む３つのコア部分の組は、正三角形を形成し、各３つのコア部分の組におけるコア部分の中心線同士が、Ｄ_Ｃ１-Ｄ_Ｃ２に等しい最小離間距離で離間する。実施形態において、最小離間距離Ｄ_Ｃ１-Ｄ_Ｃ２は、３５マイクロメートル以上で、コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４の間で比較的低いクロストークを維持するのを容易にする。実施形態において、最小離間距離は、４０マイクロメートル以上である。実施形態において、最小離間距離Ｄ_Ｃ１-Ｄ_Ｃ２は、４５マイクロメートル以上である。実施形態において、コア部分の配列は、クラッドマトリックス４１０内に中心をおいて、各更なるコア部分Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４、Ｃ_５、Ｃ_６、Ｃ_７がクラッドマトリックス４１０の外面４２０から、少なくとも、最小コア縁部からファイバ縁部距離Ｄ_Ｅで離間する。実施形態において、Ｄ_Ｅは、８マイクロメートル以上である。実施形態において、Ｄ_Ｅは、１２マイクロメートル以上である。実施形態において、Ｄ_Ｅは、１５マイクロメートルより長い。

【0110】

図４は、中心軸５１２の周りに三角形パターンで配列されたＮ＝３のコア部分Ｃ_ｉを有する非結合コア型マルチコア光ファイバ５００の断面図を示している。実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ５００を、図１について記載した非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の代わりに用いうる。非結合コア型マルチコア光ファイバ５００は、クラッドマトリックス５１０に配列されたコア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３を含む。実施形態において、コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３は、正三角形を形成し、各３つのコア部分の組におけるコア部分の中心線同士が、Ｄ_Ｃ１-Ｄ_Ｃ２に等しい離間距離で離間する。実施形態において、コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３は、等間隔に離間しない（例えば、第１のコア部分Ｃ_１の中心線は、第２のコア部分Ｃ_２から第１の距離で離間し、第２のコア部分Ｃ_２は、第３のコア部分Ｃ_３から、第１の距離とは異なる第２の距離で離間する）。実施形態において、Ｄ_Ｃ１-Ｄ_Ｃ２は、本明細書に記載の最小離間距離より大きく、コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３の間で比較的低いクロストークを維持するのを容易にする。実施形態において、最小離間距離は、３５マイクロメートル以上または４０マイクロメートル以上である。実施形態において、最小離間距離Ｄ_Ｃ１-Ｄ_Ｃ２は、４５マイクロメートル以上である。実施形態において、各コア部分Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３は、クラッドマトリックス４１０の外面５２０から、少なくとも、最小コア縁部からファイバ縁部距離Ｄ_Ｅで離間する。実施形態において、Ｄ_Ｅは、８マイクロメートル以上である。実施形態において、Ｄ_Ｅは、１２マイクロメートル以上である。実施形態において、Ｄ_Ｅは、１５マイクロメートルより長い。

【0111】

非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０について、コア部分の様々な数および配列を企図しており、可能なことが分かるはずである。例えば、実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０は、円形パターンに配列されたＮ＝１２のコア部分Ｃ_ｉを含みうる。実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０は、コアの中心線ＣＬ_ｉが中心ファイバ軸１２と位置合わせされるように配置されたコア部分Ｃ_ｉを有しうる。実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０は、コアＣｉが中心ファイバ軸１２の周りで離間したコア部分Ｃ_ｉパターンを有しうる。

【0112】

図５は、図２のＶ－Ｖに沿った断面図であり、本明細書で図１および２について記載のコア部分Ｃ_ｉの１つの概略を示す。実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉは、中心線ＣＬ_ｉを中心とするコア領域１５０、および、クラッド領域１５５を含む。クラッド領域１５５は、コア領域１５０を囲んで直に接触する内側クラッド領域１６０（本明細書において、内側クラッド層とも称する）、および、内側クラッド領域１６０を囲んで直に接触する低屈折率クラッド領域１７０を含む。実施形態において、コア領域１５０およびクラッド領域１５５は同心で、コア部分Ｃ_ｉの断面は中心線ＣＬ_ｉに対して略円対称で、全体で半径ｒ_Ｃｉを有する。コア領域１５０は、半径ｒ_１を有し、低屈折率クラッド領域１７０は、コア部分Ｃ_ｉの外半径を画定する半径ｒ_３を有し、ｒ_３は、図２について本明細書に記載の各コア部分Ｃ_ｉに関連する半径ｒ_Ｃｉに対応する。内側クラッド領域１６０は、コア領域１５０の半径ｒ_１と、低屈折率クラッド領域１７０の内半径ｒ_２の間に延伸し、内側クラッド領域１６０は、半径方向に、厚さＴ_２＝ｒ_２-ｒ_１を有する。低屈折率クラッド領域１７０は、半径方向に、厚さＴ_３＝ｒ_３-ｒ_２を有する。コア領域１５０、内側クラッド領域１６０、および、低屈折率クラッド領域１７０の各々の構造、構成、および、光学特性を、本明細書でより詳しく記載する。

【0113】

図５および６を参照すると、コア部分Ｃ_ｉの１つの一実施形態の半径方向断面（図５）、および、図２のＶＩ線に沿ったコア部分Ｃ_ｉに対応する相対屈折率プロファイル（図６）を概略的に示す。図６において、コア部分Ｃ_ｉの相対屈折率プロファイルを、コア部分Ｃ_ｉの中心線ＣＬ_ｉからの半径方向距離ｒの関数としてプロットしている。図２に示すように、図６に示す相対屈折率プロファイルは、コア部分Ｃ_ｉの中心線ＣＬ_ｉから共通クラッド１９の一部の中まで、半径方向に外側に向かって延伸する。図６に示すように、コア領域１５０は、相対屈折率Δ_１を有する。実施形態において、相対屈折率Δ_１は、動径座標（半径）ｒに応じて変化しうるもので、Δ_１（ｒ）と表しうる。実施形態において、コア領域１５０は、屈折率上げドーパント（例えば、ゲルマニウム）を含むシリカ系ガラスを含む。実施形態において、相対屈折率Δ_１（ｒ）は、（純シリカに対する）最大相対屈折率Δ_１ｍａｘを含む。実施形態において、Δ_１ｍａｘは、０．２８％Δ以上で０．４５％Δ以下である。実施形態において、Δ_１ｍａｘについて、これらの値を実現するために、コア領域１５０は、６質量％以上で９質量％以下の屈折率上げドーパント（例えば、ゲルマニウム）濃度を有する。屈折率上げドーパント濃度は、コア領域１５０内で変化しうる。この範囲内のΔ_１ｍａｘの値を有するコア部分Ｃ_ｉを備えることで、各コア部分Ｃ_ｉが、１３１０ｎｍで、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下のモードフィールド直径を有するのを容易にする。

【0114】

実施形態において、相対屈折率Δ_１（ｒ）は、グレーデッドインデックスプロファイルに従い、α値は、１．５以上で５．０以下である。例えば、実施形態において、最大相対屈折率Δ_１ｍａｘは、ｒ＝０（例えば、中心線ＣＬ_ｉ）で生じ、アルファプロファイルと共に、半径ｒ_１に達するまで減少する。実施形態において、相対屈折率Δ_１（ｒ）は、ステップインデックスプロファイルに従い、α値は、１０以上である。例えば、実施形態において、相対屈折率Δ_１（ｒ）は、半径ｒ_１まで、最大相対屈折率Δ_１ｍａｘに略等しいままでありうる。実施形態において、半径ｒ_１は、内側クラッド領域１６０の内半径と一致する。実施形態において、コア半径ｒ_１は、３．０マイクロメートル以上で７．０マイクロメートル以下である。実施形態において、コア半径ｒ_１は、３．５マイクロメートル以上で６．５マイクロメートル以下（例えば、４．０マイクロメートル以上で６．０マイクロメートル以下）である。コア半径ｒ_１をこの範囲にすることで、各コア部分Ｃ_ｉが、１３１０ｎｍで、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下のモードフィールド直径を有するのを容易にする。

【0115】

更に、図５および６を参照すると、内側クラッド領域１６０は、半径ｒ_１から半径ｒ_２まで延伸し、内側クラッドは、半径方向厚さＴ_２＝ｒ_２－ｒ_１を有する。実施形態において、内側クラッド領域１６０は、相対屈折率Δ_２を有する。実施形態において、内側クラッド領域１６０は、ドーパント（例えば、屈折率上げドーパントおよび屈折率下げドーパント）を実質的に含まないシリカ系ガラスから形成され、相対屈折率Δ_２は、略０である。実施形態において、内側クラッド領域１６０は、共通クラッド１９と同様のシリカ系ガラスから形成されて、Δ_２＝Δ_ＣＣである。理論に縛られることを望まないが、ｒ_２の値（したがって、内側クラッド領域１６０の半径方向厚さＴ_２）は、部分的には、各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長を決定すると考えられる。実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉは、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長を有する。そのようなゼロ分散波長を実現するには、ｒ_２は、４．５μｍ以上で１７μｍ以下でありうる。実施形態において、ｒ_２は、７．０μｍ以上で７．５μｍ以下である。

【0116】

低屈折率クラッド領域１７０は、半径ｒ_２から半径ｒ_３まで延伸して、外側クラッドは、半径方向厚さＴ_３＝ｒ_３-ｒ_２を有する。半径ｒ_３は、図２について本明細書に記載のコア部分Ｃ_ｉの半径である外半径ｒ_Ｃｉに対応しうる。実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉは、外径ｄ＝２＊ｒ_３を有する。理論に縛られることを望まないが、ｒ_３の値（したがって、低屈折率クラッド領域１７０の半径方向厚さＴ_３）は、部分的には、各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長を決定すると考えられる。本明細書に記載のように、実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉは、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長を有する。そのようなゼロ分散波長を実現するために、ｒ_３は、１１μｍ以上で２０μｍ以下でありうる。実施形態において、ｒ_３は、１２μｍ以上で１８μｍ以下でありうる。実施形態において、ｒ_３は、１４．５μｍ以上で１６μｍ以下でありうる。

【0117】

低屈折率クラッド領域１７０は、相対屈折率Δ_３を有する。実施形態において、相対屈折率Δ_３は、低屈折率クラッド領域１７０を通して、内側クラッド領域１６０の相対屈折率Δ_２以下である。相対屈折率Δ_３は、共通クラッド１９（図２を参照）の相対屈折率Δ_ＣＣ以下で、低屈折率クラッド領域１７０がコア部分Ｃ_ｉの相対屈折率プロファイルにおいて、トレンチを形成しうる。本明細書で用いるように、「トレンチ」という用語は、半径方向断面において、マルチコアファイバの比較的高い屈折率を有する領域（例えば、内側クラッド領域１６０および共通クラッド１９）に囲まれたコア部分の領域のことを称する。実施形態において、相対屈折率Δ_３は、低屈折率クラッド領域１７０全体を通して一定でありうる。他の実施形態において、相対屈折率Δ_３は、動径座標ｒ（半径）に応じて変化し、Δ_３（ｒ）と表しうる。実施形態において、低屈折率クラッド領域１７０内の相対屈折率Δ_３（ｒ）は、中心線ＣＬ_ｉからの半径方向距離が増加するにつれて、単調減少して、低屈折率クラッド領域１７０は、ｒ_３において、最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎを有する。実施形態において、Δ_３（ｒ）は、中心線ＣＬ_ｉからの半径方向距離に応じて、一定の割合で減少し、低屈折率クラッド領域１７０内の相対屈折率プロファイルは、実質的に線形である。実施形態において、相対屈折率Δ_３（ｒ）は、中心線ＣＬ_ｉからの半径方向距離が増加するにつれて、低屈折率クラッド領域１７０内の相対屈折率プロファイルが凹状または凸状の放物線または同様の形状を有するような増加率または減少率で連続的に減少する。更に、図５および６を参照すると、実施形態において、Δ_１＞Δ_２＞Δ_３ｍｉｎである。実施形態において、Δ_２≧Δ_３で、低屈折率クラッド領域は、各コア部分の相対屈折率プロファイルにおいて、ｒ_２とｒ_３の間に低屈折率トレンチを形成する。

【0118】

更に、図５および６を参照すると、実施形態において、低屈折率クラッド領域１７０は、１つ以上の屈折率下げドーパント（例えば、フッ素）を有するシリカガラスを含む。実施形態において、低屈折率クラッド領域１７０内の屈折率下げドーパント濃度は、コア部分Ｃ_ｉの中心線ＣＬ_ｉからの半径方向距離の関数として変化する。例えば、実施形態において、屈折率下げドーパント濃度は、屈折率クラッド領域１７０内で、例えば、半径方向位置ｒ_２における０質量％の最小値から半径方向位置ｒ_３における最大値まで単調増加によって変化する。実施形態において、屈折率下げドーパント濃度の最大値は、１．２質量％以上で２．０質量％以下である。実施形態において、最大フッ素濃度Ｆ_ｍａｘは、１．２質量％以上で１．８質量％以下である。低屈折率クラッド領域１７０内の屈折率下げドーパント濃度に応じて、相対屈折率Δ_３（ｒ）は、コア部分Ｃ_ｉの中心線ＣＬ_ｉからの半径方向距離の増加につれて単調減少し、図６および７に示すように、低屈折率クラッド領域１７０は、屈折率プロファイルにおいて、三角形の形状のトレンチを形成しうる。そのような実施形態は、本明細書で、更に図８および９を参照して記載する単一工程処理を用いて形成しうるという点で、有益である。実施形態において、Δ_３ｍｉｎは、－０．２％Δ以下で－０．６％Δ以上である。

【0119】

コア部分Ｃ_ｉの特定のガラス部分の半径方向厚さは、その特定のガラス部分の相対屈折率と相関関係を有しうる。具体的には、相対屈折率Δ_ｉ％、内半径ｒ_ｉｎ、および、外半径ｒ_ｏｕｔを有するガラス部分「ｉ」は、次のように定義されるトレンチボリュームＶ_ｉを有しうる：

【0120】

【数11】

【0121】

これを、次のように、書き換えうる。

【0122】

【数12】

【0123】

したがって、低屈折率クラッド領域１７０は、

【0124】

【数13】

【0125】

であるトレンチボリュームＶ_Ｔを有しうる。

【0126】

実施形態において、低屈折率クラッド領域１７０は、各コア部分Ｃ_ｉ内で、３０％Δμｍ^２以上で７５％Δμｍ^２未満のトレンチボリュームＶ_Ｔを実現する屈折率下げドーパント濃度を有するように構成される。理論に縛られることを望まないが、低屈折率クラッド領域１７０内のトレンチボリュームＶ_Ｔは、各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長およびモードフィールド直径を決定すると考えられる。トレンチボリュームＶ_Ｔを提供することで、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長、および、（１３１０ｎｍで）８．２μｍ以上で９．５μｍ以下のモードフィールド直径を有するコア部分Ｃ_ｉを提供しうる。理論に縛られることを望まないが、トレンチボリュームＶ_Ｔが大きいほど、各コア部分Ｃ_ｉを通って進む光が閉じ込められて、各コア部分Ｃ_ｉのモードフィールド直径を小さくすると考えられる。実施形態において、トレンチボリュームが７５％Δμｍ^２より大きいと、モードフィールド直径は、８．２μｍより小さくなる傾向があり、標準シングルモードファイバとの結合をより困難にさせるか、または、１２６０ｎｍより高いケーブルカットオフを有するようにして、ファイバが１３１０ｎｍ波長、または、Ｏバンドでの動作に適さないようにさせる。更に、低屈折率クラッド領域１７０の半径方向の始点（例えば、図示した実施形態においてｒ_２）は、各コア部分Ｃ_ｉのモードフィールド直径も決定すると考えられる。比較的大きいｒ_２の値は、低屈折率クラッド領域が各コア部分Ｃ_ｉを通って伝播する光を閉じ込める傾向を低下させる。実施形態において、比較的大きいｒ_３の値（例えば、１５μｍ以上）を有するコア部分Ｃ_ｉは、トレンチボリューム７５％Δμｍ^２以上を含みうる。トレンチボリュームＶ_Ｔがそのような範囲内の場合には、低屈折率クラッド領域１７０を含まないマルチコアファイバより、各コア部分Ｃ_ｉの曲げ性能も改良しうる。

【0127】

図７は、本明細書で図１および２を参照して記載のマルチコア光ファイバ１１０のコア部分Ｃ_ｉの他の相対屈折率プロファイルを示す概略図である。実施形態において、図７に示すコア部分の相対屈折率プロファイルも、図２に示す線ＶＩに沿ってコア部分Ｃ_ｉの中心線ＣＬ_ｉから共通クラッド１９の中まで延伸する。コア部分Ｃ_ｉは、図５および６について記載したのと同様の構造要素を含みうる。したがって、図７の実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉは、コア領域１５０’、および、クラッド領域１５５’を含む。クラッド領域１５５’は、コア領域１５０’を囲んで直に接触する内側クラッド領域１６０’、および、内側クラッド領域１６０’を囲んで直に接触する低屈折率クラッド領域１７０’を含む。コア領域１５０’は、半径ｒ_１’を有し、低屈折率クラッド領域１７０’は、コア部分Ｃ_ｉの外半径を画定する半径ｒ_３’を有し、ｒ_３’は、本明細書で図２について記載の各コア部分Ｃ_ｉに関連する半径ｒ_Ｃｉに対応する。内側クラッド領域１６０’は、コア領域１５０’の半径ｒ_１’と低屈折率クラッド領域１７０’の内半径ｒ_２’の間に延伸し、内側クラッド領域１６０は、半径方向に、厚さＴ_２’＝ｒ_２’-ｒ_１’を有する。低屈折率クラッド領域１７０’は、半径方向に、厚さＴ_３’＝ｒ_３’-ｒ_２’を有する。

【0128】

コア領域１５０’、内側クラッド領域１６０’、および、低屈折率クラッド領域１７０’は、各々、コア領域１５０、内側クラッド領域１６０、および、低屈折率クラッド領域１７０について本明細書で図５および６について記載したものと概して同様の構造的および構成的特徴を有しうる。図示したように、図７に示すコア領域１５０’は、図５および６について記載のコア領域１５０と、相対屈折率Δ_１’（ｒ）が、図６に示す１０より大きいアルファ値を有するコア領域１５０の相対屈折率Δ_１（ｒ）のアルファ値より低いアルファ値（例えば、２．５未満）を有する点で異なる。コア領域１５０’の半径ｒ_１’は、図６に示すコア領域１５０の半径ｒ_１より大きく、内側クラッド領域１６０’の厚さＴ_２’は、図６に示す内側クラッド領域１６０の厚さＴ_２より薄い。図７に示す低屈折率クラッド領域１７０’の最小相対屈折率Δ_{３ｍｉｎ’}は、本明細書で図５および６について記載の低屈折率クラッド領域１７０の最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎより低く、低屈折率クラッド領域１７０’のｒ_３’は、低屈折率クラッド領域１７０のｒ_３と比べて小さくなり、低屈折率クラッド領域１７０’は、僅かに小さいトレンチボリュームを画定する。図６に示す相対屈折率プロファイルは、図７に示す相対屈折率プロファイルにより構成されたコアファイバＣ_ｉより、僅かに優れた曲げ損失性能を実現した。図６および７に示す相対的屈折プロファイルの性能、および、それに関する具体的な値を、本明細書の実施例の部で、非常に詳細に記載する。

【0129】

実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉとそれに隣接したコア部分Ｃ_ｉの間のクロストークは、－３０ｄＢ以下である。クロストークは、コア部分の設計（例えば、相対屈折率プロファイル）、および、隣接したコア部分の間の距離（例えば、本明細書に記載の最小離間距離）に応じたものである。実施形態において、クロストークは、本明細書の式５～８で特定される。実施形態において、各コア部分と、それに隣接したコア部分の間のクロストークは、－３５ｄＢ以下である。実施形態において、各コア部分と、それに隣接したコア部分の間のクロストークは、－４０ｄＢ以下である。

【0130】

実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉは、１３１０ｎｍ波長において、６２μｍ^２より大きく、７２μｍ^２以下の有効面積Ａ_ｅｆｆを有しうる。有効面積は、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０のコア部分Ｃ_ｉ間のクロストークの影響を考慮せずに、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉについて、個々に特定される。

【0131】

非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の平均減衰は、波長１３１０ｎｍまたは１５５０ｎｍで非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの減衰を測定し、次に、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０全体についての平均減衰を、各コア部分Ｃ_ｉの個々の減衰測定値に基づいて計算することによって、特定される。実施形態において、１３１０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の平均減衰は、０．３４ｄＢ／ｋｍ以下（例えば、０．３３ｄＢ／ｋｍ以下、０．３２ｄＢ／ｋｍ以下）である。実施形態において、１５５０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の平均減衰は、０．１９ｄＢ／ｋｍ未満（例えば、０．１８５ｄＢ／ｋｍ以下、０．１８ｄＢ／ｋｍ以下）である。非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の減衰は、本明細書に記載の減衰の任意の下限と減衰の任意の上限により形成される範囲内でありうると理解すべきである。

【0132】

様々な実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉのケーブルカットオフは、１１００ｎｍ以上で１２６０ｎｍ以下（例えば、１１５０ｎｍ以上で１２６０ｎｍ以下）である。実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉのケーブルカットオフは、１２００ｎｍ以上で１２６０ｎｍ以下である。非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉのケーブルカットオフは、本明細書に記載のケーブルカットオフの任意の下限とケーブルカットオフの任意の上限により形成される範囲内でありうると理解すべきである。

【0133】

非結合コア型マルチコア光ファイバの平均１５ｍｍ曲げ損失は、波長１５１０ｎｍで、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの１５ｍｍ曲げ損失を測定し、次に、非結合コア型マルチコア光ファイバ全体についての平均１５ｍｍ曲げ損失を、各コア部分Ｃ_ｉの個々の１５ｍｍ曲げ損失測定値に基づいて計算することによって、特定される。実施形態において、波長１５５０ｎｍで１５ｍｍ直径のマンドレルを用いて測定した非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の平均曲げ損失（「１×１５ｍｍ直径曲げ損失」）は、０．５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、または、０．２５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。

【0134】

非結合コア型マルチコア光ファイバの平均２０ｍｍ曲げ損失は、波長１５１０ｎｍで、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの２０ｍｍ曲げ損失を測定し、次に、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０全体についての平均２０ｍｍ曲げ損失を、各コア部分Ｃ_ｉの個々の２０ｍｍ曲げ損失測定値に基づいて計算することによって、特定される。実施形態において、波長１５５０ｎｍで２０ｍｍ直径のマンドレルを用いて測定した非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の平均曲げ損失（「１×２０ｍｍ曲げ損失」）は、０．１ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、または、０．００５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。

【0135】

非結合コア型マルチコア光ファイバの平均３０ｍｍ曲げ損失は、波長１５１０ｎｍで、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの３０ｍｍ曲げ損失を測定し、次に、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０全体についての平均３０ｍｍ曲げ損失を、各コア部分Ｃ_ｉの個々の３０ｍｍ曲げ損失測定値に基づいて計算することによって、特定される。実施形態において、波長１５５０ｎｍで３０ｍｍ直径のマンドレルを用いて測定した非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の平均曲げ損失（「１×３０ｍｍ曲げ損失」）は、０．００５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、０．００３ｄＢ／ｔｕｒｎ以下、または、０．００２５ｄＢ／ｔｕｒｎ以下である。

【0136】

様々な実施形態において、非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下である。実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長は、１３０８以上で１３２２以下である。実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長は、１３１０以上で１３１８以下である。非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長は、本明細書に記載のゼロ分散波長の任意の下限とゼロ分散波長の任意の上限により形成される範囲内でありうると理解すべきである。

【0137】

様々な実施形態において、１３１０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの分散は、－１．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で１ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。１３１０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの分散は、本明細書に記載の１３１０ｎｍでの分散の任意の下限と１３１０ｎｍでの分散の任意の上限により形成される範囲内でありうると理解すべきである。

【0138】

様々な実施形態において、１３１０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの分散勾配は、０．０８５ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以上で０．０９３ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である。１３１０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの分散勾配は、本明細書に記載の１３１０ｎｍでの分散勾配の任意の下限と１３１０ｎｍでの分散勾配の任意の上限により形成される範囲内でありうると理解すべきである。

【0139】

様々な実施形態において、１５５０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの分散は、１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上で２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。１５５０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの分散は、本明細書に記載の１５５０ｎｍでの分散の任意の下限と１５５０ｎｍでの分散の任意の上限により形成される範囲内でありうると理解すべきである。

【0140】

様々な実施形態において、１５５０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの分散勾配は、０．０６０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以上で０．０７０ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ以下である。１５５０ｎｍでの非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０の各コア部分Ｃ_ｉの分散勾配は、本明細書に記載の１５５０ｎｍでの分散勾配の任意の下限と１５５０ｎｍでの分散勾配の任意の上限により形成される範囲内でありうると理解すべきである。

【0141】

図５を再び参照し、実施形態において、各コア部分Ｃ_ｉは、低屈折率クラッド領域１７０の変化する相対屈折率Δ_３が、動径座標ｒに応じて変化する屈折率下げドーパント濃度Ｄ、つまり、Ｄ＝Ｄ（ｒ）によって決定されるように製作される。実施形態において、屈折率下げドーパントは、フッ素であり、Ｄ（ｒ）は、半径方向位置に応じたフッ素濃度Ｆ（ｒ）として表される。したがって、低屈折率クラッド領域１７０内のＦ（ｒ）は、最小値Ｆ_ｍｉｎと最大値Ｆ_ｍａｘの間で変化しうる。実施形態において、Ｆ_ｍｉｎは、半径方向位置ｒ_２での値であり、Ｆ_ｍａｘは、半径方向位置ｒ_３での値である。実施形態において、Ｆ_ｍｉｎ＝０質量％である。実施形態において、Ｆ_ｍａｘは、１．２質量％以上で２．０質量％以下である。実施形態において、Ｆ_ｍａｘは、１．２質量％以上で１．８質量％以下である。

【0142】

低屈折率クラッド領域１７０内の屈折率下げドーパント濃度の値（例えば、Ｆ_ｍａｘおよびＦ_ｍｉｎ）は、そこでの屈折率プロファイルを、したがって、図６および７における低屈折率クラッド領域１７０、１７０’のトレンチボリュームＶ_Ｔを決定する。理論に縛られることを望まないが、トレンチボリュームが、各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長を決定すると考えられる。本明細書に記載のように、屈折率下げドーパント濃度を、各コア部分Ｃ_ｉのゼロ分散波長が１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下になるように選択しうる。そのようなゼロ分散波長を実現するために、各コア部分Ｃ_ｉの低屈折率クラッド領域１７０のトレンチボリュームは、３０％Δμｍ^２以上で７５％Δμｍ^２未満でありうる。

【0143】

本開示のマルチコア光ファイバ１１０は、任意の適したマルチコア光ファイバ形成方法を用いて製作しうる。例えば、２０２０年２月１４日出願の米国特許出願第１６／７９１，７０８号明細書を参照されたく、その開示は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。ここで、例として図８を参照すると、マルチコア光ファイバ形成方法８００のフローチャートを示している。方法８００を用いて、本明細書で図１～７について記載の非結合コア型マルチコア光ファイバ１１０（または、その任意の代わりの実施形態）を形成しうる。工程８０２において、共通クラッド１９のためのスートブランクを形成する。スートブランクの形成工程は、外付け蒸着（「ＯＶＤ」）処理、スート押圧法、軸付け蒸着（「ＶＡＤ」）処理、または、任意の他の既知の方法を介してスート体を形成する第１処理を含みうる。スート体は、ガラス前駆体材料で形成されうる。実施形態において、スート体は、シリカ系材料で形成される。例えば、ＯＶＤ処理において、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）蒸気などの蒸気をバーナー炎に通して、蒸気を炎中で反応させて、不活性ロッド上に成膜される微細なシリカ系スート粒子を形成することによって、その形成されたシリカ系スート粒子を不活性ロッド上に積層しうる。スート成膜を完了した後に、不活性ロッドは、取り外され、スート体は、部分的に固化して、孔開けしてスートブランクを形成するのに適合するバルク密度に達しうる。次に、スートブランクは、既知の技術を用いて、孔開けされて、コアケーンを挿入するための開口部を生成しうる。

【0144】

工程８０４において、コアケーンからコア領域を形成しうる。実施形態において、方法８００が完了すると（例えば、線引き後に）、コア領域は、本明細書で図５～７について記載のコア領域１５０に対応しうる。コア領域を、ＯＶＤ処理、スート押圧法、ＶＡＤ処理、または、任意の既知の方法を介して形成しうる。コア領域を、方法８００完了後に、本明細書で図５～７について記載した相対屈折率Δ_１（ｒ）を有するように形成しうる。したがって、コア領域を、屈折率上げドーパントを用いて形成しうる。例において、ＯＶＤ処理を用いて、ＳｉＣｌ_４蒸気を屈折率上げドーパント蒸気（例えば、ゲルマニウム含有蒸気）と混合させて、その蒸気をバーナーに通して反応させ、不活性ロッド上にスート粒子を形成して、コア領域を形成しうる。実施形態において、ＯＶＤ処理完了後に、コア領域を、コア領域を形成するのに用いられる材料の標準焼結ピーク温度より低い温度まで、所定の時間加熱することによって、コア領域を部分的に固化させうる。

【0145】

工程８０６において、オーバークラッド層を、コア領域の上に成膜する。実施形態において、ＯＶＤまたはＶＡＤ処理を介して、シリカ系スートのオーバークラッド層を、コア領域の上に形成する。工程８０８および８１０において、オーバークラッドを有するコア領域を、固化炉の中に配置して、オーバークラッドを有するコア領域の固化を開始する。例えば、オーバークラッドを有するコア領域を、ピーク焼結温度まで加熱して、固化を開始しうる。

【0146】

工程８１２において、固化の間、オーバークラッドを有するコア領域を、屈折率下げドーパントに、固化開始後から期間Ｔの間、曝して、固化した時に、屈折率下げドーパントが、オーバークラッドの内側クラッド領域に達しないようにする。図９は、本明細書に記載の工程８０８、８１０、および、８１２を行うのに用いうる例示的な固化炉９１４を示す概略図である。図９は、固化処理の完了により生じるスートプリフォーム９００を示している。スートプリフォーム９００は、コア領域９０２、および、コア領域９０２を囲むオーバークラッド層９０４を含む。工程８０８の間、コア領域９０２（例えば、固化していない状態か、または、部分的に固化した状態）、および、オーバークラッド層９０４を、固化炉９１４の内部９２０に配置しうる。固化炉９１４を、オーバークラッド層９０４のピーク焼結温度まで加熱して、固化を開始しうる。

【0147】

気体源９１６は、固化炉９１４の内部９２０と流体連通する。気体源９１６は、屈折率下げドーパント９１２を含む気体９１８を内部９２０に提供する。次に、固化する間に、屈折率下げドーパント９１２（例えば、フッ素）は、オーバークラッド層９０４を通って拡散する。実施形態において、オーバークラッド層を通る屈折率下げドーパント９１２の拡散速度は、オーバークラッド層９０４の構成および材料特性（例えば、多孔度、密度など）に応じたものである。オーバークラッド層９０４が固化する時に、オーバークラッド層９０４の多孔度は低下して、オーバークラッド層９０４の固化につれて、屈折率下げドーパント９１２の拡散速度が減少しうる。

【0148】

本明細書に記載のように、コア領域９０２は、ゲルマニウムなどの屈折率上げドーパントを含みうる。屈折率下げドーパント、および、屈折率上げドーパントがコア領域９０２に存在することで、方法８００を行うことで生じるコア部分の屈折率プロファイルが変更されて、コア部分が、望ましい特性（例えば、モードフィールド直径、ゼロ分散波長、カットオフ波長、トレンチボリューム）を有さないようになりうる。したがって、固化を開始した後に屈折率下げドーパント９１２を内部９２０に導入する時間Ｔは、オーバークラッド層９０４が固化する前に、屈折率下げドーパント９１２が、オーバークラッド層９０４全体を通って拡散しないように決定されうる。時間Ｔは、屈折率下げドーパント９１２のオーバークラッド層９０４を通る拡散速度、および、スートプリフォーム９００について推定される固化時間に基づいて決定されうる。時間Ｔは、例えば、オーバークラッド層９０４に厚さに基づいて選択され、スートプリフォーム９００が固化した時に、オーバークラッド層９０４の一部のみが、屈折率下げドーパント９１２を含むようにしうる。

【0149】

図９に示すように、オーバークラッド層９０４の内側クラッド領域９１０は、固化した後に、屈折率下げドーパント９１２を実質的に含まない。オーバークラッド層９０４が固化することで、屈折率下げドーパント９１２が内側クラッド領域９１０の中まで分散するのを防ぎうる。実施形態において、方法８００の完了後に、内側クラッド領域９１０は、本明細書で図５～７について記載の内側クラッド領域１６０に対応する。オーバークラッド層９０４の外側領域９０６は、濃度が変化する屈折率下げドーパント９１２を含む。オーバークラッド層９０４の外面９０８は、最も長い時間、屈折率下げドーパント９１２に曝されるので、最も高い濃度の屈折率下げドーパント９１２を含む。実施形態において、方法８００の完了後に、外側領域９０６は、その相対屈折率プロファイルにトレンチを含む本明細書で図５～７について記載した低屈折率クラッド領域１７０に対応する。

【0150】

図８を再び参照すると、工程８１２において、オーバークラッドを有するコア領域が固化して、スートプリフォーム９００になった後に、スートプリフォーム９００は、工程８０２の間に形成されたスートブランクに孔開けされた孔に挿入される。工程８０４、８０６、８０８、８１０、８１２を、任意の回数で繰り返して、非結合コア型マルチコア光ファイバに組み込むのが望ましい数のコア部分に対応する任意の数のスートプリフォームを挿入して、ファイバプリフォームを形成しうる。工程８１６において、各スートプリフォームを、スートブランクの中に挿入した後に、ファイバプリフォームを、マルチコア光ファイバへと線引きする。

【実施例】

【0151】

本明細書に記載の実施形態を、次の実施例によって、更に明らかにする。

【0152】

三角形トレンチの実施例
２つの異なるコア部分設計を有する２つのマルチコアファイバ設計（実施例Ａおよび実施例Ｂ）を、数学的モデルにして、ファイバの光学特性を特定した。両方のマルチコア光ファイバにおけるコア部分の各コア領域は、屈折率を上げるように、ゲルマニウムが添加されたものだった。実施形態において、各コア領域は、屈折率を上げるように、ゲルマニウムが添加され、６質量％以上で６．７質量％以下の最高ゲルマニウム濃度を有する。実施形態において、各コア部分は、屈折率を下げるようにフッ素が添加された低屈折率クラッド領域も含むものだった。低屈折率クラッド領域は、１．６質量％以上で１．８５質量％以下の最大フッ素濃度を有しうる。両方のマルチコア光ファイバにおける各コア部分を、図５に示す構造でモデル化した。つまり、実施例ＡおよびＢにおける各コア部分を、コア領域１５０、コア領域１５０を囲んで直に接触する内側クラッド領域１６０、および、内側クラッド領域１６０を囲んで直に接触すると共に、コア部分の相対屈折率プロファイルにおけるトレンチを画定する低屈折率クラッド領域１７０を含むようにモデル化した。実施例ＡおよびＢにおける各マルチコア光ファイバは、無添加シリカ系ガラスで構成された外側の共通クラッドを含み、共通クラッドは、半径Ｒ_ＣＣ＝６２．５μｍを有する。実施例Ａの各コア部分Ｃ_ｉは、図６に示す相対屈折率プロファイルを有する。実施例Ｂの各コア部分Ｃ_ｉは、図７に示す相対屈折率プロファイルを有する。実施例ＡおよびＢの光ファイバの構造、および、光学特性を表１に示す。

【0153】

記載した実施例における単位μｍで表した各コア部分Ｃ_ｉのｒ_１、ｒ_２、ｒ_３の値、および、単位μｍで表した共通クラッドのＲ_ＣＣを含む幾何学パラメータを特定した。単位ｎｍで表した各コアのゼロ分散波長、単位μｍ^２で表したコアの有効面積（Ａ_ｅｆｆ）、単位マイクロメートルで表した１３１０ｎｍでの各コアのモードフィールド直径、単位マイクロメートルで表した１５１０ｎｍでの各コアのモードフィールド直径、単位ｎｍで表した各コアのケーブルカットオフ、単位ｄＢ／ｔｕｒｎで表した１５５０ｎｍでの平均１×１５ｍｍ直径曲げ損失、単位ｄＢ／ｔｕｒｎで表した１５５０ｎｍでの平均１×２０ｍｍ直径曲げ損失、単位ｄＢ／ｔｕｒｎで表した１５５０ｎｍでの平均１×３０ｍｍ直径曲げ損失、単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで表した１３１０ｎｍでの各コアの分散、単位ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍで表した１３１０ｎｍでの各コアの分散勾配、単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで表した１５５０ｎｍでの各コアの分散、および、単位ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍで表した１５５０ｎｍでの各コアの分散勾配を含む物理的特徴も特定した。

【0154】

【表1】

【0155】

実施例ＡおよびＢに示すように、本明細書に記載の光ファイバは、各コア部分について、１３１０ｎｍで、６０μｍ^２以上で７２μｍ^２以下の有効面積Ａ_ｅｆｆを実現可能である。実施形態において、本明細書に記載の光ファイバは、各コア部分について、１３１０ｎｍで、６３μｍ^２以上で７０μｍ^２以下の有効面積Ａ_ｅｆｆを実現可能である。本明細書に記載の光ファイバは、１３１０ｎｍで、９μｍ以上で９．５μｍ以下のモードフィールド直径も示し、標準シングルモードファイバとの結合を容易にする。実施形態において、本明細書に記載の光ファイバは、９．１μｍ以上で９．２μｍ以下のモードフィールド直径を有し、標準シングルモードファイバとの結合を容易にする。本明細書に記載の光ファイバは、１２６０ｎｍ以下（例えば、１２３０ｎｍ以下）のケーブルカットオフも示し、本明細書のコア部分の容量を、シングルモード伝送に用いうることを示している。

【0156】

実施例ＡおよびＢに示すように、本明細書に記載の光ファイバの各コア部分は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長を有し、その波長範囲内で、光信号の長距離伝送を容易にする。実施例ＡおよびＢに示していないが、実施形態において、本明細書に記載の各光ファイバのコア部分は、隣接したコア部分と、－３０ｄＢ以下（例えば、－４０ｄＢ以下、または、－５０ｄＢ以下さえ）のクロストークを有する。そのような範囲のクロストークの値を実現するために、本明細書に記載の光ファイバのコア部分は、少なくとも３０μｍ以上（例えば、３５μｍ以上、４０μｍ以上）の最小離間距離で、互いに離間しうる。実施形態において、本明細書に記載の光ファイバ内でのトンネリング損失を防ぐために、本明細書に記載の光ファイバのコア部分は、外縁部（例えば、共通クラッドの外縁部）から、少なくとも１８μｍ以上（例えば、２０μｍ以上、２５μｍ以上）の最小のコア縁部からファイバ縁部への距離で離間しうる。

【0157】

矩形トレンチの実施例
更なる実施例において、２つの異なるコア部分設計を有する他の２つのマルチコアファイバ設計（実施例Ｃおよび実施例Ｄ）を、数学的モデルにして、ファイバの光学特性を特定した。両方のマルチコア光ファイバにおけるコア部分の各コア領域は、屈折率を上げるように、ゲルマニウムが添加されたものだった。実施形態において、各コア領域は、屈折率を上げるように、ゲルマニウムが添加され、６質量％以上で６．７質量％以下の最高ゲルマニウム濃度を有する。実施形態において、各コア部分は、屈折率を下げるようにフッ素が添加された低屈折率クラッド領域も含むものだった。低屈折率クラッド領域は、１．５質量％以上で１．７質量％以下の最大フッ素濃度を有しうる。両方のマルチコア光ファイバにおける各コア部分を、図５に示す構造でモデル化した。つまり、実施例ＣおよびＤにおける各コア部分を、コア領域１５０、コア領域１５０を囲んで直に接触する内側クラッド領域１６０、および、内側クラッド領域１６０を囲んで直に接触すると共に、コア部分の相対屈折率プロファイルにおけるトレンチを画定する低屈折率クラッド領域１７０を含むようにモデル化した。実施例ＣおよびＤにおける各マルチコア光ファイバは、無添加シリカ系ガラスで構成された外側の共通クラッドを含み、共通クラッドは、半径Ｒ_ＣＣ＝６２．５μｍを有する。実施例ＣおよびＤは本明細書に記載の実施例ＡおよびＢと、実施例ＣおよびＤは、矩形トレンチプロファイルを有する低屈折率クラッド領域１７０を含む点で異なる。つまり、相対屈折率Δ_３は、実施例ＣおよびＤの低屈折率クラッド領域１７０内で、最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎで略一定である。実施形態において、低屈折率クラッド領域１７０は、４０％Δμｍ^２以上で７０％Δμｍ^２以下のトレンチボリュームＶ_Ｔを有するトレンチを画定する。

【0158】

記載した実施例における単位μｍで表した各コア部分Ｃ_ｉのｒ_１、ｒ_２、ｒ_３の値、および、単位μｍで表した共通クラッドのＲ_ＣＣを含む幾何学パラメータを特定した。単位ｎｍで表した各コアのゼロ分散波長、単位μｍ^２で表したコアの有効面積（Ａ_ｅｆｆ）、単位マイクロメートルで表した１３１０ｎｍでの各コアのモードフィールド直径、単位マイクロメートルで表した１５１０ｎｍでの各コアのモードフィールド直径、単位ｎｍで表した各コアのケーブルカットオフ、単位ｄＢ／ｔｕｒｎで表した１５５０ｎｍでの平均１×１５ｍｍ直径曲げ損失、単位ｄＢ／ｔｕｒｎで表した１５５０ｎｍでの平均１×２０ｍｍ直径曲げ損失、単位ｄＢ／ｔｕｒｎで表した１５５０ｎｍでの平均１×３０ｍｍ直径曲げ損失、単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで表した１３１０ｎｍでの各コアの分散、単位ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍで表した１３１０ｎｍでの各コアの分散勾配、単位ｐｓ／ｎｍ／ｋｍで表した１５５０ｎｍでの各コアの分散、および、単位ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍで表した１５５０ｎｍでの各コアの分散勾配を含む物理的特徴も特定した。

【0159】

【表2】

【0160】

実施例ＣおよびＤに示すように、本明細書に記載の光ファイバは、各コア部分について、１３１０ｎｍで、６０μｍ^２以上で７２μｍ^２以下の有効面積Ａ_ｅｆｆを実現可能である。実施形態において、本明細書に記載の光ファイバは、各コア部分について、１３１０ｎｍで、６３μｍ^２以上で７０μｍ^２以下の有効面積Ａ_ｅｆｆを実現可能である。本明細書に記載の光ファイバは、１３１０ｎｍで、９μｍ以上で９．５μｍ以下のモードフィールド直径も示し、標準シングルモードファイバとの結合を容易にする。本明細書に記載の光ファイバは、１２６０ｎｍ以下（例えば、１２３０ｎｍ以下）のケーブルカットオフも示し、本明細書のコア部分の容量を、シングルモード伝送に用いうることを示している。

【0161】

実施例ＣおよびＤに示すように、本明細書に記載の光ファイバの各コア部分は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下のゼロ分散波長を有し、その波長範囲内で、光信号の長距離伝送を容易にする。実施例ＣおよびＤに示していないが、実施形態において、本明細書に記載の各光ファイバのコア部分は、隣接したコア部分と、－３０ｄＢ以下（例えば、－４０ｄＢ以下、または、－５０ｄＢ以下さえ）のクロストークを有する。

【0162】

ここまでの記載から明らかなように、複数のコア部分を含み、コア領域を囲む低屈折率クラッド領域を有する非結合コア型マルチコア光ファイバは、比較的高いファイバ密度を実現しながら、コア部分同士の間で、比較的低いクロストークを提供する。更に、そのような低屈折率クラッド領域は、マルチコア光ファイバに、比較的低い曲げ損失を提供する。半径が増加するにつれて単調減少する相対屈折率を有する低屈折率クラッド領域は、その低屈折率クラッド領域が、添加中に、屈折率を有するコア領域と単一工程で固化される方法によって、有益に製作されうる。本開示の実施形態は、比較的低いクロストーク（例えば、－３０ｄＢ未満）を提供し、各コア部分モードフィールド直径を８．２μｍ以上に維持して、標準シングルモードファイバとの結合を容易にしながら、複数のコア部分（例えば、３以上で８以下のコア部分）を標準の１２５μｍ光ファイバに組み込むのを容易にする。

【0163】

当業者であれば、請求した主題の精神および範囲を逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に様々な変更および変形が可能なことが明らかだろう。したがって、本明細書に記載の様々な実施形態の変更および変形が、添付の請求項、および、その等価物の範囲内である限りは、本明細書は、そのような変更および変形を網羅することを意図する。

【0164】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0165】

実施形態１
マルチコア光ファイバにおいて、
共通クラッドと、
前記共通クラッドに配置された複数のコア部分と
を含み、
各前記複数のコア部分は、
中心軸と、
前記中心軸から半径ｒ_１まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_１を有するコア領域と、
前記コア領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_１から半径ｒ_２まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_２を有する内側クラッド領域と、
前記内側クラッド領域を囲んで直に接触し、前記半径ｒ_２から半径ｒ_３まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_３および純シリカに対する最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎを有する低屈折率クラッド領域と
を含むものであって、
Δ_１＞Δ_２＞Δ_３ｍｉｎであり、
各前記コア部分のモードフィールド直径は、１３１０ｎｍ波長において、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下であり、
各前記コア部分のゼロ分散波長は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下であるマルチコア光ファイバ。

【0166】

実施形態２
前記共通クラッドは、１２０μｍ以上で２００μｍ以下の外半径Ｒ_ＣＣを有するものである、実施形態１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0167】

実施形態３
前記複数のコア部分は、３以上で８以下のコア部分を含むものである、実施形態２に記載のマルチコア光ファイバ。

【0168】

実施形態４
前記外半径Ｒ_ＣＣは、１２５μｍに等しいものである、実施形態３に記載のマルチコア光ファイバ。

【0169】

実施形態５
前記複数のコア部分は、２×２配列で前記共通クラッド内に配列されて、各該複数のコア部分の中心軸は、それに隣接した２つのコア部分の中心軸から、３５μｍ以上の最小コア間離間距離で離間したものである、実施形態３に記載のマルチコア光ファイバ。

【0170】

実施形態６
各前記複数のコア部分のケーブルカットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下である、実施形態１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0171】

実施形態７
各前記複数のコア部分の前記低屈折率クラッド領域全体の前記相対屈折率Δ_３は、Δ_２以下で、該低屈折率クラッド領域は、該各コア部分の相対屈折率プロファイルにおいて、低屈折率トレンチを形成するものである、実施形態１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0172】

実施形態８
各前記コア部分の前記相対屈折率プロファイルにおける前記低屈折率トレンチは、３０％Δμｍ^２以上で７５％Δμｍ^２以下のトレンチボリュームを有するものである、実施形態７に記載のマルチコア光ファイバ。

【0173】

実施形態９
各前記コア部分の前記相対屈折率プロファイルにおける前記低屈折率トレンチは、４０％Δμｍ^２以上で７０％Δμｍ^２以下のトレンチボリュームを有するものである、実施形態７に記載のマルチコア光ファイバ。

【0174】

実施形態１０
前記低屈折率トレンチは、１１μｍ以上で２０μｍ以下である半径ｒ_３まで延伸するものである、実施形態７に記載のマルチコア光ファイバ。

【0175】

実施形態１１
前記半径ｒ_３は、１２μｍ以上で１８μｍ以下である、実施形態１０に記載のマルチコア光ファイバ。

【0176】

実施形態１２
前記最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎは、前記半径ｒ_３で生じるものである、実施形態７に記載のマルチコア光ファイバ。

【0177】

実施形態１３
各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域の前記相対屈折率Δ_３は、前記半径ｒ_２における前記Δ_２から前記半径ｒ_３における前記Δ_３ｍｉｎまで単調減少するものである、実施形態７に記載のマルチコア光ファイバ。

【0178】

実施形態１４
各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域の前記相対屈折率Δ_３は、前記半径ｒ_２における前記Δ_２から前記半径ｒ_３における前記Δ_３ｍｉｎまで連続的に減少して、前記トレンチは、略三角形の形状を有するものである、実施形態１３に記載のマルチコア光ファイバ。

【0179】

実施形態１５
各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域の前記相対屈折率Δ_３ｍｉｎは、－０．２％Δ以下で－０．６％Δ以上である、実施形態１３に記載のマルチコア光ファイバ。

【0180】

実施形態１６
各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域は、前記中心軸からの半径方向距離と共に変化する濃度を有する屈折率下げドーパントを含み、該低屈折率クラッド領域は、前記半径ｒ_３において、最大屈折率下げドーパント濃度を有し、前記半径ｒ_２において、最小屈折率下げドーパント濃度を有するものである、実施形態１３に記載のマルチコア光ファイバ。

【0181】

実施形態１７
前記屈折率下げドーパントは、フッ素であり、前記最大屈折率下げドーパント濃度は、１．２質量％以上で２．０質量％以下である、実施形態１６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0182】

実施形態１８
前記最大屈折率下げドーパント濃度は、１．２質量％以上で１．８質量％以下である、実施形態１６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0183】

実施形態１９
各前記コア部分の前記内側クラッド領域は、前記屈折率下げドーパントを実質的に含まないものである、実施形態１６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0184】

実施形態２０
各前記コア部分の前記モードフィールド直径は、８．８μｍ以上で９．５μｍ以下である、実施形態１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0185】

実施形態２１
各前記コア部分の前記モードフィールド直径は、９．０μｍ以上で９．５μｍ以下である、実施形態１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0186】

実施形態２２
各前記コア部分の前記モードフィールド直径は、９．１μｍ以上で９．５μｍ以下である、実施形態１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0187】

実施形態２３
前記複数のコア部分の前記中心軸は、互いに、３５マイクロメートル以上の最小離間距離で離間したものである、実施形態１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0188】

実施形態２４
前記複数のコア部分の各コア部分と、該複数のコア部分の内、それに最も近いコア部分の間のクロストークは、－３０ｄＢ以下である、実施形態２３に記載のマルチコア光ファイバ。

【0189】

実施形態２５
前記複数のコア部分の各コア部分と、該複数のコア部分の内、それに最も近いコア部分の間のクロストークは、－５０ｄＢ以下である、実施形態２３に記載のマルチコア光ファイバ。

【0190】

実施形態２６
マルチコア光ファイバにおいて、
共通クラッドと、
前記共通クラッドに配置された複数のコア部分と
を含み、
各前記複数のコア部分は、
中心軸と、
前記中心軸から半径ｒ_１まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_１を有するコア領域と、
前記コア領域を囲んで直に接触し、半径ｒ_１から半径ｒ_２まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_２を有する内側クラッド領域と、
前記内側クラッド領域を囲んで直に接触し、前記半径ｒ_２から半径ｒ_３まで延伸し、純シリカに対する相対屈折率Δ_３および純シリカに対する最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎを有する低屈折率クラッド領域と
を含むものであって、
Δ_１＞Δ_２＞Δ_３ｍｉｎ、かつ、
Δ_２≧Δ_３で、
前記低屈折率クラッド領域は、各前記コア部分の相対屈折率プロファイルにおける低屈折率トレンチを、前記半径ｒ_２と前記半径ｒ_３の間に形成するものであり、
前記Δ_３は、各前記コア部分の前記中心軸からの半径方向距離が増加するにつれて、最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎまで単調減少するものであるマルチコア光ファイバ。

【0191】

実施形態２７
各前記コア部分のモードフィールド直径は、８．２μｍ以上で９．５μｍ以下である、実施形態２６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0192】

実施形態２８
各前記コア部分のゼロ分散波長は、１３００ｎｍ以上で１３２４ｎｍ以下である、実施形態２６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0193】

実施形態２９
各前記コア部分の前記相対屈折率プロファイルにおける前記低屈折率トレンチは、４０％Δμｍ^２以上で７０％Δμｍ^２以下のボリュームを有するものである、実施形態２６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0194】

実施形態３０
各前記複数のコア部分のケーブルカットオフ波長は、１２６０ｎｍ以下である、実施形態２６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0195】

実施形態３１
各前記コア領域は、純シリカに対する最大相対屈折率Δ_１ｍａｘを有し、各該コア部分におけるΔ_１ｍａｘは、０．２８％Δ以上で０．４５％Δ以下である、実施形態２６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0196】

実施形態３２
各前記コア部分の前記コア領域内の前記屈折率プロファイルは、グレーデッドインデックスプロファイルである、実施形態３１に記載のマルチコア光ファイバ。

【0197】

実施形態３３
前記グレーデッドインデックスプロファイルのアルファ値は、１０以上である、実施形態３２に記載のマルチコア光ファイバ。

【0198】

実施形態３４
前記グレーデッドインデックスプロファイルのアルファ値は、５以下である、実施形態３２に記載のマルチコア光ファイバ。

【0199】

実施形態３５
前記半径ｒ_３は、１２μｍ以上で１８μｍ以下である、実施形態２６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0200】

実施形態３６
前記Δ_３ｍｉｎは、－０．２％Δ以下で－０．６％Δ以上である、実施形態３５に記載のマルチコア光ファイバ。

【0201】

実施形態３７
前記共通クラッドは、１２０μｍ以上で２００μｍ以下の外半径Ｒ_ＣＣを有するものである、実施形態２６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0202】

実施形態３８
前記複数のコア部分は、３以上で８以下のコア部分を含むものである、実施形態３７に記載のマルチコア光ファイバ。

【0203】

実施形態３９
各前記コア部分の前記低屈折率クラッド領域の前記相対屈折率Δ_３は、前記半径ｒ_２における前記Δ_２から前記半径ｒ_３における前記Δ_３ｍｉｎまで、連続的に減少して、前記トレンチは、略三角形の形状を有するものである、実施形態２６に記載のマルチコア光ファイバ。

【0204】

実施形態４０
マルチコア光ファイバの形成方法において、
屈折率上げドーパントを含むコア領域を、コアケーンから形成する工程と、
オーバークラッド層を、前記コア領域の周りに成膜して、シリカスートプリフォームを形成する工程と、
前記シリカスートプリフォームを、固化炉において固化させる工程と、
前記シリカスートプリフォームが固化を開始した後、時間Ｔの間、該シリカスートプリフォームを屈折率下げドーパントに曝す工程であって、該時間Ｔは、該屈折率下げドーパントが前記オーバークラッド層を通して拡散する速度に基づいて決定されるものであり、該シリカスートプリフォームが固化した時に、該オーバークラッド層の内側クラッド領域は実質的に該屈折率下げドーパントを含まず、該固化したシリカスートプリフォームは、純シリカに対する相対屈折率Δ_１を有する前記コア領域、純シリカに対する相対屈折率Δ_２を有する該内側クラッド領域、および、該Δ_２と最小相対屈折率Δ_３ｍｉｎの間で減少する純シリカに対する相対屈折率Δ_３を有する低屈折率クラッド領域を含むものである工程と、
前記固化したシリカスートプリフォームを、スートブランクに挿入して、マルチコアプリフォームを形成する工程と、
前記マルチコアファイバプリフォームを線引きして、マルチコア光ファイバにする工程と
を含む方法。

【0205】

実施形態４１
前記オーバークラッド層を、前記コア領域の周りに、外付け蒸着処理を用いて形成するものである、実施形態４０に記載の方法。

【0206】

実施形態４２
前記屈折率上げドーパントは、ゲルマニウムを含むものである、実施形態４０に記載の方法。

【0207】

実施形態４３
前記屈折率下げドーパントは、フッ素を含むものである、実施形態４０に記載の方法。

【0208】

実施形態４４
前記コア領域が部分的に固化した状態の時に、前記オーバークラッド層を該コア領域の周りに成膜し、該コア領域が該オーバークラッド層と共に固化されるものである、実施形態４０に記載の方法。

【符号の説明】

【0209】

１９ 共通クラッド
１１０、４００、５００ マルチコア光ファイバ
１２、４１２、５１２ 中心ファイバ軸
１５０、１５０’、９０２ コア領域
１６０、１６０’、９１０ 内側クラッド領域
１７０、１７０’ 低屈折率クラッド領域
９０４ オーバークラッド層
Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３、Ｃ_４ コア部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【国際調査報告】