JP7263056B2 - Multi-core fiber, optical connector, fan-in/fan-out device - Google Patents
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Description
本発明は、複数のコアを備えたマルチコアファイバに関する。また、そのようなマルチコアファイバを備えた光コネクタ及びファンイン/ファンアウトデバイスに関する。 The present invention relates to multicore fibers with multiple cores. It also relates to optical connectors and fan-in/fan-out devices with such multi-core fibers.
光通信の分野においては、複数のコアを備えたマルチコアファイバが広く利用されている。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)を用いる光通信では、結合型のマルチコアファイバが用いられるのに対して、それ以外の光通信では、非結合型のマルチコアファイバが用いられる。非結合型のマルチコアファイバにおいては、コア間クロストークの低減が重要な課題となる。マルチコアファイバを開示した文献としては、例えば、特許文献1が挙げられる。
In the field of optical communication, multicore fibers having multiple cores are widely used. Optical communication using MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) uses a coupled multi-core fiber, whereas other optical communications use a non-coupled multi-core fiber. Reduction of core-to-core crosstalk is an important issue in uncoupled multicore fibers. Documents disclosing multi-core fibers include, for example,
マルチコアファイバの接続に際して、接続損失を小さく保つためには、それぞれのマルチコアファイバにおいて、接続損失に対する回転性軸ずれのトレランスを大きく保つことが重要である。ここで、「回転性軸ずれ」とは、マルチコアファイバをその中心軸を回転軸として回転させたときに生じるコアの軸ずれのことを指す。接続損失に対する回転性軸ずれのトレランスを大きく保つためには、マルチコアファイバの端部を加熱し、コアに添加されたアップドーパントを熱拡散させる、或いは、クラッドに添加されたダウンドーパントを熱拡散させることで、マルチコアファイバの端部にモードフィールド径を拡大することが有効である。しかしながら、短時間の加熱でモードフィールド径を十分に拡大するためには、アップドーパント或いはダウンドーパントの拡散を促進するドーパントをコアの周囲に添加する必要があり、マルチコアファイバの製造コストを押し上げる要因となっていた。また、上述した問題の代わりに、マルチコアファイバの端面と平行な方向へのマルチコアファイバの平行移動による平行移動性軸ずれにおいても同様の問題が生じ得る。また、マルチコアファイバにシングルコアファイバを接続する場合においても、同様の問題が生じ得る。 In order to keep connection loss small when connecting multi-core fibers, it is important to maintain a large tolerance of rotational misalignment with respect to connection loss in each multi-core fiber. Here, "rotational misalignment" refers to misalignment of the cores that occurs when the multi-core fiber is rotated about its central axis. In order to maintain a large tolerance of rotational misalignment to splice loss, the ends of the multi-core fiber are heated to thermally diffuse the up-dopant added to the core or thermally diffuse the down-dopant added to the cladding. Therefore, it is effective to expand the mode field diameter at the end of the multi-core fiber. However, in order to sufficiently expand the mode field diameter by heating for a short time, it is necessary to add a dopant that promotes the diffusion of an updopant or a downdopant around the core, which is a factor that increases the manufacturing cost of multicore fibers. was becoming Also, instead of the above-described problem, a similar problem may occur in translational misalignment due to parallel movement of the multi-core fiber in a direction parallel to the end surface of the multi-core fiber. A similar problem may also occur when connecting a single-core fiber to a multi-core fiber.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、接続損失に対する回転性軸ずれもしくは平行移動性軸ずれのトレランスを大きく保ちながら、製造コストを低下させることが可能なマルチコアファイバ、光コネクタ、又はファンイン/ファンアウトデバイスを実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a multi-core fiber and an optical connector capable of reducing manufacturing costs while maintaining a large tolerance of rotational or translational misalignment with respect to connection loss. , or to implement a fan-in/fan-out device.
上記課題を解決するために、本発明に係るマルチコアファイバは、複数のコアと、上記複数のコアの各々の側面を覆うクラッドと、を備えたマルチコアファイバであって、当該マルチコアファイバは、一方の端部を含む第1区間と、他方の端部を含む第2区間と、を含み、上記クラッドは、少なくとも上記第1区間及び上記第2区間の一方 又は両方において、当該マルチコアファイバの中心軸からの距離が第2コアよりも小さい第1コアの側面を覆う第1内側クラッドと、当該マルチコアファイバの中心軸からの距離が第1コアよりも大きい第2コアの側面を覆う第2内側クラッドと、を含み、上記第1コア及び上記第2コアには、アップドーパントである 第1ドーパントが少なくとも添加されており、上記第2内側クラッドには、上記第1ドーパントの熱拡散を促進する第2ドーパントが少なくとも添加されており、(1)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されていないか、又は、(2)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されており、上記第1内側クラッドにおける第2ドーパントの濃度は、上記第2内側クラッドにおける上記第2ドーパントの濃度よりも低い。 In order to solve the above problems, a multicore fiber according to the present invention is a multicore fiber comprising a plurality of cores and a clad covering each side surface of the plurality of cores, the multicore fiber comprising one A first section including an end portion and a second section including the other end portion, and the clad is arranged at least in one or both of the first section and the second section from the central axis of the multi-core fiber A first inner clad that covers the side surface of the first core whose distance from the center axis of the multi-core fiber is smaller than that of the second core, and a second inner clad that covers the side surface of the second core whose distance from the central axis of the multi-core fiber is greater than that of the first core wherein at least a first dopant, which is an updopant, is added to the first core and the second core, and a second dopant that promotes thermal diffusion of the first dopant is added to the second inner clad. A dopant is at least doped, and (1) the first inner cladding is not doped with the second dopant, or (2) the first inner cladding is doped with the second dopant. and the concentration of the second dopant in the first inner cladding is lower than the concentration of the second dopant in the second inner cladding.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記複数のコアの配置が六方最密配置である、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, it is preferable that the plurality of cores be arranged in a hexagonal close-packed arrangement.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記複数のコアの個数が7であり、上記第1コアは、当該マルチコアファイバの中心軸を通る1個のコアであり、上記第2コアは、当該マルチコアファイバの中心軸を取り囲むように等間隔配置された6個のコアの何れかである、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, the number of the plurality of cores is 7, the first core is one core passing through the central axis of the multi-core fiber, and the second core is It is preferably any one of six cores arranged at regular intervals so as to surround the central axis of the multi-core fiber.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記複数のコアの配置が正方格子配置である、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, it is preferable that the plurality of cores be arranged in a square lattice arrangement.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記複数のコアの個数が12個であり、上記第1コアは、内層を構成する4個のコアの何れかであり、上記第2コアは、外層を構成する8個のコアの何れかである、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, the number of the plurality of cores is 12, the first core is any one of four cores forming an inner layer, and the second core is Any one of the eight cores constituting the outer layer is preferable.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記クラッドの直径が150μm以下である、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, it is preferable that the clad has a diameter of 150 μm or less.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記クラッドの直径 が125μm以下である、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, it is preferable that the cladding has a diameter of 125 μm or less.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記クラッドの直径が150μm以下であり、上記複数のコアの個数が16である、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, it is preferable that the cladding has a diameter of 150 μm or less, and the number of the plurality of cores is 16.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記複数のコアの個数が12である、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, it is preferable that the number of cores is twelve.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記クラッドの直径が80μm以下であり、上記複数のコアの個数が4である、ことが更に好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, it is more preferable that the clad has a diameter of 80 μm or less, and the number of the plurality of cores is four.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されていない、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, it is preferable that the second dopant is not added to the first inner cladding.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されており、上記第1内側クラッドにおける第2ドーパントの濃度は、上記第2内側クラッドにおける上記第2ドーパントの濃度よりも低い、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, the second dopant is added to the first inner clad, and the concentration of the second dopant in the first inner clad is the above Preferably, it is lower than the concentration of the second dopant.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記クラッドは、上記第1内側クラッドの側面及び上記第2内側クラッドの側面を覆う、屈折率が上記第1内側クラッド及び上記第2内側クラッドより大きな外側クラッドを更に含み、上記第1内側クラッド及び上記第2内側クラッドの少なくとも何れか一方には、上記第2ドーパントを添加することにより生じる屈折率の変化を抑制するように屈折率を変化させる第3ドーパントが更に添加されている、ことが好ましい。 In the multicore fiber according to an aspect of the present invention, the clad covers the side surfaces of the first inner clad and the side surfaces of the second inner clad and has a higher refractive index than the first inner clad and the second inner clad. Further comprising an outer clad, wherein at least one of the first inner clad and the second inner clad changes the refractive index so as to suppress the change in the refractive index caused by doping the second dopant. 3 dopants are preferably added.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記クラッドは、上記第1内側クラッド及び上記第2内側クラッドを包含する外側クラッドを更に含み、上記第1内側クラッド及び上記第2内側クラッドの少なくとも何れか一方には、上記第2ドーパントを添加することにより生じる屈折率の変化を抑制するように屈折率を変化させる第3ドーパントが更に添加されており、当該マルチコアファイバは、(1)上記第1内側クラッドに上記第3ドーパントが添加されている場合、上記第1内側クラッドの側面を覆い、且つ、側面を上記外側クラッドにより覆われ、且つ、屈折率が上記第1内側クラッド及び上記外側クラッドより低い第1低屈折率層を更に備え、(2)上記第2内側クラッドに上記第3ドーパントが添加されている場合、上記第2内側クラッドの側面を覆い、且つ、側面を上記外側クラッドにより覆われ、且つ、屈折率が上記第2内側クラッド及び上記外側クラッドより低い第2低屈折率層を更に備え、(3)上記第1内側クラッド及び上記第2内側クラッドに上記第3ドーパントが添加されている場合、上記第1内側クラッドの側面を覆い、且つ、側面を上記外側クラッドに覆われ、且つ、屈折率が上記第1内側クラッド及び上記外側クラッドより低い第1低屈折率層と、上記第2内側クラッドの側面を覆い、且つ、側面を上記外側クラッドに覆われ、且つ、屈折率が上記第2内側クラッド及び上記外側クラッドより低い第2低屈折率層と、を更に備えている、ことが好ましい。 In the multicore fiber according to one aspect of the present invention, the clad further includes an outer clad including the first inner clad and the second inner clad, and at least one of the first inner clad and the second inner clad One of them is further doped with a third dopant that changes the refractive index so as to suppress the change in the refractive index caused by the addition of the second dopant, and the multicore fiber is composed of (1) the first When the inner clad is doped with the third dopant, the side surface of the first inner clad is covered, the side surface is covered with the outer clad, and the refractive index is higher than that of the first inner clad and the outer clad. (2) when the second inner cladding is doped with the third dopant, it further comprises a first low refractive index layer covering a side surface of the second inner cladding and a side surface covered by the outer cladding; and further comprising a second low refractive index layer having a refractive index lower than that of the second inner clad and the outer clad; (3) the first inner clad and the second inner clad are doped with the third dopant; a first low refractive index layer that covers the side surface of the first inner clad, the side surface of which is covered with the outer clad, and has a lower refractive index than the first inner clad and the outer clad; a second low refractive index layer that covers the side surface of the second inner clad, the side surface of which is covered by the outer clad, and a refractive index lower than that of the second inner clad and the outer clad; is preferred.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、上記第2ドーパントは、上記第1区間及び上記第2区間の一方又は両方において添加されており、上記第1区間及び上記第2区間以外の第3区間の少なくとも一部において添加されていない、ことが好ましい。 In the multi-core fiber according to one aspect of the present invention, the second dopant is added to one or both of the first section and the second section, and the third dopant other than the first section and the second section Preferably, it is not added in at least part of the section.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るマルチコアファイバにおいては、複数のコアと、上記複数のコアの各々の側面を覆うクラッドと、を備えたマルチコアファイバであって、当該マルチコアファイバは、一方の端部を含む第1区間と、他方の端部を含む第2区間と、を含み、上記クラッドは、少なくとも上記第1区間及び上記第2区間の一方又は両方において、当該マルチコアファイバの中心軸からの距離が第2コアよりも小さい第1コアの側面を覆う第1内側クラッドと、当該マルチコアファイバの中心軸からの距離が第1コアよりも大きい第2コアの側面を覆う第2内側クラッドと、を含み、上記コアには、ドーパントが添加されておらず、もしくは、ダウンドーパントが添加されており、上記クラッドには、ダウンドーパントである第1ドーパントが少なくとも添加されており、上記第2内側クラッドには、上記第1ドーパントの熱拡散を促進する第2ドーパントが少なくとも添加されており、(1)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されていないか、又は、(2)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されており、上記第1内側クラッドにおける第2ドーパントの濃度は、上記第2内側クラッドにおける上記第2ドーパントの濃度よりも低い。 In order to solve the above problems, a multi-core fiber according to an aspect of the present invention is a multi-core fiber comprising a plurality of cores and a clad covering each side surface of the plurality of cores, the multi-core fiber includes a first section including one end and a second section including the other end, and the cladding is at least in one or both of the first section and the second section, the multicore fiber a first inner clad that covers the side surface of the first core whose distance from the central axis of the multi-core fiber is smaller than that of the second core; 2 an inner cladding, wherein the core is doped with no dopant or is doped with a down dopant, and the cladding is doped with at least a first dopant that is a down dopant; The second inner cladding is doped with at least a second dopant that promotes thermal diffusion of the first dopant, and (1) the first inner cladding is not doped with the second dopant; or (2) the second dopant is added to the first inner clad, and the concentration of the second dopant in the first inner clad is higher than the concentration of the second dopant in the second inner clad. low.
上記課題を解決するために、本発明に係るマルチコアファイバは、複数のコアを備えたマルチコアファイバであって、当該マルチコアファイバの一方又は両方の端部において、当該マルチコアファイバの中心軸からの距離が第1コアよりも大きい第2コアのモードフィールド径は、当該マルチコアファイバの中心軸からの距離が第2コアよりも小さい第1コアのモードフィールド径よりも大きい。 In order to solve the above problems, a multi-core fiber according to the present invention is a multi-core fiber having a plurality of cores, wherein at one or both ends of the multi-core fiber, the distance from the central axis of the multi-core fiber is The mode field diameter of the second core, which is larger than the first core, is larger than the mode field diameter of the first core, which is located at a smaller distance from the central axis of the multi-core fiber than the second core.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光コネクタは、上記マルチコアファイバを備えている。 In order to solve the above problems, an optical connector according to one aspect of the present invention includes the above multicore fiber.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るファンイン/ファンアウトデバイスは、上記マルチコアファイバを備えている。 To solve the above problems, a fan-in/fan-out device according to one aspect of the present invention includes the above multicore fiber.
本発明の一態様に係るマルチコアファイバ、光コネクタ、又はファンイン/ファンアウトデバイスによれば、接続損失に対する回転性軸ずれもしくは平行移動性軸ずれのトレランスを大きく保ちながら、製造コストを低下させることができる。 According to the multi-core fiber, optical connector, or fan-in/fan-out device according to one aspect of the present invention, the manufacturing cost can be reduced while maintaining a large tolerance of rotational misalignment or parallel misalignment with respect to connection loss. can be done.
〔第1の実施形態〕
(マルチコアファイバの構造)
本発明の第1の実施形態に係るマルチコアファイバの構造について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、端部を熱コア拡大する前のマルチコアファイバ1の構造を示し、図2は、端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1の構造を示す。
[First Embodiment]
(Structure of multicore fiber)
A structure of a multicore fiber according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 shows the structure of the
まず、端部を熱コア拡大する前のマルチコアファイバ1の構造について、図1を参照して説明する。図1の(a)は、端部を熱コア拡大する前のマルチコアファイバ1の側面図である。図1の(b)、(c)、及び(d)は、端部を熱コア拡大する前のマルチコアファイバ1の断面図である。なお、図1の(b)に示すAA’断面は、マルチコアファイバ1の長手軸に直交する断面のうち、図1の(a)に示すAA’線を含む断面である。図1の(c)に示すCC’断面は、マルチコアファイバ1の長手軸に直交する断面のうち、図1の(a)に示すCC’線を含む断面である。図1の(d)に示すBB’断面は、マルチコアファイバ1の長手軸に直交する断面のうち、図1の(a)に示すBB’線を含む断面である。
First, the structure of the
図1に示すように、マルチコアファイバ1は、コア群11と、クラッド12と、を備えている。コア群11は、m個(mは2以上の自然数)のコア11a1~11amにより構成されている。クラッド12は、m個の内側クラッド12a1~12amと、m個の内側クラッド12b1~12bmと、外側クラッド12cと、により構成されている。これらの構造は、マルチコアファイバ1の基材に各種ドーパントを添加することによって形成されている。本実施形態においては、マルチコアファイバ1の基材として、石英ガラスを用いている。
As shown in FIG. 1, the
なお、図1においては、コア数mが2である場合を例としてマルチコアファイバ1の構造を示しているが、これに限定されない。すなわち、コア数mは、3以上であってもよい。なお、コア数mが3以上の場合のコア11a1~11amの配置については、参照する図面を代えて後述する。
Note that FIG. 1 shows the structure of the
コア11ai(iは1以上m以下の自然数)は、マルチコアファイバ1の長手方向に延在する円柱状の領域である。コア11aiの断面の外周は、半径R1の円によって近似することができる。この半径R1のことを、以下、「コア径」と記載する。コア11a1~11amの屈折率n1は、マルチコアファイバ1の基材の屈折率n0よりも高い。コア群11には、少なくとも、マルチコアファイバ1の中心軸からの距離の異なる第1コア11a1及び第2コア11a2が含まれる。第1コア11a1は、マルチコアファイバ1の中心軸からの距離が第2コア11a2よりも小さく、第2コア11a2は、マルチコアファイバ1の中心軸からの距離が第1コア11a1よりも大きい。なお、第1コア11a1は、図示したように、マルチコアファイバ1の中心軸を通っていてもよい。
The core 11ai (i is a natural number of 1 or more and m or less) is a columnar region extending in the longitudinal direction of the
コア11aiは、マルチコアファイバ1の基材に第1ドーパントを添加することによって形成されている。第1ドーパントは、アップドーパントである。ただし、後述する通り、第1ドーパントは、ダウンドーパントであってもよい。ここで、アップドーパントとは、マルチコアファイバ1の基材の屈折率を上昇させる作用を有するドーパントのことを指す。第1ドーパントとして利用可能なアップドーパントとしては、例えば、ゲルマニウム(Ge)、リン(P)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、酸化ゲルマニウム(GeO2)、塩素(Cl)、又はこれらの混合物が挙げられる。本実施形態においては、第1ドーパントとして、ゲルマニウムを用いている。また、本実施形態においては、第1コア11a1には、第1ドーパントとして少なくとも1種類の第1ドーパントが添加されているが、2種類以上のドーパントが添加されていてもよい。また、本実施形態においては、第1コア11a1には、少なくともアップドーパントである第1ドーパントが添加されているが、これに限定されない。すなわち、第1コア11a1には、第1ドーパントが添加されていなくてもよく、後述するダウンドーパントである第1ドーパントが添加されていてもよい。なお、この場合、当該第1コア11a1の周囲に存在する後述の内側クラッド12aiまたは内側クラッド12biには、コアに熱拡散するドーパントが少なくとも添加されている。
The core 11ai is formed by doping the base material of the
なお、マルチコアファイバ1は、非結合型のマルチコアファイバである。ここで、マルチコアファイバ1が非結合型であるとは、m個のコア11a1~11amから任意に選択された2つのコア11ai,11aj(jは1以上m以下のiとは異なる自然数)について、コア11aiの導波モードとコア11ajの導波モードとの間の相互作用が十分に小さいこと(例えば、コア11aiとコア11ajとの間のクロストークが-30dB以下であること)を指す。これは、m個のコア11a1~11amを用いてm個の光信号を独立に伝送し得ること意味する。
Note that the
内側クラッド12ai(iは1以上m以下の自然数)は、マルチコアファイバ1の長手方向に延在する円筒状の領域であり、マルチコアファイバ1の一方の端部を含む区間Ia(特許請求の範囲における「第1区間」の一例)において、対応するコア11aiの側面を覆っている。内側クラッド12aiの断面の外周は、半径R2の円によって近似することができる。この半径R2のことを、以下、「内側クラッド径」と記載する。内側クラッド12aiの屈折率n2は、マルチコアファイバ1の基材の屈折率n0と同一又は実質的に同一である。
The inner cladding 12ai (i is a natural number of 1 or more and m or less) is a cylindrical region extending in the longitudinal direction of the
内側クラッド12bi(iは1以上m以下の自然数)は、マルチコアファイバ1の長手方向に延在する円筒状の領域であり、マルチコアファイバ1の他方の端部を含む区間Ib(特許請求の範囲における「第2区間」の一例)において、対応するコア11aiの側面を覆っている。内側クラッド12biの断面も、内側クラッド12aiの断面と同様、半径R2の円によって近似することができる。内側クラッド12biの屈折率n2は、マルチコアファイバ1の基材の屈折率n0と同一又は実質的に同一である。
The inner cladding 12bi (i is a natural number of 1 or more and m or less) is a cylindrical region extending in the longitudinal direction of the
第2コア11a2を覆う内側クラッド12a2及び内側クラッド12b2は、マルチコアファイバ1の基材に第2ドーパント及び第3ドーパントを共添加することによって形成されている。第2ドーパントは、熱拡散促進ドーパントである。ここで、熱拡散促進ドーパントとは、コア11aiに添加された第1ドーパントの熱拡散を促進する作用を有するドーパントのことを指す。第2ドーパントは、アップドーパント又はダウンドーパントであり得る。ここで、アップドーパントとは、マルチコアファイバ1の基材の屈折率を上昇させる作用を有するドーパントのことを指し、ダウンドーパントとは、マルチコアファイバ1の基材の屈折率を低下させる作用を有するドーパントのことを指す。第3ドーパントは、アップドーパント又はダウンドーパントである。第2ドーパントが、ダウンドーパントである場合、第3ドーパントとしてアップドーパントが選択される。逆に、第2ドーパントが、アップドーパントである場合、第3ドーパントとして、ダウンドーパントが選択される。内側クラッド12ai及び内側クラッド12biにおける第3ドーパントの添加量は、第3ドーパントによる屈折率上昇量が第2ドーパントによる屈折率低下量を抑制あるいは相殺するように、又は、第3ドーパントによる屈折率低下量が第2ドーパントによる屈折率上昇量を相殺するように設定されている。一例と挙げると、内側クラッド12ai及び内側クラッド12biにおける第3ドーパントの添加量は、内側クラッド12aiと外側クラッド12cとの屈折率差が-0.1%以上+0.1%以下になるように設定されている。内側クラッド12ai及び外側クラッド12cの屈折率n2がマルチコアファイバ1の基材の屈折率n0と同一又は実質的に同一であるのは、このためである。なお、第3ドーパントは、マルチコアファイバ1の基材の屈折率を上昇又は低下させる作用に加えて、コア11aiに添加された第1ドーパントの熱拡散を促進する作用を有していてもよい。この場合、第3ドーパントの作用によって、コア11aiに添加された第1ドーパントの熱拡散が更に促進される。また、本実施形態においては、内側クラッド12a2及び内側クラッド12b2には第2ドーパント及び第3ドーパントが共添加されているが、これに限定されない。すなわち、内側クラッド12a2または内側クラッド12b2には1種類のドーパントのみが添加されていてもよく、例えば、第2ドーパントもしくは第3ドーパントのみが添加されていてもよい。
The inner clad 12a2 and the inner clad 12b2 covering the second core 11a2 are formed by co-doping the base material of the
第2ドーパントとして利用可能な熱拡散促進ドーパントとしては、例えば、アルミニウム(Al)、フッ素(F)、又はこれらの混合物が挙げられる。第2ドーパントがマルチコアファイバ1の基材の屈折率を低下させる作用を有している場合、第3ドーパントとして利用可能なドーパントとしては、例えば、アップドーパントであるゲルマニウム(Ge)、リン(P)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、酸化ゲルマニウム(GeO2)、塩素(Cl)、又はこれらの混合物が挙げられる。逆に、第2ドーパントがマルチコアファイバ1の基材の屈折率を上昇させる作用を有している場合、第3ドーパントとして利用可能なドーパントとしては、例えば、ダウンドーパントであるフッ素(F)、ホウ素(B)、又はこれらの混合物が挙げられる。本実施形態においては、第2ドーパントとして、マルチコアファイバ1の基材の屈折率を低下させる作用を有するフッ素を用いている。また、本実施形態においては、第3ドーパントとして、アップドーパントであるゲルマニウム及びリンの混合物を用いている。
Thermal diffusion promoting dopants that can be used as the second dopant include, for example, aluminum (Al), fluorine (F), or mixtures thereof. When the second dopant has the effect of lowering the refractive index of the base material of the
なお、第1コア11a1を覆う内側クラッド12a1及び内側クラッド12b1には、(1)第2ドーパントが添加されていてもよいし、(2)第2ドーパントが添加されていなくてもよい。前者の場合、第1コア11a1を覆う内側クラッド12a1及び内側クラッド12b1における第2ドーパントの濃度は、第2コア11a2を覆う内側クラッド12a2及び内側クラッド12b2における第2ドーパントの濃度よりも低くなる。また、内側クラッド12a1及び内側クラッド12b1には、第2ドーパントに加えて第3ドーパントが添加されていてもよい。ここで、第3ドーパントの濃度についても、第2ドーパントの濃度と同様のことが言える。 The inner clad 12a1 and the inner clad 12b1 covering the first core 11a1 may (1) be doped with the second dopant or (2) be doped with no second dopant. In the former case, the concentration of the second dopant in the inner clads 12a1 and 12b1 covering the first core 11a1 is lower than the concentration of the second dopant in the inner clads 12a2 and 12b2 covering the second core 11a2. In addition to the second dopant, a third dopant may be added to the inner clad 12a1 and the inner clad 12b1. Here, the same can be said for the concentration of the third dopant as well as the concentration of the second dopant.
外側クラッド12cは、クラッド12から内側クラッド12a1~12am及び内側クラッド12b1~12bmを除いた領域であり、マルチコアファイバ1の区間Iaにおいて内側クラッド12a1~12amを包含するとともにその側面を覆い、マルチコアファイバ1の区間Ibにおいて内側クラッド12b1~12bmを包含するとともにその区間を覆い、マルチコアファイバ1の区間Ia及び区間Ibを除く区間Ic(特許請求の範囲における「第3区間」の一例)において、コア11a1~11amの側面を覆っている。外側クラッド12cの断面の外周は、半径R3の円によって近似することができる。この半径R3のことを、以下、「外側クラッド径」又は「クラッド径」と記載する。外側クラッド12cについては、ドーパントの意図的な添加が行われていない。このため、外側クラッド12cの屈折率は、マルチコアファイバ1の基材の屈折率n0と同一又は実質的に同一である。
The outer clad 12c is a region obtained by excluding the inner clads 12a1 to 12am and the inner clads 12b1 to 12bm from the clad 12. In a section Ic (an example of a "third section" in the claims) that includes and covers the inner clads 12b1 to 12bm in the section Ib of the
マルチコアファイバ1の端部を加熱すると、マルチコアファイバ1の端部において熱コア拡大が生じる。ここで、熱コア拡大とは、コア11aiに添加された第1ドーパントの熱拡散により、コア11aiのモードフィールド径が拡大することを指す。なお、コア11aiのモードフィールド径とは、コア11aiを導波される基本モード光のモードフィールド径のことを指す。マルチコアファイバ1の端部において熱コア拡大が生じると、マルチコアファイバ1の端部における各コア11aiのモードフィールド径が、マルチコアファイバ1の端部以外の部分(以下、「中間部」と記載する)におけるコア11aiのモードフィールド径よりも大きくなる。ここで、マルチコアファイバ1の端部、すなわち、モードフィールド径の拡大が生じる区間は、区間Ia,Ibのうち少なくとも一部の区間を指し、(1)上述した区間Ia,Ibに包含される、区間Ia,Ibよりも短い区間であってもよいし、(2)上述した区間Ia,Ibを包含する、区間Ia,Ibよりも長い区間であってもよい。同様に、マルチコアファイバ1の中間部、すなわち、モードフィールド径の拡大が生じない区間は、区間Icのうち少なくとも一部の区間を指し、(1)上述した区間Icに包含される、区間Icよりも短い区間であってもよいし、(2)上述した区間Icを包含する、区間Icよりも長い区間であってもよい。なお、マルチコアファイバ1の端部を加熱する目的としては、例えば、マルチコアファイバ1の端部を他の光ファイバの端部に融着することが挙げられる。ただし、マルチコアファイバ1の端部を加熱する目的は、これに限定されるものではない。
Heating the end of the
端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1の構造を模式的に表せば、図2のようになる。図2の(a)は、端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1の側面図である。図2の(b)、(c)、及び(d)は、端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1の断面図である。なお、図2の(b)に示すAA’断面は、マルチコアファイバ1の長手軸に直交する断面のうち、図2の(a)に示すAA’線を含む断面である。図2の(c)に示すCC’断面は、マルチコアファイバ1の長手軸に直交する断面のうち、図2の(a)に示すCC’線を含む断面である。図2の(d)に示すBB’断面は、マルチコアファイバ1の長手軸に直交する断面のうち、図2の(a)に示すBB’線を含む断面である。
FIG. 2 schematically shows the structure of the
端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1においては、コア11aiに添加された第1ドーパント、並びに、内側クラッド12ai及び内側クラッド12biに添加された第2ドーパント及び第3ドーパントが熱拡散している。それ故、コア11aiと内側クラッド12aiとの境界、コア11aiと内側クラッド12biとの境界、内側クラッド12aiと外側クラッド12cとの境界、及び、内側クラッド12biと外側クラッド12cとの境界を、一義的に定めることは困難である。このため、図2においては、コア11ai、内側クラッド12ai、内側クラッド12bi、及び外側クラッド12cを図示する代わりに、導波される基本モード光のパワーがコア11aiの中心軸を導波される光のパワーの1/e2以上になる領域11ai’を図示している。ここで、eは、自然対数の底である。コア11aiのモードフィールド径とは、領域11ai’の断面の直径のことを指す。また、コア11aiのモードフィールド半径とは、領域11ai’の断面の半径のことを指す。
In the
なお、端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1においては、端部と中間部との境界において、各コア11aiのモードフィールド径が該コア11aiの軸方向に対して滑らかに変化する。これに対して、コア径の大きいマルチコアファイバとコア径の小さいマルチコアファイバとを融着接続することにより得られたマルチコアファイバにおいては、融着接続点において、各コアのモードフィールド径が該コアの軸方向に対して不連続に変化する。この点で、端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1と、コア径の大きいマルチコアファイバとコア径の小さいマルチコアファイバとを融着接続することにより得られたマルチコアファイバとは、物としての構造が異なる。また、コア径の大きいマルチコアファイバとコア径の小さいマルチコアファイバとを融着接続することにより得られたマルチコアファイバは、内部に融着接続点を含むので、内部の融着接続点において生じ得る損失を免れることが困難である。これに対して、端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1は、内部に融着接続点を含む必要がないので、内部の融着接続点において生じ得る損失を免れることが容易である。この点で、端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1は、コア径の大きいマルチコアファイバとコア径の小さいマルチコアファイバとを融着接続することにより得られたマルチコアファイバよりも優れている。
In the
なお、図2に示す熱コア拡大後のマルチコアファイバ1を得るために、図1に示す熱コア拡大前のマルチコアファイバ1において、内側クラッド12a1~12am及び内側クラッド12b1~12bmに第2ドーパント及び第3ドーパントを添加することは、必須ではない。なぜなら、第2ドーパントまたは第3ドーパントの助けを借りずとも、コア11a1~11amに添加された第1ドーパントは、加熱により拡散するからである。第2ドーパントの添加を省略する場合、第3ドーパントの添加も不要である。ただし、内側クラッド12a1~12am及び内側クラッド12b1~12bmに第2ドーパントを添加することによって、コア11a1~11amに添加された第1ドーパントの熱拡散速度を大きくすることができる。また、この場合には、内側クラッド12a1~12am及び内側クラッド12b1~12bmに第3ドーパントを更に添加することによって、内側クラッド12a1~12am及び内側クラッド12b1~12bmの屈折率を外側クラッド12cの屈折率と実質的に同一することができる。したがって、内側クラッド12a1~12am及び内側クラッド12b1~12bmに第2ドーパント及び第3ドーパントを添加することによって、コア11a1~11amのモードフィールド径を所定の大きさまで拡大するために要する加熱時間を短くすることができる。
In order to obtain the
(コアの配置)
マルチコアファイバ1において取り得るコア11a1~11amの配置について、図3を参照して説明する。マルチコアファイバ1において取り得るコア11a1~11amの配置としては、例えば、六方最密配置又は正方格子配置が挙げられる。
(core placement)
Possible arrangements of the cores 11a1 to 11am in the
図3の(a)は、コア11a1~11amが六方最密配置されたマルチコアファイバ1の断面図である。コア11a1~11amが六方最密配置されている場合、各コア11aiに隣接する隣接コア数は6である。図3の(a)においては、コア数mが7である場合を例示している。この場合、1個のコア11a1(特許請求の範囲における「第1コア」の一例)が、マルチコアファイバ1の中心軸を通り、残り6個のコア11a2~11a7(特許請求の範囲における「第2コア」の一例)が、マルチコアファイバ1の中心軸を取り囲むように等間隔配置される。
FIG. 3(a) is a cross-sectional view of a
図3の(b)は、コア11a1~11amが正方格子配置されたマルチコアファイバ1の断面図である。コア11a1~11amが正方格子配置されている場合、各コア11aiに隣接する隣接コア数は4である。図3の(b)においては、コア数mが12である場合を例示している。この場合、内層を構成する4個のコア11a1~11a4(特許請求の範囲における「第1コア」の一例)と、外層を構成する8個のコア11a5~11a12(特許請求の範囲における「第2コア」の一例)とが、正方格子の格子点上に配置される。
FIG. 3(b) is a cross-sectional view of the
(コア間クロストークとモードフィールド径との関係)
ここで、マルチコアファイバにおけるコア間クロストークとモードフィールド径との関係について、図4を参照して説明する。ここで、コア間クロストークとは、1つのマルチコアファイバに含まれる複数のコア同士のクロストークのことを指す。図4は、コアの屈折率分布が単峰形であり、コアの理論カットオフ波長が1260nmであり、コア間距離が35μmであるマルチコアファイバにおいて、波長1550nmの光を2km伝送した場合に生じる2コア間のコア間クロストークのモードフィールド径依存性を示すグラフである。なお、図4に示すグラフにおいては、波長1310nmにおけるコアのモードフィールド径を横軸に取っている。
(Relationship between crosstalk between cores and mode field diameter)
Here, the relationship between inter-core crosstalk and mode field diameter in a multi-core fiber will be described with reference to FIG. Here, inter-core crosstalk refers to crosstalk between a plurality of cores included in one multicore fiber. FIG. 4 shows the 2 peaks produced when light with a wavelength of 1550 nm is transmitted over 2 km in a multi-core fiber having a unimodal core refractive index profile, a core theoretical cutoff wavelength of 1260 nm, and a core-to-core distance of 35 μm. 7 is a graph showing mode field diameter dependence of inter-core crosstalk between cores. In the graph shown in FIG. 4, the horizontal axis represents the mode field diameter of the core at a wavelength of 1310 nm.
図4によれば、以下のことが分かる。すなわち、コア間クロストークを小さくするためには、コアのモードフィールド径を小さくすればよい。例えば、コアのモードフィールド径をITU-T G.652又はITU-T G.657における規定値8.6μm程度に設定すると、コア間クロストークは-10dB程度の大きな値となる。これに対して、例えば、コアのモードフィールド径を5μm程度に設定すると、コア間クロストークは-70dB程度の小さな値になる。 According to FIG. 4, the following can be understood. That is, in order to reduce inter-core crosstalk, the core mode field diameter should be reduced. For example, the mode field diameter of the core is determined according to ITU-T G. 652 or ITU-T G. When the specified value of 657 is set to about 8.6 μm, the inter-core crosstalk becomes a large value of about −10 dB. On the other hand, for example, if the mode field diameter of the core is set to about 5 μm, the inter-core crosstalk becomes a small value of about −70 dB.
なお、マルチコアファイバの設計にあたっては、最外層コアを伝搬する光の被覆への吸収も考慮に入れる必要がある。実際、最外層コアから被覆までの距離が近い場合には、最外層コアにおける損失が増大することがある。したがって、最外層コアから被覆までの距離は、最外層コアを伝搬する光の被覆への吸収が十分に小さくなるように設定することが好ましい。 In designing a multi-core fiber, it is necessary to take into consideration the absorption of light propagating through the outermost layer core by the coating. In fact, when the distance from the outermost layer core to the coating is short, the loss in the outermost layer core may increase. Therefore, it is preferable to set the distance from the outermost layer core to the covering so that the absorption of the light propagating through the outermost layer core to the covering is sufficiently small.
(接続損失とモードフィールド径の関係)
次に、2つの光ファイバのコア同士を接続したときの接続損失とモードフィールド径との関係について、図5及び図6を参照して説明する。
(Relationship between connection loss and mode field diameter)
Next, the relationship between the connection loss and the mode field diameter when the cores of two optical fibers are connected will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG.
2つの光ファイバのコア同士の接続損失は、下記の式(1)により記述される。ここで、LOSSは、接続損失であり、W1は、光の伝搬方向に対して上流側のコアのモードフィールド半径であり、W2は、光の伝搬方向に対して下流側のコアのモードフィールド半径である。また、dは、2つの光ファイバのコア同士の軸ずれ量である。 The connection loss between the cores of two optical fibers is described by Equation (1) below. Here, LOSS is the splice loss, W1 is the mode field radius of the core on the upstream side with respect to the propagation direction of light, and W2 is the mode field radius of the core on the downstream side with respect to the propagation direction of light. is. Also, d is the amount of axial misalignment between the cores of the two optical fibers.
図5は、上流側のコアの波長1310nmにおけるモードフィールド径(2×W1)が8.6μmであり、2つの光ファイバのコア同士の軸ずれ量dが0μmである場合に関して、波長1310nmにおける接続損失のモードフィールド径(2×W2)依存性を示すグラフでる。 FIG. 5 shows the connection at a wavelength of 1310 nm when the mode field diameter (2×W1) of the upstream core at a wavelength of 1310 nm is 8.6 μm, and the axial deviation d between the cores of the two optical fibers is 0 μm. 4 is a graph showing mode field diameter (2×W2) dependency of loss.
図5によれば、以下のことが分かる。すなわち、下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)を小さくすると、2つの光ファイバのコア同士の接続損失が大きくなる。例えば、下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)を5μm程度に設定すると、2つの光ファイバのコア同士の軸ずれ量dが0μmであっても、2つの光ファイバのコア同士の波長1310nmにおける接続損失は0.6dB程度の大きな値になる。したがって、接続損失を小さく抑えるためには、下流側のコアのモードフィールド径を、大きな値にすることが好ましい。例えば、波長1310nmにおける接続損失を0.1dB以下に抑えるためには、下流側のコアの波長1310nmにおけるモードフィールド径を、7.0μm以上にすることが好ましい。換言すると、上流側のコアと下流側のコアとのモードフィールド径差を、1.6μm以下にすることが好ましい。 According to FIG. 5, the following can be understood. That is, when the mode field diameter (2×W2) of the core on the downstream side is reduced, the connection loss between the cores of the two optical fibers increases. For example, if the mode field diameter (2×W2) of the core on the downstream side is set to about 5 μm, even if the amount of axial deviation d between the cores of the two optical fibers is 0 μm, the wavelength between the cores of the two optical fibers is The connection loss at 1310 nm becomes a large value of about 0.6 dB. Therefore, in order to keep the connection loss small, it is preferable to set the mode field diameter of the downstream core to a large value. For example, in order to suppress the connection loss at a wavelength of 1310 nm to 0.1 dB or less, it is preferable to set the mode field diameter of the downstream core at a wavelength of 1310 nm to 7.0 μm or more. In other words, it is preferable to set the mode field diameter difference between the upstream core and the downstream core to 1.6 μm or less.
図6は、以下のケ-スにおける接続損失の軸ずれ量d依存性を示すグラフである。 FIG. 6 is a graph showing the dependence of the splice loss on the axis deviation amount d in the following cases.
(a)上流側のコアのモードフィールド径(2×W1)が8.6μmであり、下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)が8.6μmである場合、
(b)上流側のコアのモードフィールド径(2×W1)が8.6μmであり、下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)が5.0μmである場合、
(c)上流側のコアのモードフィールド径(2×W1)が5.0μmであり、下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)が5.0μmである場合。
(a) When the mode field diameter (2×W1) of the upstream core is 8.6 μm and the mode field diameter (2×W2) of the downstream core is 8.6 μm,
(b) When the mode field diameter (2×W1) of the core on the upstream side is 8.6 μm and the mode field diameter (2×W2) of the core on the downstream side is 5.0 μm,
(c) When the mode field diameter (2×W1) of the upstream core is 5.0 μm and the mode field diameter (2×W2) of the downstream core is 5.0 μm.
図5によれば、以下のことが分かる。すなわち、ケ-ス(b)又は(c)のように下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)が小さい値(ここでは、5.0μm)を取る場合には、ケ-ス(a)のように下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)が大きい値(ここでは、8.6μm)を取る場合と比べて、軸ずれ量dに対する接続損失の傾きが大きくなる。つまり、接続損失に対する軸ずれ量dのトレランスが小さくなる。逆に、ケ-ス(a)のように下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)が大きい値(ここでは、8.6μm)を取る場合には、ケ-ス(b)又は(c)のように下流側のコアのモードフィールド径(2×W2)が小さい値(ここでは、5.0μm)を取る場合と比べて、軸ずれ量dに対する接続損失の傾きが小さくなる。つまり、接続損失に対する軸ずれ量dのトレランスが大きくなる。 According to FIG. 5, the following can be understood. That is, when the mode field diameter (2×W2) of the core on the downstream side takes a small value (here, 5.0 μm) as in case (b) or (c), case (a ) in which the mode field diameter (2×W2) of the core on the downstream side takes a large value (here, 8.6 μm), the slope of the splice loss with respect to the axis deviation amount d becomes large. That is, the tolerance of the amount of misalignment d with respect to connection loss is reduced. Conversely, when the mode field diameter (2×W2) of the core on the downstream side takes a large value (here, 8.6 μm) as in case (a), case (b) or ( Compared to the case where the mode field diameter (2×W2) of the core on the downstream side is small (here, 5.0 μm) as in c), the slope of the splice loss with respect to the axis deviation amount d is small. In other words, the tolerance of the amount of misalignment d with respect to connection loss increases.
(マルチコアファイバの効果)
マルチコアファイバのコア間クロストークを小さく抑えるためには、前々節において説明したように、マルチコアファイバの各コアのモードフィールド径を小さくすることが好ましい。一方、マルチコアファイバの各コアと他の光ファイバのコアとの接続損失を小さく抑える、或いは、軸ずれ量のトレランスを大きくするためには、前節において説明したように、マルチコアファイバの各コアのモードフィールド径を大きくすることが好ましい。
(Effect of multi-core fiber)
In order to suppress the inter-core crosstalk of the multi-core fiber, it is preferable to reduce the mode field diameter of each core of the multi-core fiber, as described in the previous sections. On the other hand, in order to suppress the connection loss between each core of the multi-core fiber and the core of another optical fiber, or to increase the tolerance of the amount of misalignment, the mode of each core of the multi-core fiber It is preferable to increase the field diameter.
この相反するともいえる要求に応えるために、本実施形態に係る熱コア拡大後のマルチコアファイバ1においては、各コア11aiについて、端部におけるモードフィールド径を、中間部におけるモードフィールド径よりも大きくする構成を採用している。これにより、(1)端部における各コア11aiのモードフィールド径を小さくすることなく、中間部における各コア11aiのモードフィールド径を小さくすること、或いは、(2)中間部における各コア11aiのモードフィールド径を大きくすることなく、端部における各コア11aiのモードフィールド径を大きくすること、が可能になる。したがって、(1)接続損失の増加、又は、軸ずれ量のトレランスの縮小を抑制しながら、コア間クロストークの減少を図ること、或いは、(2)コア間クロストークの増加を抑制しながら、接続損失の増加、又は、軸ずれ量のトレランスの縮小を図ることが可能になる。さらに、各コア11aiについて、端部を熱コア拡大した後のマルチコアファイバ1においては、端部と中間部との境界において、各コア11aiのモードフィールド径が該コア11aiの軸方向に対して滑らかに変化している。これにより、マルチコアファイバ1の内部の融着接続点において生じ得る損失を免れることが容易となり得る。
In order to meet these contradictory demands, in the
例えば、本実施形態に係る熱コア拡大後のマルチコアファイバ1においては、各コア11aiについて、端部における波長1310nmでのモードフィールド径を8.2μmよりも小さくすることなく、中間部における波長1310nmでのモードフィールド径を8.2μmよりも小さくすることができる。これにより、例えば、ITU-T G.652又はITU-T G.657に従うコアを持つマルチコアファイバやシングルモードファイバなど、波長1310nmでのモードフィールド径が8.2μm以上である光ファイバがマルチコアファイバ1に接続される場合に、接続損失の増加、又は、軸ずれ量のトレランスの縮小を抑制しながら、コア間クロストークの減少を図ることができる。なお、波長1310nmでのモードフィールド径が8.2μmとなるコアは、波長1550nmでのモードフィールド径が9.6μm程度となる。したがって、端部における波長1550nmでのモードフィールド径を9.6μmよりも小さくすることなく、中間部における波長1550nmでのモードフィールド径を9.6μmよりも小さくすることによっても、同様の効果が得られる。この熱コア拡大後のマルチコアファイバ1同士を融着接続する場合においても接続損失の増加、又は、軸ずれ量のトレランスの縮小を抑制しながら、コア間クロストークの減少を図ることができる。
For example, in the
更に、本実施形態に係る熱コア拡大後のマルチコアファイバ1においては、各コア11aiについて、端部における波長1310nmでのモードフィールド径を5.5μm以下にすることなく、中間部における波長1310nmでのモードフィールド径を5.5μm以下にすることができる。これにより、例えば、ITU-T G.652又はITU-T
G.657に従うコアを持つマルチコアファイバやシングルモードファイバなど、波長1310nmでのモードフィールド径が8.2μm以上である光ファイバがマルチコアファイバ1に接続される場合に、接続損失の増加、又は、軸ずれ量のトレランスの縮小を抑制しながら、コア間クロストークを-60dB以下にすることができる(図4参照)。なお、波長1310nmでのモードフィールド径が5.5μmとなるコアは、波長1550nmでのモードフィールド径が6.3μm程度となる。したがって、端部における波長1550nmでのモードフィールド径を6.3μm以下にすることなく、中間部における波長1550nmでのモードフィールド径を6.3μm以下にすることによっても、同様の効果が得られる。
Furthermore, in the
G. When an optical fiber having a mode field diameter of 8.2 μm or more at a wavelength of 1310 nm, such as a multi-core fiber or a single mode fiber conforming to G.657, is connected to the
或いは、本実施形態に係る熱コア拡大後のマルチコアファイバ1においては、各コア11aiについて、中間部における波長1310nmでのモードフィールド径を7μm以上にすることなく、端部における波長1310nmでのモードフィールド径を7μm以上にすることができる。これにより、例えば、ITU-T G.652又はITU-T G.657に従うコアを持つマルチコアファイバやシングルモードファイバなど、波長1310nmでのモードフィールド径が8.2μm以上である光ファイバがマルチコアファイバ1に接続される場合に、コア間クロストークの増加を抑制しながら、接続損失を0.1dB以下にすることができる(図5参照)。なお、波長1310nmでのモードフィールド径が7μmとなるコアは、波長1550nmでのモードフィールド径が7.9μm程度となる。したがって、中間部における波長1550nmでのモードフィールド径を7.9μm以上にすることなく、端部における波長1550nmでのモードフィールド径を7.9μm以上にすることによっても、同様の効果が得られる。この熱コア拡大後のマルチコアファイバ1同士を融着接続する場合においても接続損失の増加、又は、軸ずれ量のトレランスの縮小を抑制しながら、コア間クロストークの減少を図ることができる。
Alternatively, in the
更に、本実施形態に係る熱コア拡大後のマルチコアファイバ1においては、各コア11aiについて、中間部における波長1550nmでのモードフィールド径を8.8μmよりも大きくすることなく、端部における波長1550nmでのモードフィールド径を8.8μmよりも大きくすることができる。これにより、例えばITU-T G.654に従うコアを持つマルチコアファイバやシングルモードファイバなど、波長1550nmでのモードフィールド径が8.8m以上である光ファイバがマルチコアファイバ1に接続される場合に、コア間クロストークの増加を抑制しながら、接続損失の減少、又は、軸ずれ量のトレランスの拡大を図ることができる。この熱コア拡大後のマルチコアファイバ1同士を融着接続する場合においても接続損失の増加、又は、軸ずれ量のトレランスの縮小を抑制しながら、コア間クロストークの減少を図ることができる。
Furthermore, in the
特に、本実施形態に係る熱コア拡大前のマルチコアファイバ1においては、(1)マルチコアファイバ1の中心軸に近い第1コア(例えば、コア11a1)の側面を覆う第1内側クラッド(例えば、内側クラッド12a1)に第2ドーパントが添加されていない構成、又は、(2)第1内側クラッドに第2ドーパントが添加されており、第1内側クラッドにおける第2ドーパントの濃度がマルチコアファイバ1の中心軸から遠い第2コア(例えば、コア11a8)の側面を覆う第2内側クラッド(例えば、内側クラッド12a8)の側面を覆う第2内側クラッドにおける第2ドーパントの濃度よりも低い構成が採用されている。これにより、コアの軸ずれに対するトレランスが小さくなることを抑えながら、第2ドーパントの添加量を削減して製造コストを低下させることができる(第2ドーパントの添加量を削減することができれば、言うまでもなく、第2ドーパントに屈折率変化を抑制あるいは相殺する第3ドーパントの添加量も削減することができる)。例えば、各ドーパントが上記のように添加されていない場合、融着接続時の加熱時間が不十分であると、各コアに添加されたドーパントの熱拡散が不十分になり、その結果、各コアの熱拡大が不十分になる。このため、各ドーパントが上記のように添加されていない場合、コアの軸ずれに対して接続損失が上昇し易いという問題を生じる。これに対して、各ドーパントが上記のように添加されている場合、このような問題が生じ難くなる。すなわち、上述した(1)または(2)の構成を満たすことで、第2コアの接続損失が第1コアの接続損失と同程度に抑制される。また、第2コアの接続損失が上述した(1)または(2)の構成を満たさない場合と比べて低減される。したがって、本実施形態に係るマルチコアファイバ1においては、第1の効果として、第1内側クラッドにおける第2ドーパントの節約によって、第2コアの接続損失の値を第1コアの接続損失の値に近づけることができ、第2コアの接続損失の値を低減させることができる。加えて、第2の効果として、第1内側クラッドにおける第2ドーパントの節約によって、マルチコアファイバ1の製造コストを低減することができる。なお、コアの軸ずれには、マルチコアファイバ1の中心軸を回転軸とするマルチコアファイバ1の回転により回転性軸ずれと、マルチコアファイバ1の端面と平行な方向へのマルチコアファイバの平行移動による平行移動性軸ずれと、が存在する。マルチコアファイバ1は、回転性軸ずれ及び平行移動性軸ずれの両方に対するトレランスを抑制することが可能であるが、特に回転性軸ずれに対するトレランスの抑制に関して顕著な効果を奏する。以下、このような効果が得られる理由等について、より具体的な例に即して説明する。
In particular, in the
〔マルチコアファイバの第1の設計例〕
デ-タセンタ内又はデ-タセンタ間のCバンド通信への適用を想定した、マルチコアファイバ1の第1の設計例について説明する。
[First Design Example of Multicore Fiber]
A first design example of the
まず、各コア11aiについては、マルチコアファイバ1の中間部において、下記の表1に示す光学特性を満たすように設計する。
First, each core 11ai is designed to satisfy the optical characteristics shown in Table 1 below in the intermediate portion of the
上記の表1において、コアΔは、各コア11aiの外側クラッド12cに対する比屈折率差を表す。また、コア半径は、各コア11aiの半径r1を表す。また、MFD@1.31μmは、各コア11aiの波長1310nmにおけるモードフィールド径を表す。また、MFD@1.55μmは、各コア11aiの波長1550nmにおけるモードフィールド径を表す。また、カットオフ波長は、各コア11aiのカットオフ波長を表す。本設計例においては、中間部における各コア11aiの波長1310nmにおけるモードフィールド径を、ITU-T G.652又はITU-T G.657に従うシングルモードファイバのモードフィールド径(8.2μm)よりも小さい、5.5μmとしている点に留意されたい。
In Table 1 above, core Δ represents the relative refractive index difference of each core 11ai with respect to the
各コア11aiが上記の表1を満たすように設計されたマルチコアファイバ1に関して、2コア間クロストークのコア間距離依存性を図7に示し、被覆への吸収損失のクラッド厚依存性を図8に示す。これらは、各コアaiを伝搬する光の波長を1565nm、マルチコアファイバ1の曲げ半径を500mmと仮定した数値計算の結果である。1565nmは、Cバンドで最も長い波長であり、2コア間クロストークと被覆への吸収損失とが最も大きくなる波長と考えられる。
Regarding the
なお、マルチコアファイバ1を光通信伝送路として用いる場合には、全てのコア11a1~11amを同時に励振する場合が多い。この場合、コア11aiは、コア11aiをのぞくm-1個のコアからクロストークを受けることになる。これを合計クロストークと呼ぶと、合計クロストークは、2コア間クロストークよりも大きくなる。このため、この合計クロストークを用いてマルチコアファイバ1の構造を決める必要がある。
When the
ファイバ長2kmあたりの合計クロストークが-30dB以下になるという条件を満たすコア間距離の下限値、及び、ファイバ長2kmあたりの被覆への吸収損失が0.01dB以下になるという条件を満たすクラッド厚の下限値を、図3に示した各コア配置について求めた結果を下記の表2に示す。 The lower limit of the core-to-core distance that satisfies the condition that the total crosstalk per 2 km of fiber length is -30 dB or less, and the clad thickness that satisfies the condition that the absorption loss to the coating per 2 km of fiber length is 0.01 dB or less. Table 2 below shows the results of obtaining the lower limit of for each core arrangement shown in FIG.
上記の表2によれば、以下のことが分かる。すなわち、コア配置が六方最密配置である場合、コア間距離(各コアの中心からそのコアに最も近いコアの中心までの距離)は30.7μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの合計クロストークを-30dB以下に抑えることができる。また、コア配置が正方格子配置であり、コア数mが8未満である場合、コア間距離は30.1μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの合計クロストークを-30dB以下に抑えることができる。また、コア配置が正方格子配置であり、コア数mが8以上である場合、コア間距離は30.3μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの合計クロストークを-30dB以下に抑えることができる。 According to Table 2 above, the following can be understood. That is, when the core arrangement is the hexagonal close-packed arrangement, the inter-core distance (the distance from the center of each core to the center of the core closest to that core) is preferably 30.7 μm or more. As a result, the total crosstalk per 2 km fiber length can be suppressed to -30 dB or less. Moreover, when the core arrangement is a square lattice arrangement and the number of cores m is less than 8, the core-to-core distance is preferably 30.1 μm or more. As a result, the total crosstalk per 2 km fiber length can be suppressed to -30 dB or less. Moreover, when the core arrangement is a square lattice arrangement and the number of cores m is 8 or more, the core-to-core distance is preferably 30.3 μm or more. As a result, the total crosstalk per 2 km fiber length can be suppressed to -30 dB or less.
また、上記の表2によれば、更に以下のことが分かる。すなわち、コア配置が六方最密配置である場合、クラッド厚は24.5μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの被覆への吸収損失を0.01dB以下に抑えることができる。また、コア配置が正方格子配置である場合、クラッド厚は24.5μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの被覆への吸収損失を0.01dB以下に抑えることができる。なお、コアにゲルマニウムが添加された一般的な光ファイバの伝送損失は、1kmあたり0.18~0.30dB程度である。したがって、ファイバ長2kmあたりの0.01dB以下の吸収損失は、伝送損失と比べて無視し得る大きさである。 Moreover, according to the above Table 2, the following can be further understood. That is, when the core arrangement is the hexagonal close-packed arrangement, the clad thickness is preferably 24.5 μm or more. As a result, the absorption loss to the coating per 2 km of fiber length can be suppressed to 0.01 dB or less. Moreover, when the core arrangement is a square lattice arrangement, the clad thickness is preferably 24.5 μm or more. As a result, the absorption loss to the coating per 2 km of fiber length can be suppressed to 0.01 dB or less. It should be noted that the transmission loss of a general optical fiber whose core is doped with germanium is about 0.18 to 0.30 dB per 1 km. Therefore, the absorption loss of 0.01 dB or less per 2 km fiber length is negligible compared to the transmission loss.
図9は、六方最密配置及び正方格子配置のそれぞれについて、コア間距離及びクラッド厚を上記のように設定したときに、収容可能なコア数mをクラッド径の関数として表したグラフである。 FIG. 9 is a graph showing the number of cores m that can be accommodated as a function of the clad diameter when the core-to-core distance and clad thickness are set as described above for each of the hexagonal close-packed arrangement and the square lattice arrangement.
図9によれば、以下のことが分かる。すなわち、コア配置が六方最密配置であり、クラッド径が155.3μmである場合、7コア(m=7)又は12コア(m=12)のマルチコアファイバ1を実現することができる。これらのなかで、12コアのマルチコアファイバ1は、合計クロストークを-30dB以下に抑えると共に、被覆への吸収損失を0.01dB以下に抑えながら、コア数mが最大化されている点で、高密度伝送に適した特に好ましいマルチコアファイバであると言える。また、コア配置が正方格子配置であり、クラッド径が177.5μm未満である場合、4コア(m=4)、6コア(m=6)、8コア(m=8)、又は12コア(m=12)のマルチコアファイバ1を実現することができる。これらのなかで、12コアのマルチコアファイバ1は、合計クロストークを-30dB以下に抑えると共に、被覆への吸収損失を0.01dB以下に抑えながら、コア数mが最大化されている点で、高密度伝送に適した特に好ましいマルチコアファイバであると言える。また、8コアのマルチコアファイバ1は、12コアのマルチコアファイバ1に次いで好ましいマルチコアファイバであると言える。
According to FIG. 9, the following can be understood. That is, when the core arrangement is the hexagonal close-packed arrangement and the clad diameter is 155.3 μm, the
〔マルチコアファイバの第2の設計例〕
デ-タセンタ内又はデ-タセンタ間のOバンド通信への適用を想定した、マルチコアファイバ1の第2の設計例について説明する。
[Second Design Example of Multicore Fiber]
A second design example of the
まず、各コア11aiについては、マルチコアファイバ1の中間部において、下記の表3に示す光学特性を満たすように設計する。
First, each core 11ai is designed to satisfy the optical characteristics shown in Table 3 below in the intermediate portion of the
上記表3に記載のコアΔ、コア半径、MFD@1.31μm、MFD@1.55μm、
及びカットオフ波長の各々は、それぞれ、上記表1に記載のコアΔ、コア半径、MFD@1.31μm、MFD@1.55μm、及びカットオフ波長の各々と同じものを表す。本設計例においては、中間部における各コア11aiの波長1310nmにおけるモードフィールド径を、5.4μmとしている。
Core Δ, Core Radius, MFD @ 1.31 μm, MFD @ 1.55 μm, as described in Table 3 above,
and cutoff wavelength respectively represent the same as each of the core Δ, core radius, MFD @ 1.31 µm, MFD @ 1.55 µm, and cutoff wavelength set forth in Table 1 above. In this design example, the mode field diameter of each core 11ai in the intermediate portion at a wavelength of 1310 nm is 5.4 μm.
各コア11aiが上記の表2を満たすように設計されたマルチコアファイバ1に関して、2コア間クロストークのコア間距離依存性を図10に示し、被覆への吸収損失のクラッド厚依存性を図11に示す。これらは、各コアaiを伝搬する光の波長を1360nm、マルチコアファイバ1の曲げ半径を500mmと仮定した数値計算の結果である。1360nmは、Oバンドで最も長い波長であり、2コア間クロストークと被覆への吸収損失とがOバンドにおいて最も大きくなる波長と考えられる。
Regarding the
また、本設計例においても第1の設計例の場合と同様に、合計クロストークを用いてマルチコアファイバ1の構造を決める必要がある。
Also in this design example, as in the case of the first design example, it is necessary to determine the structure of the
ファイバ長2kmあたりの合計クロストークが-30dB以下になるという条件を満たすコア間距離の下限値、及び、ファイバ長2kmあたりの被覆への吸収損失が0.01dB以下になるという条件を満たすクラッド厚の下限値を、図3及び図12に示した各コア配置について求めた結果を下記の表4に示す。 The lower limit of the core-to-core distance that satisfies the condition that the total crosstalk per 2 km of fiber length is -30 dB or less, and the clad thickness that satisfies the condition that the absorption loss to the coating per 2 km of fiber length is 0.01 dB or less. Table 4 below shows the results of obtaining the lower limit of for each core arrangement shown in FIGS. 3 and 12 .
上述したように、図3の(a)は、コア11a1~11amが六方最密配置されたマルチコアファイバ1の断面図であり、図3の(b)は、コア11a1~11amが正方格子配置されたマルチコアファイバ1の断面図である。
As described above, (a) of FIG. 3 is a cross-sectional view of the
図12は、コア11a1~11amが単リング配置されたマルチコアファイバ1の断面図である。コア11a1~11amが単リング配置されている場合、各コア11aiに隣接する隣接コア数は2である。図12においては、コア数mが12である場合を例示している。mが奇数である6個のコア11a1,11a3,11a5,11a7,11a9,11a11(特許請求の範囲における「第1コア」の一例)の各々は、正六角形の各頂点に対応する位置に配置されており、mが偶数である6個のコア11a2,11a4,11a6,11a8,11a10,11a12(特許請求の範囲における「第2コア」の一例)の各々は、正六角形の各辺の中点に対応する位置に配置されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a
上記の表4によれば、以下のことが分かる。すなわち、コア配置が六方最密配置である場合、コア間距離(各コアの中心からそのコアに最も近いコアの中心までの距離)は25.5μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの合計クロストークを-30dB以下に抑えることができる。また、コア配置が正方格子配置であり、コア数mが8未満である場合、コア間距離は25.0μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの合計クロストークを-30dB以下に抑えることができる。また、コア配置が正方格子配置であり、コア数mが8以上である場合、コア間距離は25.5μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの合計クロストークを-30dB以下に抑えることができる。また、コア配置が単リング配置である場合、コア間距離は24.7μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの合計クロストークを-30dB以下に抑えることができる。 According to Table 4 above, the following can be understood. That is, when the core arrangement is the hexagonal close-packed arrangement, the inter-core distance (the distance from the center of each core to the center of the core closest to that core) is preferably 25.5 μm or more. As a result, the total crosstalk per 2 km fiber length can be suppressed to -30 dB or less. Further, when the core arrangement is a square lattice arrangement and the number of cores m is less than 8, the core-to-core distance is preferably 25.0 μm or more. As a result, the total crosstalk per 2 km fiber length can be suppressed to -30 dB or less. Further, when the core arrangement is a square lattice arrangement and the number of cores m is 8 or more, the core-to-core distance is preferably 25.5 μm or more. As a result, the total crosstalk per 2 km fiber length can be suppressed to -30 dB or less. Moreover, when the core arrangement is a single ring arrangement, the core-to-core distance is preferably 24.7 μm or more. As a result, the total crosstalk per 2 km fiber length can be suppressed to -30 dB or less.
また、上記の表4によれば、更に以下のことが分かる。すなわち、コア配置が六方最密配置である場合、クラッド厚は20.3μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの被覆への吸収損失を0.01dB以下に抑えることができる。また、コア配置が正方格子配置である場合、クラッド厚は20.3μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの被覆への吸収損失を0.01dB以下に抑えることができる。すなわち、コア配置が六方最密配置である場合、クラッド厚は20.3μm以上であることが好ましい。これにより、ファイバ長2kmあたりの被覆への吸収損失を0.01dB以下に抑えることができる。すなわち、コア配置が単リング配置である場合、クラッド厚は20.3μm以上であることが好ましい。なお、コアにゲルマニウムが添加された一般的な光ファイバの伝送損失は、1kmあたり0.18~0.30dB程度である。したがって、ファイバ長2kmあたりの0.01dB以下の吸収損失は、伝送損失と比べて無視し得る大きさである。 Moreover, according to the above Table 4, the following can be further understood. That is, when the core arrangement is the hexagonal close-packed arrangement, the clad thickness is preferably 20.3 μm or more. As a result, the absorption loss to the coating per 2 km of fiber length can be suppressed to 0.01 dB or less. Moreover, when the core arrangement is a square lattice arrangement, the clad thickness is preferably 20.3 μm or more. As a result, the absorption loss to the coating per 2 km of fiber length can be suppressed to 0.01 dB or less. That is, when the core arrangement is the hexagonal close-packed arrangement, the clad thickness is preferably 20.3 μm or more. As a result, the absorption loss to the coating per 2 km of fiber length can be suppressed to 0.01 dB or less. That is, when the core arrangement is the single ring arrangement, the clad thickness is preferably 20.3 μm or more. It should be noted that the transmission loss of a general optical fiber whose core is doped with germanium is about 0.18 to 0.30 dB per 1 km. Therefore, the absorption loss of 0.01 dB or less per 2 km fiber length is negligible compared to the transmission loss.
Oバンド通信への適用を想定したマルチコアファイバ1において、コアの配置が正方格子配置であり、クラッド径が80μmである場合、4コア(m=4)のマルチコアファイバ1を実現することができる(図13の(a)参照)。なお、図13の(a)に示したマルチコアファイバ1において、正方格子の格子点上に配置された4つの11a1~11a4の重心は、外側クラッド12cの中心に対して、図13の(a)における下方向に偏心した状態で配置されている。したがって、コア11a1,11a2は、特許請求の範囲における「第1コア」の一例であり、コア11a3,11a4は、特許請求の範囲における「第2コア」の一例である。
In the
また、Oバンド通信への適用を想定したマルチコアファイバ1において、コアの配置が正方格子配置であり、クラッド径が125μmである場合、12コア(m=12)のマルチコアファイバ1を実現することができる(図13の(b)参照)。
In addition, in the
また、Oバンド通信への適用を想定したマルチコアファイバ1において、コアの配置が六方最密配置であり、クラッド径が125μmである場合、12コア(m=12)のマルチコアファイバ1を実現することができる(図13の(c)参照)。
In addition, in the
また、Oバンド通信への適用を想定したマルチコアファイバ1において、コアの配置が正方格子配置であり、クラッド径が150μmである場合、16コア(m=16)のマルチコアファイバ1を実現することができる(図13の(b)参照)。
Further, in the
なお、本願明細書に記載の80μm、125μm、及び150μmといったクラッド径は、いずれもマルチコアファイバ1の設計時に採用した設計値を意味する。実際に製造されたマルチコアファイバ1のクラッド径は、厳密に上記設計値に一致していなくてもよく、マルチコアファイバ1の製造工程(主に線引き工程)において生じ得る製造交差の範囲内に含まれていればよい。マルチコアファイバ1の製造工程(主に線引き工程)において生じ得る製造交差の範囲の一例としては、上記設計値を基準として±1μmが挙げられる。本願発明の各態様においては、クラッド径が上記設計値を基準として製造交差の範囲内に含まれる場合、そのマルチコアファイバ1のクラッド径は、設計値に略一致していると見做す。
Note that the clad diameters of 80 μm, 125 μm, and 150 μm described in the specification of the present application all mean design values adopted when the
〔実施例1〕
実施例1に係るマルチコアファイバ1として、コア数が12、コア配置が正方格子配置、コア間距離が31μm、コア径が2.5μm、内側クラッド径が9μm、クラッド径が150μm、クラッド厚が26.0μmである、ファイバ長2kmのマルチコアファイバAを製造した。内側クラッドは、マルチコアファイバAの全長に亘って設けた。なお、コア数が12、コア配置が正方格子配置となるマルチコアファイバ1の断面構造については、図3の(b)を参照されたい。
[Example 1]
As the
この際、コア11a1~11a12には、ゲルマニウムを添加した。コア11a1~11a12におけるゲルマニウムの濃度は、10Wt%であった。また、内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4には、フッ素、ゲルマニウム、及びリンを共添加した。ここで、内層のコア11a1~11a4の側面を覆う内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4においては、フッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度を、それぞれ0.1Wt%、0.5Wt%、及び0.3Wt%とした。一方、外層のコア11a5~11a12の側面を覆う内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12においては、フッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度を、内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4よりもそれぞれ高くした。具体的には、フッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度を、それぞれ0.3Wt%、1.0Wt%、及び0.6Wt%とした。内側クラッド12a1~12a4の外側クラッド12cに対する比屈折率差、及び、内側クラッド12b1~12b4の外側クラッド12cに対する比屈折率差は、それぞれ、-0.1%以上+0.1%以下であった。 At this time, germanium was added to the cores 11a1 to 11a12. The concentration of germanium in cores 11a1-11a12 was 10 Wt %. Fluorine, germanium, and phosphorus were co-doped in the inner clads 12a1 to 12a4 and the inner clads 12b1 to 12b4. Here, in the inner clads 12a1 to 12a4 and the inner clads 12b1 to 12b4 covering the side surfaces of the cores 11a1 to 11a4 of the inner layer, the weight percent concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus are respectively 0.1 Wt%, 0.5 Wt%, and 0.3 Wt%. On the other hand, in the inner clads 12a5 to 12a12 and the inner clads 12b5 to 12b12 covering the side surfaces of the cores 11a5 to 11a12 of the outer layer, the weight percent concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus are set to were also raised respectively. Specifically, the weight percent concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus were set to 0.3 Wt%, 1.0 Wt%, and 0.6 Wt%, respectively. The relative refractive index differences of the inner clads 12a1 to 12a4 with respect to the outer clad 12c and the relative refractive index differences of the inner clads 12b1 to 12b4 with respect to the outer clad 12c were respectively -0.1% or more and +0.1% or less.
マルチコアファイバAの光学特性を測定した結果を下記の表5に示す。 The results of measuring the optical properties of the multi-core fiber A are shown in Table 5 below.
マルチコアファイバAにおいて、波長1565nmにおけるファイバ長2kmあたりの2コア間クロストークは、-39dBとなった。また、マルチコアファイバAにおいて、波長1565nmにおけるファイバ長2kmあたりの合計クロストークは、-35dBとなった。すなわち、クロストークが十分に小さいマルチコアファイバが得られた。 In the multi-core fiber A, the crosstalk between two cores per 2 km fiber length at a wavelength of 1565 nm was -39 dB. Also, in the multi-core fiber A, the total crosstalk per 2 km fiber length at a wavelength of 1565 nm was −35 dB. That is, a multi-core fiber with sufficiently small crosstalk was obtained.
次に、比較例に係るマルチコアファイバとして、内層のコア11a1~11a4の側面を覆う内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4におけるフッ素、ゲルマニウム、及びリンの濃度を除き、実施例1に係るマルチコアファイバAと同様に構成されたマルチコアファイバA’を製造した。比較例に係るマルチコアファイバA’においては、内層のコア11a1~11a4の側面を覆う内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4におけるフッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度を、外層のコア11a5~11a12の側面を覆う内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12と同様、それぞれ0.3Wt%、1.0Wt%、及び0.6Wt%とした。 Next, as a multicore fiber according to a comparative example, the multicore according to Example 1 except for the concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus in the inner clads 12a1 to 12a4 and inner clads 12b1 to 12b4 covering the side surfaces of the inner cores 11a1 to 11a4 A multicore fiber A' constructed similarly to fiber A was fabricated. In the multi-core fiber A′ according to the comparative example, the weight percent concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus in the inner clads 12a1 to 12a4 and the inner clads 12b1 to 12b4 covering the side surfaces of the inner cores 11a1 to 11a4 are Similar to the inner clads 12a5 to 12a12 and the inner clads 12b5 to 12b12 covering the side surfaces of 11a12, they are 0.3 Wt%, 1.0 Wt%, and 0.6 Wt%, respectively.
比較例に係る2つのマルチコアファイバA’を融着接続し、一方のマルチコアファイバA’を、中心軸を回転軸として微小回転させた場合に生じる接続損失、及び、実施例1に係る2つのマルチコアファイバAを融着接続し、一方のマルチコアファイバAを、中心軸を回転軸として微小回転させた場合に生じる接続損失について、図14を参照して検討する。図14において、(a)は、比較例に係る2つのマルチコアファイバA’を融着接続した場合に生じる接続損失の回転角依存性を示すグラフであり、(b)は、実施例1に係る2つのマルチコアファイバAを融着接続した場合に生じる接続損失の回転角依存性を示すグラフである。 Splice loss generated when two multi-core fibers A′ according to the comparative example are fusion-spliced and one multi-core fiber A′ is slightly rotated around the central axis as the rotation axis, and two multi-cores according to Example 1 The splicing loss that occurs when the fiber A is fusion spliced and one multi-core fiber A is slightly rotated around the central axis will be examined with reference to FIG. In FIG. 14, (a) is a graph showing the rotation angle dependence of the splicing loss that occurs when two multi-core fibers A′ according to the comparative example are fusion spliced, and (b) is a graph according to the first embodiment. 5 is a graph showing rotation angle dependence of splicing loss that occurs when two multi-core fibers A are fusion-spliced.
図14の(a)によれば、比較例に係るマルチコアファイバA’においては、外層のコア11a5~11a12の接続損失が内層のコア11a1~11a4の接続損失と比べて大きくなっていることが分かる。これに対して、図14の(b)によれば、実施例1に係るマルチコアファイバAにおいては、外層のコア11a5~11a12の接続損失が内層のコア11a1~11a4の接続損失と同程度に抑制されていることが分かる。また、外層のコア11a5~11a12の接続損失が比較例と比べて低減されていることが分かる。 According to FIG. 14(a), in the multi-core fiber A′ according to the comparative example, the connection loss of the outer layer cores 11a5 to 11a12 is larger than the connection loss of the inner layer cores 11a1 to 11a4. . On the other hand, according to FIG. 14(b), in the multi-core fiber A according to Example 1, the connection loss of the outer layer cores 11a5 to 11a12 is suppressed to the same extent as the connection loss of the inner layer cores 11a1 to 11a4. It can be seen that Also, it can be seen that the connection loss of the outer layer cores 11a5 to 11a12 is reduced compared to the comparative example.
このような現象が生じる理由は、以下のとおりである。すなわち、中心軸を回転軸としてマルチコアファイバA,A’を微小回転させたときに生じる各コア11aiの軸ずれ量は、マルチコアファイバA,A’の中心軸からコア11aiまでの距離riとマルチコアファイバA,A’の回転角θとの積ri×θに概ね一致する。したがって、マルチコアファイバA,A’の中心軸に近い内層のコア11a1~11a4の軸ずれ量は、マルチコアファイバA,A’の中心軸から遠い外層のコア11a5~11a12の軸ずれ量よりも小さくなる。 The reason why such a phenomenon occurs is as follows. That is, the amount of axis deviation of each core 11ai generated when the multi-core fibers A and A' are slightly rotated with the central axis as the rotation axis is the distance ri from the central axis of the multi-core fibers A and A' to the core 11ai and the multi-core fiber It roughly matches the product ri×θ of the rotation angle θ of A and A′. Therefore, the amount of axial misalignment of the inner layer cores 11a1 to 11a4 near the central axis of the multi-core fibers A and A' is smaller than the amount of axial misalignment of the outer layer cores 11a5 to 11a12 far from the central axis of the multi-core fibers A and A'. .
このため、比較例に係るマルチコアファイバA’のように、内層のコア11a1~11a4の側面を覆う内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4における各ドーパントの濃度を、外層のコア11a5~11a12の側面を覆う内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12におけるドーパントの各ドーパントの濃度と同一にすると、外層のコア11a5~11a12の接続損失が内層のコア11a1~11a4の接続損失と比べて大きくなる。これに対して、実施例1に係るマルチコアファイバAのように、内層のコア11a1~11a4の側面を覆う内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4におけるドーパントの濃度を、外層のコア11a5~11a12の側面を覆う内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12におけるドーパントの各ドーパントの濃度よりも小さくすると、外層のコア11a5~11a12の接続損失が内層のコア11a1~11a4の接続損失と同程度に抑制される。また、外層のコア11a5~11a12の接続損失が比較例と比べて低減される。 Therefore, as in the multi-core fiber A' according to the comparative example, the concentration of each dopant in the inner clads 12a1 to 12a4 and the inner clads 12b1 to 12b4 covering the side surfaces of the inner cores 11a1 to 11a4 is changed from that of the outer cores 11a5 to 11a12. If the concentrations of the dopants in the inner clads 12a5 to 12a12 and the inner clads 12b5 to 12b12 covering the side surfaces are the same, the connection loss of the outer layer cores 11a5 to 11a12 becomes larger than the connection loss of the inner layer cores 11a1 to 11a4. . On the other hand, like the multi-core fiber A according to Example 1, the dopant concentration in the inner clads 12a1 to 12a4 and inner clads 12b1 to 12b4 covering the side surfaces of the inner cores 11a1 to 11a4 is When the concentration of each dopant in the inner clads 12a5 to 12a12 and the inner clads 12b5 to 12b12 covering the side surfaces of the cores 12a5 to 12b12 is lower than the concentration of each dopant, the connection loss of the outer layer cores 11a5 to 11a12 becomes almost the same as the connection loss of the inner layer cores 11a1 to 11a4. Suppressed. Also, the connection loss of the cores 11a5 to 11a12 of the outer layer is reduced compared to the comparative example.
したがって、実施例1に係るマルチコアファイバAにおいては、第1の効果として、第1内側クラッドにおける第2ドーパントの節約によって、外層のコアの接続損失の値を内層のコアの接続損失の値に近づけることができ、外層のコアの接続損失の値を低減させることができる。加えて、第2の効果として、第1内側クラッドにおける第2ドーパントの節約によって、マルチコアファイバAの製造コストを低減することができる。全コアの接続損失が均一化し易いくなるため、全コアの伝送後のOSNRを均一化するという観点からも好ましい。 Therefore, in the multi-core fiber A according to Example 1, the first effect is that the value of the connection loss of the core in the outer layer is brought closer to the value of the connection loss of the core in the inner layer by saving the second dopant in the first inner clad. It is possible to reduce the splice loss value of the core of the outer layer. In addition, as a second effect, the manufacturing cost of the multi-core fiber A can be reduced by saving the second dopant in the first inner cladding. Since the connection loss of all the cores can be easily made uniform, this is also preferable from the viewpoint of making the OSNR after transmission of all the cores uniform.
〔実施例1の変形例〕
実施例1に係るマルチコアファイバAと同様、コア数が12、コア配置が正方格子配置、コア間距離が31μm、コア径が2.5μm、内側クラッド径が9μm、クラッド径が150μm、クラッド厚が26.0μmである、全長2kmのマルチコアファイバXを製造した。ただし、マルチコアファイバXにおいては、内側クラッドを設けなかった。なお、内部クラッドを設けたうえで、内部クラッドに対するドーパントの添加を省略してもよい。
[Modification of Embodiment 1]
As in the multi-core fiber A according to Example 1, the number of cores is 12, the core arrangement is a square lattice arrangement, the core-to-core distance is 31 μm, the core diameter is 2.5 μm, the inner clad diameter is 9 μm, the clad diameter is 150 μm, and the clad thickness is A multi-core fiber X with a total length of 2 km, which is 26.0 μm, was manufactured. However, in the multi-core fiber X, no inner clad was provided. Note that addition of the dopant to the inner clad may be omitted after providing the inner clad.
次に、実施例1に係るマルチコアファイバAから、長さ5cmのマルチコアファイバA1、及び、長さ5cmのマルチコアファイバA2を切り出した。そして、マルチコアファイバXの一端にマルチコアファイバA1を融着接続する共に、マルチコアファイバXの他端にマルチコアファイバA2を融着接続することによって、マルチコアファイバYを製造した。マルチコアファイバYは、本実施形態に係る加熱前のマルチコアファイバ1(図1参照)の一実施例である。 Next, from the multi-core fiber A according to Example 1, a multi-core fiber A1 with a length of 5 cm and a multi-core fiber A2 with a length of 5 cm were cut. Then, the multi-core fiber A1 was fusion-spliced to one end of the multi-core fiber X, and the multi-core fiber A2 was fusion-spliced to the other end of the multi-core fiber X, thereby manufacturing the multi-core fiber Y. The multi-core fiber Y is an example of the multi-core fiber 1 (see FIG. 1) before heating according to this embodiment.
マルチコアファイバYは、マルチコアファイバA1により構成される5cmの区間I1、マルチコアファイバA2により構成される5cmの区間I2、及び、マルチコアファイバXにより構成される2kmの区間I3により構成される。マルチコアファイバYでは、マルチコアファイバXの内側クラッドが設けられておらず、マルチコアファイバXの少なくとも一部においてドーパントが添加されていないため、製造コストを更に抑えることができる。また、マルチコアファイバXの全体にわたってドーパントが添加されていない場合は、製造コストをより一層抑えることができるのでさらに好ましい。また、さらなる効果として、接続損失およびコア間クロストーク低減の両方の効果も得られる。 The multi-core fiber Y is composed of a 5-cm section I1 composed of the multi-core fiber A1, a 5-cm section I2 composed of the multi-core fiber A2, and a 2-km section I3 composed of the multi-core fiber X. In the multi-core fiber Y, the inner cladding of the multi-core fiber X is not provided, and at least part of the multi-core fiber X is not doped with a dopant, so that the manufacturing cost can be further reduced. Further, if the dopant is not added to the entire multi-core fiber X, the manufacturing cost can be further reduced, which is more preferable. Moreover, as a further effect, both effects of connection loss and inter-core crosstalk reduction can be obtained.
〔実施例2〕
実施例2に係るマルチコアファイバ1として、コア数が7、コア配置が六方最密配置、コア間距離が31μm、クラッド径が125μm、クラッド厚が36.5μmである、ファイバ長2kmのマルチコアファイバBを製造した。内側クラッドは、マルチコアファイバBの全長に亘って設けた。なお、コア数が7、コア配置が六方最密配置となるマルチコアファイバ1の断面構造については、図3の(a)を参照されたい。
[Example 2]
As the
この際、コア11a1~11a12には、ゲルマニウムを添加した。コア11a1~11a12におけるゲルマニウムの濃度は、10Wt%であった。マルチコアファイバ1の中心軸を通る内側クラッド12a1及び内側クラッド12b1には、ドーパントを添加しなかった。それ以外の内側クラッド12a2~12a7及び内側クラッド12b2~12b7には、フッ素、ゲルマニウム、及びリンを共添加した。内側クラッド12a2~12a7及び内側クラッド12b2~12b7におけるフッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度は、それぞれ0.3Wt%、1.0Wt%、及び0.6Wt%であった。なお、内側クラッド12a1~12a7の外側クラッド12cに対する比屈折率差、及び、内側クラッド12b1~12b7の外側クラッド12cに対する比屈折率差は、それぞれ、-0.1%以上+0.1%以下であった。
At this time, germanium was added to the cores 11a1 to 11a12. The concentration of germanium in cores 11a1-11a12 was 10 Wt %. No dopant was added to the inner clad 12a1 and inner clad 12b1 passing through the central axis of the
実施例2に係るマルチコアファイバBの光学特性を測定したところ、実施例1に係るマルチコアファイバAと同様の結果が得られた。また、実施例2に係るマルチコアファイバBの2コア間クロストーク及び合計クロストークを測定したところ、実施例1に係るマルチコアファイバAと同様の結果が得られた。 When the optical properties of the multi-core fiber B according to Example 2 were measured, results similar to those of the multi-core fiber A according to Example 1 were obtained. Moreover, when the crosstalk between two cores and the total crosstalk of the multicore fiber B according to Example 2 were measured, the same results as those of the multicore fiber A according to Example 1 were obtained.
実施例1に係る2つのマルチコアファイバBを融着接続し、一方のマルチコアファイバBを、中心軸を回転軸として微小回転させた場合に生じる接続損失について、図15を参照して説明する。図15において、(a)は、短時間(具体的には、2秒間)の加熱(具体的には、アーク放電)により実施例1に係る2つのマルチコアファイバBを融着接続した場合に生じる接続損失の回転角依存性を示すグラフであり、(b)は、長時間(具体的には、100秒間)の加熱(具体的には、アーク放電)により実施例1に係る2つのマルチコアファイバBを融着接続した場合に生じる接続損失の回転角依存性を示すグラフである。 The splicing loss that occurs when two multicore fibers B according to Example 1 are fusion spliced and one of the multicore fibers B is slightly rotated about its central axis will be described with reference to FIG. In FIG. 15, (a) occurs when two multi-core fibers B according to Example 1 are fusion-spliced by heating (specifically, arc discharge) for a short time (specifically, 2 seconds). 5 is a graph showing the rotation angle dependence of splice loss, and (b) shows two multicore fibers according to Example 1 that are heated (specifically, arc discharge) for a long time (specifically, 100 seconds). 4 is a graph showing rotation angle dependence of splice loss that occurs when B is fusion spliced.
図15の(a)に示したグラフと図15の(b)に示したグラフとを比較すると、以下のことが分かる。すなわち、マルチコアファイバBの中心を通るコア11a1の接続損失は、回転角に依らず概ね一定の値を取る。このため、コア11a1の側面を覆う内側クラッド12a1及び内側クラッド12b1に熱拡散促進ドーパントが添加されていなくても、加熱時間の不足により回転性軸ずれに対するトレランスが小さくなるという問題を生じ難い。一方、その他のコア11a2~11a7の接続損失は、回転角に応じた値を取る。このため、その他のコア11a2~11a7の側面を覆う内側クラッド12a2~12a7及び内側クラッド12b2~12b7に熱拡散促進ドーパントが添加されていないと、加熱時間の不足により回転性軸ずれに対するトレランスが小さくなるという問題を生じ易い。 Comparing the graph shown in FIG. 15(a) with the graph shown in FIG. 15(b) reveals the following. That is, the connection loss of the core 11a1 passing through the center of the multi-core fiber B takes a substantially constant value regardless of the rotation angle. Therefore, even if the inner cladding 12a1 and the inner cladding 12b1 covering the side surface of the core 11a1 are not added with a thermal diffusion promoting dopant, the problem of reduced tolerance to rotational axis misalignment due to insufficient heating time is unlikely to occur. On the other hand, the connection losses of the other cores 11a2-11a7 take values according to the rotation angles. Therefore, if the heat diffusion promoting dopant is not added to the inner clads 12a2 to 12a7 and the inner clads 12b2 to 12b7 that cover the side surfaces of the other cores 11a2 to 11a7, the tolerance to rotational misalignment is reduced due to insufficient heating time. problem is likely to occur.
次に、実施例1に係るマルチコアファイバBを、モードフィード径が8.6μmであるITU-T.G657A1に準拠したシングルモードファイバと同様のコアを有するマルチコアファイバCに融着接続し、マルチコアファイバB又はマルチコアファイバCを、中心軸を回転軸として微小回転させた場合に生じる接続損失について、図16を参照して説明する。図16において、(a)は、短時間(具体的には、2秒間)の加熱(具体的には、アーク放電)によりマルチコアファイバB,Cを融着接続した場合に生じる接続損失の回転角依存性を示すグラフであり、(b)は、長時間(具体的には、100秒間)の加熱(具体的には、アーク放電)によりマルチコアファイバB,Cを融着接続した場合に生じる接続損失の回転角依存性を示すグラフである。 Next, the multi-core fiber B according to Example 1 was subjected to ITU-T. FIG. 16 shows the splicing loss that occurs when the multi-core fiber C having the same core as the single-mode fiber conforming to G657A1 is fusion-spliced and the multi-core fiber B or the multi-core fiber C is slightly rotated around the central axis. will be described with reference to In FIG. 16, (a) is the rotation angle of the splicing loss that occurs when the multi-core fibers B and C are fusion-spliced by heating (specifically, arc discharge) for a short time (specifically, 2 seconds). FIG. 10B is a graph showing the dependence, and (b) is a connection that occurs when the multi-core fibers B and C are fusion spliced by heating (specifically, arc discharge) for a long time (specifically, 100 seconds). 4 is a graph showing rotation angle dependence of loss.
図16の(a)に示したグラフと図16の(b)に示したグラフとを比較すると、以下のことが分かる。すなわち、マルチコアファイバBの中心を通るコア11a1の接続損失は、回転角に依らず概ね一定の値を取る。このため、コア11a1の側面を覆う内側クラッド12a1及び内側クラッド12b1に熱拡散促進ドーパントが添加されていなくても、加熱時間の不足により回転性軸ずれに対するトレランスが小さくなるという問題を生じ難い。一方、その他のコア11a2~11a7の接続損失は、回転角に応じた値を取る。このため、その他のコア11a2~11a7の側面を覆う内側クラッド12a2~12a7及び内側クラッド12b2~12b7に熱拡散促進ドーパントが添加されていないと、加熱時間の不足により回転性軸ずれに対するトレランスが小さくなるという問題を生じ易い。 Comparing the graph shown in FIG. 16(a) with the graph shown in FIG. 16(b) reveals the following. That is, the connection loss of the core 11a1 passing through the center of the multi-core fiber B takes a substantially constant value regardless of the rotation angle. Therefore, even if the inner cladding 12a1 and the inner cladding 12b1 covering the side surface of the core 11a1 are not added with a thermal diffusion promoting dopant, the problem of reduced tolerance to rotational axis misalignment due to insufficient heating time is unlikely to occur. On the other hand, the connection losses of the other cores 11a2-11a7 take values according to the rotation angles. Therefore, if the heat diffusion promoting dopant is not added to the inner clads 12a2 to 12a7 and the inner clads 12b2 to 12b7 that cover the side surfaces of the other cores 11a2 to 11a7, the tolerance to rotational misalignment is reduced due to insufficient heating time. problem is likely to occur.
以上のことから、実施例1に係るマルチコアファイバBにおいては、マルチコアファイバBの中心軸を通るコア11a1の側面を覆う内側クラッド12a1及び内側クラッド12b1には、熱拡散促進ドーパントを添加せず、その他のコア11a2~11a7の側面を覆う内側クラッド12a2~12a7及び内側クラッド12b2~12b7には、熱拡散促進ドーパントを添加する構成を採用している。これにより、加熱時間の不足により回転性軸ずれに対するトレランスが小さくなることを抑えながら、添加するドーパントを節約してマルチコアファイバBの製造コストを抑えるという効果が得られている。 From the above, in the multi-core fiber B according to Example 1, the inner clad 12a1 and the inner clad 12b1 covering the side surface of the core 11a1 passing through the central axis of the multi-core fiber B are not doped with the heat diffusion promoting dopant, and the other Inner clads 12a2 to 12a7 and inner clads 12b2 to 12b7 covering the side surfaces of the cores 11a2 to 11a7 are doped with a thermal diffusion promoting dopant. As a result, it is possible to reduce the manufacturing cost of the multi-core fiber B by saving the amount of dopants to be added while suppressing the reduction of the tolerance to rotational axis deviation due to insufficient heating time.
〔実施例2の変形例〕
実施例2に係るマルチコアファイバBと同様、コア数が7、コア配置が六方最密配置、コア間距離が31μm、クラッド径が125μm、クラッド厚が36.5μmである、ファイバ長2kmのマルチコアファイバZを製造した。ただし、マルチコアファイバZにおいては、内側クラッドを設けなかった。なお、内部クラッドを設けたうえで、内部クラッドに対するドーパントの添加を省略してもよい。
[Modification of Embodiment 2]
Like the multicore fiber B according to Example 2, the multicore fiber has 7 cores, a hexagonal close-packed core arrangement, a core-to-core distance of 31 μm, a clad diameter of 125 μm, and a clad thickness of 36.5 μm, and has a fiber length of 2 km. I made Z. However, in the multicore fiber Z, no inner cladding was provided. Note that addition of the dopant to the inner clad may be omitted after providing the inner clad.
次に、実施例2に係るマルチコアファイバBから、長さ5cmのマルチコアファイバB1、及び、長さ5cmのマルチコアファイバB2を切り出した。そして、マルチコアファイバZの一端にマルチコアファイバB1を融着接続する共に、マルチコアファイバZの他端にマルチコアファイバB2を融着接続することによって、マルチコアファイバVを製造した。マルチコアファイバVは、本実施形態に係る加熱前のマルチコアファイバ1(図1参照)の一実施例である。 Next, from the multi-core fiber B according to Example 2, a multi-core fiber B1 with a length of 5 cm and a multi-core fiber B2 with a length of 5 cm were cut. A multi-core fiber V was manufactured by fusion-splicing a multi-core fiber B1 to one end of the multi-core fiber Z and fusion-splicing a multi-core fiber B2 to the other end of the multi-core fiber Z. The multi-core fiber V is an example of the multi-core fiber 1 (see FIG. 1) before heating according to this embodiment.
マルチコアファイバVは、マルチコアファイバB1により構成される5cmの区間I1、マルチコアファイバB2により構成される5cmの区間I2、及び、マルチコアファイバZにより構成される2kmの区間I3により構成される。マルチコアファイバVでは、マルチコアファイバZの内側クラッドが設けられておらず、ドーパントが添加されていないため、製造コストを更に抑えることができる。また、さらなる効果として、接続損失およびコア間クロストーク低減の両方の効果も得られる。 The multi-core fiber V is composed of a 5-cm section I1 composed of the multi-core fiber B1, a 5-cm section I2 composed of the multi-core fiber B2, and a 2-km section I3 composed of the multi-core fiber Z. FIG. Since the multi-core fiber V does not have the inner cladding of the multi-core fiber Z and is not doped with a dopant, the manufacturing cost can be further reduced. Moreover, as a further effect, both effects of connection loss and inter-core crosstalk reduction can be obtained.
〔実施例3〕
実施例3に係るマルチコアファイバ1として、コア数が12、コア配置が正方格子配置、コア間距離が26.0μm、コア径が2.5μm、内側クラッド径が8.8μm、クラッド径が125μm、クラッド厚が21.5μmである、ファイバ長2kmのマルチコアファイバAを製造した。内側クラッドは、マルチコアファイバDの全長に亘って設けた。なお、コア数が12、コア配置が正方格子配置となるマルチコアファイバ1の断面構造については、図3の(b)を参照されたい。
[Example 3]
As the
この際、コア11a1~11a12には、ゲルマニウムを添加した。コア11a1~11a12におけるゲルマニウムの濃度は、10Wt%であった。また、内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4には、フッ素、ゲルマニウム、及びリンを共添加した。ここで、内層のコア11a1~11a4の側面を覆う内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4においては、フッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度を、それぞれ0.3Wt%、1.0Wt%、及び0.6Wt%とした。一方、外層のコア11a5~11a12の側面を覆う内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12においては、フッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度を、内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4よりもそれぞれ高くした。具体的には、フッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度を、それぞれ1.2Wt%、2.8Wt%、及び1.0Wt%とした。内側クラッド12a1~12a4の外側クラッド12cに対する比屈折率差、及び、内側クラッド12b1~12b4の外側クラッド12cに対する比屈折率差は、それぞれ、-0.1%以上+0.1%以下であった。このように構成された実施例3に係るマルチコアファイバ1の屈折率分布を図17に示す。なお、図17においては、コア11a1、内側クラッド12a1を用いてマルチコアファイバ1の屈折率分布を示している。
At this time, germanium was added to the cores 11a1 to 11a12. The concentration of germanium in cores 11a1-11a12 was 10 Wt %. Fluorine, germanium, and phosphorus were co-doped in the inner clads 12a1 to 12a4 and the inner clads 12b1 to 12b4. Here, in the inner clads 12a1 to 12a4 and the inner clads 12b1 to 12b4 covering the side surfaces of the cores 11a1 to 11a4 of the inner layer, the weight percent concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus are respectively 0.3 Wt%, 1.0 Wt%, and 0.6 Wt%. On the other hand, in the inner clads 12a5 to 12a12 and the inner clads 12b5 to 12b12 covering the side surfaces of the cores 11a5 to 11a12 of the outer layer, the weight percent concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus are set to were also raised respectively. Specifically, the weight percent concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus were set to 1.2 Wt%, 2.8 Wt%, and 1.0 Wt%, respectively. The relative refractive index differences of the inner clads 12a1 to 12a4 with respect to the outer clad 12c and the relative refractive index differences of the inner clads 12b1 to 12b4 with respect to the outer clad 12c were respectively -0.1% or more and +0.1% or less. FIG. 17 shows the refractive index profile of the
マルチコアファイバDの光学特性を測定した結果を下記の表6に示す。 The results of measuring the optical properties of the multi-core fiber D are shown in Table 6 below.
マルチコアファイバDにおいて、波長1360nmにおけるファイバ長2kmあたりの2コア間クロストークは、-41dBとなった。また、マルチコアファイバDにおいて、波長1360nmにおけるファイバ長2kmあたりの合計クロストークは、-35dBとなった。すなわち、クロストークが十分に小さいマルチコアファイバが得られた。 In the multi-core fiber D, the crosstalk between two cores per fiber length of 2 km at a wavelength of 1360 nm was -41 dB. Also, in the multi-core fiber D, the total crosstalk per 2 km fiber length at a wavelength of 1360 nm was -35 dB. That is, a multi-core fiber with sufficiently small crosstalk was obtained.
実施例3に係る2つのマルチコアファイバDを融着接続し、一方のマルチコアファイバDを、中心軸を回転軸として微小回転させた場合に生じる接続損失について、図18を参照して説明する。図18において、(a)は、短時間(具体的には、2秒間)の加熱(具体的には、アーク放電)により実施例1に係る2つのマルチコアファイバDを融着接続した場合に生じる接続損失の回転角依存性を示すグラフであり、(b)は、長時間(具体的には、80秒間)の加熱(具体的には、アーク放電)により実施例3に係る2つのマルチコアファイバDを融着接続した場合に生じる接続損失の回転角依存性を示すグラフである。 The splice loss that occurs when two multicore fibers D according to Example 3 are fusion-spliced and one of the multicore fibers D is slightly rotated about its central axis will be described with reference to FIG. In FIG. 18, (a) occurs when two multi-core fibers D according to Example 1 are fusion-spliced by heating (specifically, arc discharge) for a short time (specifically, 2 seconds). 3 is a graph showing the rotation angle dependence of splice loss, and (b) shows two multicore fibers according to Example 3 by heating (specifically, arc discharge) for a long time (specifically, 80 seconds). 4 is a graph showing rotation angle dependence of splice loss that occurs when D is fusion spliced.
図18の(a)に示したグラフと図18の(b)に示したグラフとを比較すると、以下のことが分かる。すなわち、短時間の加熱により融着接続された2つのマルチコアファイバDにおいては、マルチコアファイバDの外側コアであるコア11a6の接続損失が、マルチコアファイバDの内側コアであるコア11a1の接続損失を大きく上回った(図18の(a)参照)。一方、長時間の加熱に融着接続された2つのマルチコアファイバDにおいては、マルチコアファイバDの外側コアであるコア11a6の接続損失が、マルチコアファイバDの内側コアであるコア11a1の接続損失を上回ってはいるものの、コア11a1及びコア11a6の接続損失が抑制されることが分かった(図18の(b)参照)。 Comparing the graph shown in FIG. 18(a) with the graph shown in FIG. 18(b) reveals the following. That is, in the two multi-core fibers D fusion-spliced by heating for a short time, the connection loss of the core 11a6, which is the outer core of the multi-core fiber D, is larger than the connection loss of the core 11a1, which is the inner core of the multi-core fiber D. exceeded (see FIG. 18(a)). On the other hand, in the two multicore fibers D fusion-spliced by heating for a long time, the connection loss of the core 11a6, which is the outer core of the multicore fiber D, exceeds the connection loss of the core 11a1, which is the inner core of the multicore fiber D. However, it was found that the connection loss of the cores 11a1 and 11a6 was suppressed (see FIG. 18(b)).
この結合損失の抑制は、長時間の加熱により内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4に添加されていたドーパントがより広範囲に拡散し、その結果として、融着接続された2つのマルチコアファイバDのコア11a1~11a12のモードフィールド径が拡大しているためと考えられる。 This suppression of coupling loss is caused by the long-time heating causing the dopants added to the inner claddings 12a1 to 12a4 and the inner claddings 12b1 to 12b4 to diffuse more widely, resulting in the fusion splicing of the two multicore fibers D. This is probably because the mode field diameters of the cores 11a1 to 11a12 of .
〔実施例3の第1の変形例〕
図17に示すように、実施例3に係るマルチコアファイバ1においては、例えば、内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4の、外側クラッド12cに対する比屈折率差は、それぞれ、-0.1%以上+0.1%以下であった。しかし、本発明の一態様において、特許請求の範囲に記載の第1内側クラッドの一例である内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4の、外側クラッド12cに対する比屈折率差は、それぞれ、-0.1%未満であってもよい。ここで、内側クラッド12a1の、外側クラッド12cに対する比屈折率差が-0.1%未満とは、(1)外側クラッド12cの屈折率が、内側クラッド12a1の屈折率より大きく、かつ、(2)内側クラッド12a1と外側クラッド12cと比屈折率差の絶対値が0.1%よりも大きいことを意味する。なお、本願明細書においては、「AのBに対する比屈折率差が-0.1%未満」と記載した場合、(1)Bの屈折率がAの屈折率より大きく、かつ、(2)AとBと比屈折率差の絶対値が0.1%よりも大きいことを意味する。
[First Modification of Embodiment 3]
As shown in FIG. 17, in the
また、本発明の一態様において、特許請求の範囲に記載の第2内側クラッドの一例である内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12の、外側クラッド12cに対する比屈折率差は、それぞれ、-0.1%未満であってもよいし、特許請求の範囲に記載の第1内側クラッド及び第2内側クラッドの一例である内側クラッド12a1~12a12及び内側クラッド12b1~12b12の、外側クラッド12cに対する比屈折率差は、それぞれ、-0.1%未満であってもよい。 In one aspect of the present invention, the relative refractive index differences of the inner clads 12a5 to 12a12 and the inner clads 12b5 to 12b12, which are examples of the second inner clad described in the claims, with respect to the outer clad 12c are − It may be less than 0.1%, and the ratio of the inner clads 12a1 to 12a12 and the inner clads 12b1 to 12b12, which are examples of the first inner clad and the second inner clad described in the claims, to the outer clad 12c The refractive index differences may each be less than -0.1%.
図19には、実施例3の第1の変形例に係るマルチコアファイバ1であって、内側クラッド12a1の、外側クラッド12cに対する比屈折率差(Δt)は、-0.1%未満(例えば-0.3%)であるマルチコアファイバ1の屈折率分布を示す。なお、図19においては、コア11a1、内側クラッド12a1を用いてマルチコアファイバ1の屈折率分布を示している。
FIG. 19 shows the
なお、例えば、内側クラッド12a1の屈折率は、第2ドーパントと、第2ドーパントを添加することにより生じる屈折率の変化を抑制あるいは相殺するように屈折率を変化させる第3ドーパントとを共添加し、第2ドーパント及び第3ドーパントの各々のドーパント濃度を調整することによって、所望の値にすることができる。 For example, the refractive index of the inner clad 12a1 is obtained by co-doping the second dopant and the third dopant that changes the refractive index so as to suppress or offset the change in the refractive index caused by the addition of the second dopant. , the second dopant and the third dopant can be adjusted to desired values.
本変形例のマルチコアファイバ1によれば、隣接するコア間(例えばコア11a1とコア11a2との間)におけるクロストークを抑制することができる。したがって、本変形例のマルチコアファイバ1は、(1)実施例3に係るマルチコアファイバ1と同じコア間距離を採用するのであれば、実施例3に係るマルチコアファイバ1と比較してクロストークを抑制することができるし、(2)実施例3に係るマルチコアファイバ1と同じクロストークを実現すればよいのであれば、コア間距離を縮小することにより外側クラッド12cのクラッド径を変化させることなくコア11amの数を増やすことができる。
According to the
本変形例のマルチコアファイバ1においては、2つのマルチコアファイバ1同士を加熱による内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4に添加されていたドーパントの熱拡散の効果が共添加により促進される。したがって、本変形例のマルチコアファイバ1は、より効果的にモードフィールド径の拡大することができ、更に、外側クラッド12cよりも屈折率が低い内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4によってクロストークを抑制する、又は、コア11amの密度を高めることができる。
In the
本変形例のマルチコアファイバ1であって、波長1.31μmでのモードフィールド径が5.4μmであり、且つ、カットオフ波長が1.26μm以下となるマルチコアファイバ1の屈折分布の一例を表7に示す。
Table 7 shows an example of the refractive distribution of the
〔実施例3の第2の変形例〕
また、本発明の一態様において、特許請求の範囲に記載の第1内側クラッドの一例である内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4の外側には、内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4の側面を覆い、且つ、側面が外側クラッド12cにより覆われ、且つ、屈折率が内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4並びに外側クラッド12cより低い第1低屈折率層が設けられていてもよい。なお、この場合にも、内側クラッド12a1~12a4及び内側クラッド12b1~12b4の各々には、第2ドーパントと、第3ドーパントとが共添加されている。
[Second Modification of Embodiment 3]
In one aspect of the present invention, the inner clads 12a1 to 12a4 and the inner clads 12b1 to A first low refractive index layer covering the side surface of 12b4, the side surface being covered by the outer clad 12c, and having a lower refractive index than the inner clads 12a1 to 12a4, the inner clads 12b1 to 12b4, and the outer clad 12c is provided. good too. Also in this case, the second dopant and the third dopant are co-doped in each of the inner clads 12a1 to 12a4 and the inner clads 12b1 to 12b4.
また、本発明の一態様において、特許請求の範囲に記載の第2内側クラッドの一例である内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12の外側には、内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12の側面を覆い、且つ、側面が外側クラッド12cにより覆われ、且つ、屈折率が内側クラッド12a5~12a12及び内側クラッド12b5~12b12より低い第2低屈折率層が設けられていてもよい。また、本発明の一態様は、上述した第1低屈折率層及び第2低屈折率層を備えていてもよい。 In one aspect of the present invention, the inner clads 12a5 to 12a12 and the inner clads 12b5 to A second low refractive index layer covering the side surfaces of 12b12, the side surfaces of which are covered by the outer clad 12c, and having a lower refractive index than the inner clads 12a5-12a12 and the inner clads 12b5-12b12 may be provided. Further, one aspect of the present invention may include the above-described first low refractive index layer and second low refractive index layer.
図20には、実施例3の第2の変形例に係るマルチコアファイバ1であって、内側クラッド12a1と外側クラッド12cとの間に第1低屈折率層13a1が設けられているマルチコアファイバ1の屈折率分布を示す。なお、図20においては、コア11a1、内側クラッド12a1、及び第1低屈折率層13a1を用いてマルチコアファイバ1の屈折率分布を示している。
FIG. 20 shows the
図20に示すように、内側クラッド12a1の外側且つ外側クラッド12cの内側に第1低屈折率層13a1を設けることにより、隣接するコア間(例えばコア11a1とコア11a2との間)におけるクロストークを抑制することができる。内側クラッド12a1の屈折率は、上述したように第2ドーパントと第3ドーパントとを共添加し、第2ドーパント及び第3ドーパントの各々のドーパント濃度を調整することによって、所望の値にすることができる。本変形例では、内側クラッド12a1の外側クラッド12cに対する比屈折率差が-0.1%以上0.1%以下となるように内側クラッド12a1の屈折率を調整する。 As shown in FIG. 20, by providing the first low refractive index layer 13a1 outside the inner clad 12a1 and inside the outer clad 12c, crosstalk between adjacent cores (for example, between cores 11a1 and 11a2) can be reduced. can be suppressed. The refractive index of the inner cladding 12a1 can be set to a desired value by co-doping the second dopant and the third dopant as described above and adjusting the dopant concentration of each of the second dopant and the third dopant. can. In this modification, the refractive index of the inner clad 12a1 is adjusted so that the relative refractive index difference of the inner clad 12a1 with respect to the outer clad 12c is -0.1% or more and 0.1% or less.
第1低屈折率層13a1は、ダウンドーパント(例えば、フッ素)を添加することによって、内側クラッド12a1及び外側クラッド12cの各々に対する比屈折率差(Δt)が-0.1%未満(例えば-0.3%)になるように構成されている。また、第1低屈折率層13a1は、ダウンドーパントを添加する代わりに空孔により構成されていてもよい。 The first low refractive index layer 13a1 has a relative refractive index difference (Δt) of less than -0.1% (eg, -0 .3%). Also, the first low refractive index layer 13a1 may be composed of holes instead of being doped with a down dopant.
本変形例のマルチコアファイバ1は、実施例3の第1の変形例に係るマルチコアファイバ1と同様に、(1)実施例3に係るマルチコアファイバ1と同じコア間距離を採用するのであれば、実施例3に係るマルチコアファイバ1と比較してクロストークを抑制することができるし、(2)実施例3に係るマルチコアファイバ1と同じクロストークを実現すればよいのであれば、コア間距離を縮小することにより外側クラッド12cのクラッド径を変化させることなくコア11amの数を増やすことができる。
The
なお、本変形例のマルチコアファイバ1は、実施例3の第1の変形例に係るマルチコアファイバ1と比較して第1低屈折率層13a1を備えているため、内側クラッド径(半径R2)が小さくなる傾向を有する。例えば、実施例3の第1の変形例に係るマルチコアファイバ1の例では、半径R2がコア半径(半径R1)の3倍以上4倍以下であるのに対し、本変形例のマルチコアファイバ1の例では、半径R2が半径R1の1.5倍以上2倍以下である。そのため、本変形例のマルチコアファイバ1においては、内側クラッド12a1に添加する第2ドーパントの濃度を高めることによって、熱拡散効果を大きくすることが好ましい。
Note that the
例えば、内側クラッド12a1に共添加するフッ素、ゲルマニウム、及びリンの重量パーセント濃度を、それぞれ1.2Wt%、2.8Wt%、及び1.0Wt%とすることによって、内側クラッド12a1の外側クラッド12cに対する比屈折率差を-0.1%以上0.1%以下の範囲内に納めることができる。 For example, by setting the weight percent concentrations of fluorine, germanium, and phosphorus co-doped to the inner clad 12a1 to 1.2 Wt%, 2.8 Wt%, and 1.0 Wt%, respectively, the inner clad 12a1 relative to the outer clad 12c The relative refractive index difference can be kept within the range of -0.1% or more and 0.1% or less.
本変形例のマルチコアファイバ1であって、波長1.31μmでのモードフィールド径が5.4μmであり、且つ、カットオフ波長が1.26μm以下となるマルチコアファイバ1の屈折分布の一例を表8に示す。
Table 8 shows an example of the refractive distribution of the
〔適用例1〕
本実施形態に係るマルチコアファイバ1は、例えば、光コネクタに適用することができる。マルチコアファイバ1を含む光コネクタについて、図21を参照して説明する。図21は、マルチコアファイバ1を含む光コネクタ100の構成を示す模式図である。なお、図21には、光コネクタ100の接続相手となる光コネクタ200の構成も併せて示している。
[Application example 1]
The
光コネクタ100は、コネクタ筐体101と、端部を熱コア拡大した後にコネクタ筐体101の内部に引き込まれたマルチコアファイバ1と、コネクタ筐体101の外部においてマルチコアファイバ1の側面を覆うシース102と、を備えている。光コネクタ200は、コネクタ筐体201と、コネクタ筐体201の内部に引き込まれたマルチコアファイバ2と、コネクタ筐体201の外部においてマルチコアファイバ2の側面を覆うシース202と、を備えている。なお、マルチコアファイバ2は、例えば、ITU-T.G657A1に準拠したシングルモードファイバと同一のコア構造を有するマルチコアファイバ(以下、「標準マルチコアファイバ」と記載する)である。コネクタ筐体101とコネクタ筐体201とを機械的に接続すると、マルチコアファイバ1の端面とマルチコアファイバ2の端面とが突き合せられ、その結果、マルチコアファイバ1の各コアとマルチコアファイバ2の各コアとが光学的に接続される。
The
マルチコアファイバ1の中間部における各コアのモードフィールド径は、マルチコアファイバ1の端部における各コアのモードフィールド径よりも小さくなっている。これにより、マルチコアファイバ1の中間部において生じ得る各種クロストークを小さく抑えることができる。また、マルチコアファイバ1の端部における各コアのモードフィールド径は、マルチコアファイバ2における各コアのモードフィールド径と同程度まで拡大されている。これにより、マルチコアファイバ1とマルチコアファイバ2との接続損失を小さく抑えることができる。
The mode field diameter of each core in the intermediate portion of the
〔適用例2〕
本実施形態に係るマルチコアファイバ1は、例えば、ファンイン/ファンアウトデバイスに適用することができる。マルチコアファイバ1を含むファンイン/ファンアウトデバイスについて、図22を参照して説明する。図22の(a)は、マルチコアファイバ1を含む、ファイババンドル型のファンイン/ファンアウトデバイス300Aの構成を示す模式図である。図22の(b)は、マルチコアファイバ1を含む、平面光導波路型のファンイン/ファンアウトデバイス300Bを示す模式図である。
[Application example 2]
The
ファイババンドル型のファンイン/ファンアウトデバイス300Aは、図22の(a)に示すように、マルチコアファイバ1と、複数のシングルコアファイバ21~22と、屈折率整合樹脂体301(又はキャピラリ)とを備えている。シングルコアファイバ21~22の個数は、マルチコアファイバ1のコア数と同数、又は、それ以下である。シングルコアファイバ21~22は、それぞれ、マルチコアファイバ1のコアに接続されている。屈折率整合樹脂体301は、マルチコアファイバ1の端部及びシングルコアファイバ21~22の端部を包み込み、マルチコアファイバ1とシングルコアファイバ21~22とを一体化している。なお、シングルコアファイバ21~22は、例えば、ITU-T.G657A1に準拠したシングルモードファイバである。
A fiber bundle type fan-in/fan-out
ファンイン/ファンアウトデバイス300Aにおいては、マルチコアファイバ1の中間部における各コアのモードフィールド径が、各シングルコアファイバ21~22におけるコアのモードフィールド径よりも小さくなっている。これにより、マルチコアファイバ1の中間部において生じ得る各種クロストークを小さく抑えることができる。
In the fan-in/fan-out
また、ファンイン/ファンアウトデバイス300Aにおいては、マルチコアファイバ1の端部における各コアのモードフィールド径が、各シングルコアファイバ21~22におけるコアのモードフィールド径と同程度まで拡大されている。これにより、マルチコアファイバ1とシングルコアファイバ21~22との接続損失を小さく抑えることができる。
Further, in the fan-in/fan-out
平面光導波路型のファンイン/ファンアウトデバイス300Bは、図22の(b)に示すように、マルチコアファイバ1と、複数のシングルコアファイバ21~22と、平面光導波路302と、を備えている。シングルコアファイバ21~22の個数は、マルチコアファイバ1のコア数と同数、又は、それ以下である。マルチコアファイバ1は、平面光導波路302の一方の端面に接続されている。シングルコアファイバ21~22は、それぞれ、平面光導波路302の他方の端面に接続されている。平面光導波路3には、マルチコアファイバ1の各コアと各シングルコアファイバ21~22のコアと繋ぐコアが形成されている。なお、マルチコアファイバ21~22は、例えば、ITU-T.G657A1に準拠したシングルモードファイバである。平面光導波路302は、筐体に収容されることなく、外部に露出している。
A planar optical waveguide type fan-in/fan-out
ファンイン/ファンアウトデバイス300Bにおいては、マルチコアファイバ1の中間部における各コアのモードフィールド径が、平面光導波路3における各コアのモードフィールド径、及び、各シングルコアファイバ21~22におけるコアのモードフィールド径よりも小さくなっている。これにより、マルチコアファイバ1の中間部において生じ得る各種クロストークを小さく抑えることができる。
In the fan-in/fan-out
また、ファンイン/ファンアウトデバイス300Bにおいては、マルチコアファイバ1の端部における各コアのモードフィールド径が、平面光導波路3における各コアのモードフィールド径、及び、各シングルコアファイバ21~22におけるコアのモードフィールド径と同程度まで拡大されている。これにより、平面光導波路3を介したマルチコアファイバ1とシングルコアファイバ21~22との接続損失を小さく抑えることができる。
Further, in the fan-in/fan-out
〔変形例〕
本実施形態に係る熱コア拡大前のマルチコアファイバ1においては、一方の端部を含む区間I1及び他方の端部を含む区間I2の両方に内側クラッド12a1~12am,12b1~12bmを設ける構成を採用しているが、これに限定されない。すなわち、一方の端部を含む区間I1にのみ内側クラッド12a1~12amを設ける構成を採用してもよいし、他方の端部を含む区間I2にのみ内側クラッド12a1~12amを設ける構成を採用してもよい。
[Modification]
In the
また、本実施形態に係る熱コア拡大前のマルチコアファイバ1においては、全てのコア11a1~11amに対して内側クラッド12a1~12am,12b1~12bmを設ける構成を採用しているが、これに限定されない。すなわち、コア11a1~11amのうち、一部のコアに対してのみ内側クラッド12a1~12am,12b1~12bmを設ける構成を採用してもよい。
In addition, in the
同様に、本実施形態に係る熱コア拡大後のマルチコアファイバ1においては、両方の端部において各コアaiのモードフィールド径を拡大する構成を採用しているが、これに限定されない。すなわち、一方の端部のみにおいて各コアaiのモードフィールド径を拡大する構成を採用してもよいし、他方の端部のみにおいて各コアaiのモードフィールド径を拡大する構成を採用してもよい。
Similarly, in the
また、本実施形態に係る熱コア拡大前のマルチコアファイバ1においては、全てのコア11a1~11amの端部において熱コア拡大を図る構成を採用しているが、これに限定されない。すなわち、コア11a1~11amのうち、一部のコアの端部においてのみ熱コア拡大を図る構成を採用してもよい。
In addition, in the
〔更なる変形例〕
本実施形態においては、コアにアップドーパントを添加することによって、コアの屈折率をクラッドの屈折率よりも高くした光ファイバについて説明したが、本発明の適用範囲は、これに限定されない。すなわち、本発明は、クラッドにダウンドーパント(例えば、フッ素)を添加することによって、クラッドの屈折率をコアの屈折率よりも低くしたマルチコアファイバ(以下、「純石英マルチコアファイバ」と記載する)に対しても適用することが可能である。
[Further modification]
In this embodiment, an optical fiber in which the refractive index of the core is made higher than that of the clad by doping the core with an up-dopant has been described, but the scope of application of the present invention is not limited to this. That is, the present invention provides a multi-core fiber (hereinafter referred to as "pure silica multi-core fiber") in which the refractive index of the clad is made lower than that of the core by doping the clad with a down-dopant (for example, fluorine). It can also be applied to
例えば、純石英マルチコアファイバの端部を加熱すると、クラッドに添加されたダウンドーパントがコアに熱拡散する。これにより、コアとクラッドとの屈折率差が小さくなり、その結果、端部におけるモードフィールド径が拡大する。したがって、本実施形態に係る熱コア拡大後のマルチコアファイバ1は、純石英マルチコアファイバの端部を加熱することによっても実現することができる。
For example, when the end of a pure silica multi-core fiber is heated, the down dopant added to the clad thermally diffuses into the core. This reduces the difference in refractive index between the core and the clad, resulting in an increase in the mode field diameter at the edge. Therefore, the
また、熱コア拡大前の純石英マルチコアファイバに対して、以下のようにドーパントを添加すれば、クラッドに添加されたダウンドーパントのコアへの拡散速度を上げることができる。したがって、端部において所定のモードフィールド径を有する純石英マルチコアファイバを、短時間の加熱で得ることができる。 Further, by adding dopants to the pure silica multi-core fiber before expanding the thermal core as follows, the diffusion speed of the down dopant added to the clad to the core can be increased. Therefore, a pure silica multi-core fiber having a predetermined mode field diameter at the end can be obtained by heating for a short period of time.
コア:ドーパントを添加しない。 Core: no dopant added.
内側クラッド:ダウンドーパント(第1ドーパント)、熱拡散促進ドーパント(第2ドーパント)、及び屈折率調整用ドーパント(第3ドーパント)を添加する。 Inner cladding: A down dopant (first dopant), a thermal diffusion promoting dopant (second dopant), and a refractive index adjusting dopant (third dopant) are added.
外側クラッド:ダウンドーパント(第1ドーパント)を添加する。 Outer cladding: Add down dopant (first dopant).
ここで、熱拡散促進ドーパントとは、クラッド(内側クラッド及び外側クラッド)に添加されたダウンドーパントである第1ドーパントのコアへの拡散を促進するドーパントである。また、屈折率調整用ドーパントとは、内側クラッドに添加された熱拡散促進ドーパントである第2ドーパントによる屈折率変化を抑制あるいは相殺するためのドーパントである。第2ドーパントがアップドーパントである場合、ダウンドーパントが屈折率調整用ドーパントとして選択される。逆に、第2ドーパントがダウンドーパントである場合、アップドーパントが屈折率調整用ドーパントして選択される。熱拡散促進ドーパント、アップドーパント、及びダウンドーパントの例については、上述したとおりである。 Here, the thermal diffusion promoting dopant is a dopant that promotes diffusion of the first dopant, which is a down dopant added to the clad (inner clad and outer clad), to the core. The refractive index adjusting dopant is a dopant for suppressing or canceling the refractive index change caused by the second dopant, which is a thermal diffusion promoting dopant added to the inner clad. If the second dopant is an updopant, a downdopant is selected as the refractive index adjusting dopant. Conversely, if the second dopant is a downdopant, an updopant is selected as the refractive index adjusting dopant. Examples of thermal diffusion promoting dopants, updopants, and downdopants are described above.
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態、変形例、又は実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態、変形例、又は実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, modifications, or examples, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and is disclosed in different embodiments, modifications, or examples. Forms obtained by appropriately combining the technical means described above are also included in the technical scope of the present invention.
1 マルチコアファイバ
11a1~11am コア
12 クラッド
12a1~12am 内側クラッド
12b1~12bm 内側クラッド
12c 外側クラッド
100 光コネクタ
300A,300B ファンイン/ファンアウトデバイス
1 multicore fiber 11a1-
Claims (19)
当該マルチコアファイバは、一方の端部を含む第1区間と、他方の端部を含む第2区間と、を含み、
当該マルチコアファイバの中心軸から上記第1コアまでの距離は、当該マルチコアファイバの中心軸から上記第2コアまでの距離よりも小さく、
上記クラッドは、少なくとも上記第1区間及び上記第2区間の一方又は両方において、上記第1コアの側面を覆う第1内側クラッドと、上記第2コアの側面を覆う第2内側クラッドと、を含み、
上記第1コア及び上記第2コアには、アップドーパントである第1ドーパントが少なくとも添加されており、
上記第2内側クラッドには、上記第1ドーパントの熱拡散を促進する第2ドーパントが少なくとも添加されており、
(1)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されていないか、又は、(2)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されており、上記第1内側クラッドにおける第2ドーパントの濃度は、上記第2内側クラッドにおける上記第2ドーパントの濃度よりも低い、
ことを特徴とするマルチコアファイバ。 A multi-core fiber comprising a plurality of cores including a first core and a second core , and a clad covering side surfaces of each of the plurality of cores,
The multi-core fiber includes a first section including one end and a second section including the other end,
the distance from the central axis of the multi-core fiber to the first core is smaller than the distance from the central axis of the multi-core fiber to the second core,
The clad includes a first inner clad that covers the side surface of the first core and a second inner clad that covers the side surface of the second core in at least one or both of the first section and the second section. ,
At least a first dopant, which is an up-dopant, is added to the first core and the second core,
At least a second dopant that promotes thermal diffusion of the first dopant is added to the second inner cladding,
(1) the first inner cladding is not doped with the second dopant, or (2) the first inner cladding is doped with the second dopant, and the first inner cladding is is lower than the concentration of the second dopant in the second inner cladding.
A multi-core fiber characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチコアファイバ。 The arrangement of the plurality of cores is a hexagonal close-packed arrangement,
The multi-core fiber according to claim 1, characterized in that:
上記第1コアは、当該マルチコアファイバの中心軸を通る1個のコアであり、
上記第2コアは、当該マルチコアファイバの中心軸を取り囲むように等間隔配置された6個のコアの何れかである、
ことを特徴とする請求項2に記載のマルチコアファイバ。 The number of the plurality of cores is 7,
The first core is a single core passing through the central axis of the multicore fiber,
The second core is any one of six cores arranged at equal intervals so as to surround the central axis of the multicore fiber,
3. The multi-core fiber according to claim 2, characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載のマルチコアファイバ。 The arrangement of the plurality of cores is a square lattice arrangement,
The multi-core fiber according to claim 1, characterized in that:
上記第1コアは、内層を構成する4個のコアの何れかであり、
上記第2コアは、外層を構成する8個のコアの何れかである、
ことを特徴とする請求項4に記載のマルチコアファイバ。 The number of the plurality of cores is 12,
The first core is any one of the four cores forming the inner layer,
The second core is any one of the eight cores that make up the outer layer,
5. The multi-core fiber according to claim 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項1、2及び4の何れか1項に記載のマルチコアファイバ。 The cladding has a diameter of 150 μm or less,
The multicore fiber according to any one of claims 1 , 2 and 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項6に記載のマルチコアファイバ。 The cladding has a diameter of 125 μm or less,
7. The multicore fiber according to claim 6, characterized by:
上記複数のコアの個数が16である、
ことを特徴とする請求項4に記載のマルチコアファイバ。 The cladding has a diameter of 150 μm or less,
The number of the plurality of cores is 16,
5. The multi-core fiber according to claim 4, characterized in that:
ことを特徴とする請求項7に記載のマルチコアファイバ。 The number of the plurality of cores is 12,
8. The multi-core fiber according to claim 7, characterized by:
上記複数のコアの個数が4である、
ことを特徴とする請求項7に記載のマルチコアファイバ。 The cladding has a diameter of 80 μm or less,
The number of the plurality of cores is 4,
8. The multi-core fiber according to claim 7, characterized by:
ことを特徴とする請求項1~10の何れか1項に記載のマルチコアファイバ。 The first inner cladding is not doped with the second dopant,
The multi-core fiber according to any one of claims 1 to 10, characterized by:
ことを特徴とする請求項1~10の何れか1項に記載のマルチコアファイバ。 The first inner cladding is doped with the second dopant, and the concentration of the second dopant in the first inner cladding is lower than the concentration of the second dopant in the second inner cladding.
The multi-core fiber according to any one of claims 1 to 10, characterized by:
上記第1内側クラッド及び上記第2内側クラッドの少なくとも何れか一方には、上記第2ドーパントを添加することにより生じる屈折率の変化を抑制するように屈折率を変化させる第3ドーパントが更に添加されている、
ことを特徴とする請求項12に記載のマルチコアファイバ。 The cladding further includes an outer cladding covering side surfaces of the first inner cladding and side surfaces of the second inner cladding and having a higher refractive index than the first inner cladding and the second inner cladding;
At least one of the first inner cladding and the second inner cladding is further doped with a third dopant that changes the refractive index so as to suppress the change in refractive index caused by the addition of the second dopant. ing,
13. The multi-core fiber according to claim 12, characterized by:
上記第1内側クラッド及び上記第2内側クラッドの少なくとも何れか一方には、上記第2ドーパントを添加することにより生じる屈折率の変化を抑制するように屈折率を変化させる第3ドーパントが更に添加されており、
(1)上記第1内側クラッドに上記第3ドーパントが添加されている場合、上記第1内側クラッドの側面を覆い、且つ、側面を上記外側クラッドにより覆われ、且つ、屈折率が上記第1内側クラッド及び上記外側クラッドより低い第1低屈折率層を更に備え、
(2)上記第2内側クラッドに上記第3ドーパントが添加されている場合、上記第2内側クラッドの側面を覆い、且つ、側面を上記外側クラッドにより覆われ、且つ、屈折率が上記第2内側クラッド及び上記外側クラッドより低い第2低屈折率層を更に備え、
(3)上記第1内側クラッド及び上記第2内側クラッドに上記第3ドーパントが添加されている場合、上記第1内側クラッドの側面を覆い、且つ、側面を上記外側クラッドに覆われ、且つ、屈折率が上記第1内側クラッド及び上記外側クラッドより低い第1低屈折率層と、上記第2内側クラッドの側面を覆い、且つ、側面を上記外側クラッドに覆われ、且つ、屈折率が上記第2内側クラッド及び上記外側クラッドより低い第2低屈折率層と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項12に記載のマルチコアファイバ。 The cladding further includes an outer cladding that includes the first inner cladding and the second inner cladding;
At least one of the first inner cladding and the second inner cladding is further doped with a third dopant that changes the refractive index so as to suppress the change in refractive index caused by the addition of the second dopant. and
(1) When the third dopant is added to the first inner cladding, the side surface of the first inner cladding is covered, the side surface is covered with the outer cladding, and the refractive index is further comprising a first low refractive index layer lower than the clad and the outer clad;
(2) When the third dopant is added to the second inner cladding, the side surface of the second inner cladding is covered, the side surface is covered with the outer cladding, and the refractive index is further comprising a second low refractive index layer lower than the clad and the outer clad;
(3) When the third dopant is added to the first inner clad and the second inner clad, the side surface of the first inner clad is covered, the side surface is covered with the outer clad, and the a first low refractive index layer having a lower index than the first inner clad and the outer clad; and a side surface of the second inner clad covered with the outer clad and having a refractive index of the second a second low refractive index layer lower than the inner cladding and the outer cladding;
13. The multi-core fiber according to claim 12, characterized by:
ことを特徴とする請求項1~14の何れか1項に記載のマルチコアファイバ。 The second dopant is added in one or both of the first section and the second section, and is not added in at least a part of the third section other than the first section and the second section.
The multi-core fiber according to any one of claims 1 to 14, characterized by:
当該マルチコアファイバは、一方の端部を含む第1区間と、他方の端部を含む第2区間と、を含み、
当該マルチコアファイバの中心軸から上記第1コアまでの距離は、当該マルチコアファイバの中心軸から上記第2コアまでの距離よりも小さく、
上記クラッドは、少なくとも上記第1区間及び上記第2区間の一方又は両方において、上記第1コアの側面を覆う第1内側クラッドと、上記第2コアの側面を覆う第2内側クラッドと、を含み、
上記第1コア及び上記第2コアには、ドーパントが添加されておらず、もしくは、ダウンドーパントが添加されており、
上記クラッドには、ダウンドーパントである第1ドーパントが少なくとも添加されており、
上記第2内側クラッドには、上記第1ドーパントの熱拡散を促進する第2ドーパントが少なくとも添加されており、
(1)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されていないか、又は、(2)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されており、上記第1内側クラッドにおける第2ドーパントの濃度は、上記第2内側クラッドにおける上記第2ドーパントの濃度よりも低い、
ことを特徴とするマルチコアファイバ。 A multi-core fiber comprising a plurality of cores including a first core and a second core , and a clad covering side surfaces of each of the plurality of cores,
The multi-core fiber includes a first section including one end and a second section including the other end,
the distance from the central axis of the multi-core fiber to the first core is smaller than the distance from the central axis of the multi-core fiber to the second core,
The clad includes a first inner clad that covers the side surface of the first core and a second inner clad that covers the side surface of the second core in at least one or both of the first section and the second section. ,
A dopant is not added to the first core and the second core , or a down dopant is added to the first core and the second core,
At least a first dopant, which is a down dopant, is added to the clad,
At least a second dopant that promotes thermal diffusion of the first dopant is added to the second inner cladding,
(1) the first inner cladding is not doped with the second dopant, or (2) the first inner cladding is doped with the second dopant, and the first inner cladding is is lower than the concentration of the second dopant in the second inner cladding.
A multi-core fiber characterized by:
当該マルチコアファイバは、一方の端部を含む第1区間と、他方の端部を含む第2区間と、を含み、
当該マルチコアファイバの中心軸から上記第1コアまでの距離は、当該マルチコアファイバの中心軸から上記第2コアまでの距離よりも小さく、
上記クラッドは、少なくとも上記第1区間及び上記第2区間の一方又は両方において、上記第1コアの側面を覆う第1内側クラッドと、上記第2コアの側面を覆う第2内側クラッドと、を含み、
上記第1コア及び上記第2コアには、アップドーパントである第1ドーパントが少なくとも添加されており、
上記第2内側クラッドには、上記第1ドーパントの熱拡散を促進する第2ドーパントが少なくとも添加されており、
(1)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されていないか、又は、(2)上記第1内側クラッドには、上記第2ドーパントが添加されており、上記第1内側クラッドにおける第2ドーパントの濃度は、上記第2内側クラッドにおける上記第2ドーパントの濃度よりも低く、
当該マルチコアファイバの上記一方の端部又は両方の端部において、上記第2コアのモードフィールド径は、上記第1コアのモードフィールド径よりも大きい、
ことを特徴とするマルチコアファイバ。 A multi-core fiber comprising a plurality of cores including a first core and a second core , and a clad covering side surfaces of each of the plurality of cores ,
The multi-core fiber includes a first section including one end and a second section including the other end,
the distance from the central axis of the multi-core fiber to the first core is smaller than the distance from the central axis of the multi-core fiber to the second core,
The clad includes a first inner clad that covers the side surface of the first core and a second inner clad that covers the side surface of the second core in at least one or both of the first section and the second section. ,
At least a first dopant, which is an up-dopant, is added to the first core and the second core,
At least a second dopant that promotes thermal diffusion of the first dopant is added to the second inner cladding,
(1) the first inner cladding is not doped with the second dopant, or (2) the first inner cladding is doped with the second dopant, and the first inner cladding is the concentration of the second dopant in is lower than the concentration of the second dopant in the second inner cladding;
the mode field diameter of the second core is larger than the mode field diameter of the first core at one or both ends of the multi-core fiber;
A multi-core fiber characterized by:
ことを特徴とする光コネクタ。 A multi-core fiber comprising the multi-core fiber according to any one of claims 1 to 17,
An optical connector characterized by:
ことを特徴とするファンイン/ファンアウトデバイス。 A multi-core fiber comprising the multi-core fiber according to any one of claims 1 to 17,
A fan-in/fan-out device characterized by:
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