JP5468711B2 - マルチコアファイバ - Google Patents

Description

本発明は、クロストークを抑制しつつも、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができるマルチコアファイバに関する。

現在、一般に普及している光ファイバ通信システムに用いられる光ファイバは、１本のコアの外周がクラッドにより囲まれた構造をしており、このコア内を光信号が伝搬することで情報が伝送される。そして、近年、光ファイバ通信システムの普及に伴い、伝送される情報量が飛躍的に増大している。このような伝送される情報量の増大に伴い、光ファイバ通信システムにおいては、数十本から数百本といった多数の光ファイバが用いられることで、大容量の長距離光通信が行われている。

こうした光ファイバ通信システムにおける光ファイバの数を低減させるため、複数のコアの外周が１つのクラッドにより囲まれたマルチコアファイバを用いて、それぞれのコアを伝搬する光により、複数の信号を伝送させることが知られている。

下記非特許文献１には、このようなマルチコアファイバが記載されている。しかし、非特許文献１においても指摘されているように、マルチコアファイバにおいては、それぞれのコアを伝播する光信号同士のクロストークが生じ、それぞれのコアを伝播する光信号にノイズが重畳する場合がある。このようなクロストークを低減するため、下記非特許文献２には、いわゆるトレンチ型のマルチコアファイバが記載されている。トレンチ型のマルチコアファイバは、それぞれのコアが、クラッドと同等或いは僅かに異なる屈折率を有する第１クラッドで囲まれ、更に第１クラッドが、第１クラッドやクラッドよりも更に低い屈折率を有する第２クラッドで囲まれ、そして、それぞれの第２クラッドが、クラッドで囲まれる構造とされる。それぞれのコアと第１クラッドと第２クラッドとをコア要素として、それぞれのコア要素を屈折率の観点から見る場合に、第２クラッドがトレンチ状になるため、当該マルチコアファイバはトレンチ型とされる。このようなトレンチ型のマルチコアファイバによれば、コアを伝播する光は、コアにより強く閉じ込められる。従って、それぞれのコアを伝播する光は、それぞれのコア要素の外に漏れることが抑制され、コア間のクロストークを低減することができる。

また、下記非特許文献３には、中心に１つのコアが配置され、その周りが６つのコアで囲まれる六方細密配置の場合に、中心に配置されるコアのクロストーク特性が劣化する可能性があることが記載されている。

Ｍａｓａｎｏｒｉ ＫＯＳＨＩＢＡ "Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ ｍｕｌｔｉ−ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒｓ： ｐｒｏｐｏｓａｌ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ" ＩＥＩＣＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， Ｖｏｌ.６， Ｎｏ．２， ９８−１０３ Ｋａｔｓｕｈｉｒｏ ＴＡＫＥＮＡＧＡ "Ａ Ｌａｒｇｅ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ａｒｅａ Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ Ｏｐｔｉｍｉｓｅｄ Ｃｌａｄｄｉｎｇ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ" ＥＣＯＣ２０１１， Ｍｏ．１． ＬｅＣｅｒｖｉｎ． ２ Ｊｏｕｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌｕｍｅ： ３０， Ｉｓｓｕｅ： ４， Ｐａｇｅ（ｓ）： ４８６−４９２ "Ｈｉｇｈ Ｃａｐａｃｉｔｙ Ｓｐａｃｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ＤＷＤＭ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ Ｕｓｉｎｇ Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ"

しかし、トレンチ型のマルチコアファイバでは、複数のコアで囲まれる特定のコア要素において、複数のコア要素による高次モードの閉じ込めの影響が大きいために、カットオフ波長が長くなる傾向があり、当該特定のコアの通信品質が悪化し易いという指摘がある。例えば、中心に１つのコアを配置して、このコアを囲むように６つのコアを配置する、１−６配置と呼ばれるコアの配置をすることで、コアを六方細密配置すると、中心のコアのカットオフ波長が長くなる傾向がある。この傾向は、外周側のコアの中心間距離（コア間距離）を小さくすると顕著になるので、トレンチ型のマルチコアファイバでは、特定のコアを囲む複数のコアのコア間距離を小さくするのが困難であった。このように、トレンチ型のマルチコアファイバにおいては、コアを六方細密配置して、特定のコアが複数のコアで囲まれる構造とされる場合、所定の径のクラッドに配置できるコアの数に制約があった。

そこで、本発明は、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制しつつも、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができるマルチコアファイバを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。特定の外径のクラッドに少しでも多くのコアを配置しようとする場合、互いに隣り合うコアの中心を結ぶ線により正三角形が形成されるように、コアを六方細密配置することが、限られたクラッドの断面積を有効に活用する観点から好ましいと考えられていた。しかし、上述のように、複数のコアで周りを囲まれる特定のコアは、カットオフ波長が長くなる傾向がある。そこで、本発明者らは、さらに鋭意検討を重ねて、本発明をするに至った。

すなわち本発明のマルチコアファイバは、コアと、前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外周面を囲む第２クラッドと、を有する６個以上のコア要素と、それぞれの前記コア要素を囲むクラッドと、を備え、前記コアの屈折率をｎ_１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ_２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ_３とし、前記クラッドの屈折率をｎ_４とする場合、
ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３
ｎ_１＞ｎ_４
ｎ_３＜ｎ_４
の全てを満たし、それぞれの前記コア要素は、互いに隣り合う前記コアの中心間距離が等間隔で、それぞれの前記コアの中心が環状に配列するように、配置されることを特徴とするものである。

上述のように、トレンチ型のマルチコアファイバにおいては、中心にコア要素が配置される場合、このコア要素を囲む複数のコア要素により、中心に配置されるコアのカットオフ波長が長くなってしまう。従って、外周側の複数のコア間距離を然程小さくすることができない。そこで、本発明者らの検討の結果、敢えてコアを六方細密配置せずに、特定のコアが複数のコアで囲まれない構造として、コア間距離を小さくすることにより、却ってコアの数を多くすることができるという結論が見出された。また、例えばコアが六方細密配置される場合、１−６配置される７つのコアよりも多くのコアを配置しようとすると、６つのコアよりも更に外周側にコアを配置しなくてはならず、この最外周に配置されるコアに合わせてクラッドの外径を設定する必要があり、クラッドの外径が大きくなりすぎる場合がある。それに対して、本発明によれば、コアの数を１つ増やす毎に、それぞれのコアの中心が位置する環状の形状を大きくすれば良いので、コアを増やす毎にクラッドの外径を細かく設定することができる。別言すれば、クラッドの外径に合った数のコアを配置することができる。しかも、それぞれのコア要素がトレンチ型の屈折率分布を有するため、互いに隣り合うコアのクロストークを抑制することができる。こうして、本発明によれば、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制しつつも、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができるのである。

また、上記非特許文献３に記載のようにコアが六方細密配置される場合において、互いに隣接するコア同士のクロストークが−５０ｄＢとすると、隣接するコアが６つとなる中心に配置されるコアは、実効的なクロストークが−４２ｄＢとなり、外周側に配置されるコアは、隣接するコアが３つのため、実効的なクロストークが−４５ｄＢとなる。このようにコア毎でクロストークに差が生じる。しかし、本発明のマルチコアファイバのようにコアを環状に配置することにより、どのコアについても互いに隣り合うコアが２つのみとなる。従って、互いに隣接するコア同士のクロストークが−５０ｄＢとすると、実効的なクロストークが−４７ｄＢとなる。このクロストークは、どのコアでも同じであるため、コアごとにクロストークが異ならなく、全体として通信の均質性を確保することができる。また、本発明のマルチコアファイバは、隣接するコアの数が２つと少ないため、上記のようにコアが六方細密配置される場合と比べて、優れたクロストークとすることができる。

また、前記コアの数をｎとする場合、前記コアは正ｎ角形状に配置されることが好ましい。

それぞれのコアがこのように配置されるということは、それぞれのコアが円環状に配置されると把握することもできる。このようにそれぞれのコアが配置されることで、隣のコアから受ける影響が各コアで同じとなり、それぞれのコアが伝播する光の均質性を保つことができる。

或いは、前記コア要素の数をｎとする場合、ｎは２以上の整数で割りきれる６以上の数であり、それぞれの前記コアはｎを前記整数で割った数の頂点を有する正多角形状に配置されることとしても良い。

さらに、前記コア要素の数が、１２以上の６の倍数とされ、前記コアは、正六角形状に配置されることが好ましい。

マルチコア光ファイバの製造方法としては、スタックアンドドロー法と孔開法が知られている。スタックアンドドロー法は、フォトニッククリスタルファイバの製造にも使われる方法である。この方法では、コアとなる領域を含む円柱状のガラスロッドを六方細密格子状に組み合わせることでコアを配置する。そして組み合わされたこれらのコアとなるガラスロッドをガラス管内に挿入し、中実化することによりマルチコアファイバ用の母材を得て、この母材を線引きすることでマルチコアファイバを得ることが出来る。スタックアンドドロー法では、中心コアの周囲に６つのコアが六角形状に配置された７コア型マルチコアファイバや７コア型の外周にさらに１２個のコアが六角形状に配置された１９コア型マルチコアファイバを容易に作成することが出来る。たとえば、スタックアンドドロー法において、中心部に配置されるコアとなるガラスロッドの代わりにコアを有しないガラスロッドを用い、その周囲にコアを有する１２個のガラスロッドを配置すると、六角形状に１２個のコアが配置された環状配置のマルチコアファイバを実現することが出来る。コア要素の数が１８や２４といった、１２より大きい６の倍数である場合にも同様にして製造することができる。従って、コアが正六角形状に配置される場合、既存の方法により、容易にコアの数の多いマルチコアファイバを製造することができる。

一方、孔開法はあらかじめ作っておいたガラス母材に対してドリルなどの方法で穴をあけ、その中にコアとなる領域を含む円柱状のガラスロッドを挿入し、空隙をつぶすことによりマルチコアファイバを実現することができる。孔開法ではガラス母材の任意の位置にコアを配置することが可能であるため、円環状に配置されたコアを実現するに適している。

また、それぞれの前記コアを光が１００ｋｍ伝播する場合におけるクロストークをＸＴ［ｄＢ］とし、それぞれの前記コアの有効コア断面積をＡ_ｅｆｆ［μｍ^２］とし、互いに隣り合う前記コアの中心間距離をΛとする場合に、

を満たすことが好ましい。

このような関係を満たすことにより、コアを伝播する光の歪みを抑制することができ、通信品質をより優れたものにすることができる。

さらに、それぞれの前記コアの有効コア断面積の差が２０μｍ^２以内であることが好ましい。

それぞれのコアの有効断面積の差が２０μｍ^２以内であることにより、それぞれのコアの通信品質を均質にすることができると共に、複数のマルチコアファイバを接続する場合に、接続による光の損失を抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制しつつも、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができるマルチコアファイバが提供される。

本発明の実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図である。 クラッドの直径と、クラッド内に配置することができるコア要素の数との関係を示す図である。 実施形態のマルチコアファイバの変形例１を示す図である。 実施形態のマルチコアファイバの変形例２を示す図である。 実施例１のコアの半径、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差に対する、コアの実効断面積、及び、結合係数、及び、カットオフ波長の分布を示す図である。 実施例１のＡ点、Ｂ点、Ｃ点におけるクラッドの外径とコア要素の数との関係を示す図である。 実施例２のコアの半径、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差に対する、コアの実効断面積、及び、結合係数、及び、カットオフ波長の分布を示す図である。 実施例３のコアの半径、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差に対する、コアの実効断面積、及び、結合係数、及び、カットオフ波長の分布を示す図である。 実施例４のコアの半径、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差に対する、コアの実効断面積、及び、結合係数、及び、カットオフ波長の分布を示す図である。 実施例５のコアの半径、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差に対する、コアの実効断面積、及び、結合係数、及び、カットオフ波長の分布を示す図である。 実施例６のコアの半径、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差に対する、コアの実効断面積、及び、結合係数、及び、カットオフ波長の分布を示す図である。 実施例７のコアの半径、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差に対する、コアの実効断面積、及び、結合係数、及び、カットオフ波長の分布を示す図である。 実施例３〜７について、Ａ点〜Ｄ点におけるクラッドの外径とコアの数との関係を示す図である。 実施例８のコアの半径、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差に対する、コアの実効断面積、及び、結合係数、及び、カットオフ波長の分布を示す図である。 実施例８のＡ点〜Ｄ点におけるクラッドの外径とコアの数との関係を示す図である。 実施例１〜８について、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆの平方根とコア間距離Λの自乗との比と、クロストークとの関係について示す図である。

以下、本発明に係るマルチコアファイバの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、理解の容易のため、ぞれぞれの図に記載のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係るマルチコアファイバの様子を示す図であり、具体的には、図１（Ａ）は、マルチコアファイバの長手方向に垂直な断面における構造を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のマルチコアファイバ１のＢ−Ｂ線における屈折率分布の様子を模式的に示す図である。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数のコア要素１０と、それぞれのコア要素１０全体を包囲すると共にそれぞれのコア要素１０の間を埋めて、それぞれのコア要素１０の外周面を隙間なく囲むクラッド２０と、クラッド２０の外周面を被覆する内側保護層３１と、内側保護層３１の外周面を被覆する外側保護層３２と、を備える。

それぞれのコア要素１０は、コア１１と、コア１１の外周面を隙間なく囲む第１クラッド１２と、第１クラッド１２の外周面を隙間なく囲む第２クラッド１３と、を有している。また、それぞれのコア要素１０は、それぞれのコア間距離Λが互いに等しく、それぞれのコア１１の中心がコア１１の数と同じ数の頂点を有する正多角形状に配列するように配置されている。すなわちコア１１，１２の数をｎとする場合、それぞれのコア１１，１２は正ｎ角形状に配置されている。なお、コア１１が配置される正多角形の中心は、クラッド２０の軸と一致している。それぞれのコア１１，１２がこのように配置されるということは、それぞれのコア１１，１２が、中心がクラッド２０の軸に一致した円環状に配置されていると把握することもできる。このため、クラッド２０の中心にコア要素は配置されておらず、複数のコア要素により囲まれるコア要素は存在しない。本実施形態においては、それぞれのコア１１の直径が互いに等しくされ、それぞれの第１クラッド１２の外径が互いに等しくされ、それぞれの第２クラッド１３の外径が互いに等しくされている。従って、それぞれの第１クラッド１２の厚さは、互いに等しく、さらに、それぞれの第２クラッド１３の厚さは互いに等しくされている。このコアの直径ｄ_１は、例えば９μｍとされ、第１クラッド１２の外径ｄ_２は、例えば１９μｍとされ、第２クラッド１３の外径ｄ_３は、例えば２７μｍとされ、コア間距離Λは、例えば４０μｍとされる。また、それぞれのコア１１の中心とクラッド２０の外周面との最短距離ＯＣＴは、例えば、４０μｍとされる。また、クラッド２０の直径は、例えば１６０μｍとされる。なお、本実施形態のマルチコアファイバ１においては、図１（Ａ）に示すようにコアの数が全体で６つとされる。

また、それぞれのコア１１の屈折率ｎ_１は互いに等しく、それぞれの第１クラッド１２の屈折率ｎ_２は互いに等しく、それぞれの第２クラッド１３の屈折率ｎ_３は互いに等しくされている。そして、第１クラッド１２の屈折率ｎ_２は、コア１１の屈折率ｎ_１よりも低くされ、第２クラッド１３の屈折率ｎ_３は、第１クラッド１２の屈折率ｎ_２よりも更に低くされている。さらに、クラッド２０の屈折率ｎ_４は、コア１１の屈折率ｎ_１と第２クラッド１３の屈折率ｎ_２との間の屈折率とされている。別言すれば、それぞれの屈折率ｎ_１〜ｎ_４は、
ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３
ｎ_１＞ｎ_４
ｎ_３＜ｎ_４
を全て満たしている。従って、それぞれのコア要素１０を屈折率の観点から見る場合に、それぞれのコア要素１０は、第２クラッド１３が第１クラッド１２及びクラッド２０よりも低いため、トレンチ構造を有している。

なお、図１の（Ｂ）においては、内側保護層３１、及び、外側保護層３２の屈折率については省略している。

このように第２クラッド１３の屈折率ｎ_３が、第１クラッド１２の屈折率ｎ_２及びクラッド２０の屈折率ｎ_４よりも小さくされることで、光はクラッド２０側よりもコア１１に引き寄せられる。このため、コア１１への光の閉じ込め効果が大きくなり、コア１１を伝播する光がそれぞれのコア要素１０から漏えいすることを低減することができる。そして、屈折率の低い第２クラッド１３及びクラッド２０が障壁となり、互いに隣り合うコア１１同士のクロストークを低減することができる。

なお、本実施形態においては、図１（Ｂ）に示すように、第１クラッド１２の屈折率ｎ_２が、クラッド２０の屈折率ｎ_４よりも高くされているが、第１クラッド１２のクラッド２０に対する比屈折率差が、略ゼロとされても良く、第１クラッド１２の屈折率が、クラッド２０の屈折率ｎ_４と第２クラッド１３の屈折率ｎ_３との間に設定されても良い。この第１クラッド１２のクラッド２０に対する比屈折率差は、波長分散特性の調整のために正負の値に適時設定される。

また、本実施形態においては、上述のように、それぞれのコア１１の直径ｄ_１は互いに等しくされ、それぞれの第１クラッド１２の外径ｄ_２は互いに等しくされ、それぞれの第２クラッド１３の外径ｄ_３は互いに等しくされており、更に、それぞれのコア１１の屈折率ｎ_１は互いに等しくされ、それぞれの第１クラッド１２の屈折率ｎ_２は互いに等しくされ、それぞれの第２クラッド１３の屈折率ｎ_３は互いに等しくされている。しかし、互いに隣り合うコア１１の実効屈折率が異なるように、互いに隣り合うコア１１の直径ｄ_１や屈折率ｎ_１が互いに異なるようにされても良く、互いに隣り合う第１クラッド１２の外径ｄ_２や屈折率ｎ_２が互いに異なるようにされても良く、互いに隣り合う第２クラッド１３の外径ｄ_３や屈折率ｎ_３が互いに異なるようにされても良い。このように互いの隣り合うコアの実効屈折率が異なることにより、互いに隣り合うコアの伝搬定数が異なり、クロストークをより低減させることができる。

次に、クラッド内に配置することができるコア要素の数について説明する。

図２は、クラッドの直径と、クラッド内に配置することができるコア要素の数との関係を示す図である。図２において、横軸はクラッドの直径を示し、縦軸はコアが円環状に配置される場合のクラッド内に配置することができるコア要素の数を示す。図２においては、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆを波長１５５０ｎｍにおいて１１０μｍ^２として、長さが１００ｋｍにおけるクロストークを−３０ｄＢした。なお、図２において、クラッドを被覆する保護層の影響による過剰な損失発生を抑制するために、コアの中心とクラッドの外周面との最短距離ＯＣＴを４０μｍとした。

まず、従来の一般的な配置である六方細密配置の場合にクラッド内に配置することができるコア要素の数について説明する。なお、このような配置においては、中心のコアから高次モードの光が逃げづらくなる観点からからコア間距離を４０μｍより小さくすることは困難である。図２より、コア間距離が４０μｍである場合、クラッドの外径が１６０μｍ以上であれば、中心に１つと、その周りに６つのコア要素を配置することができる。すなわち、コア要素を１−６配置とすることができ、７つのコア要素を配置することができる。しかし、クラッドの直径が２１９μｍ以上となるまで、これ以上多くのコア要素を配置することが寸法上できない。そして、クラッドの直径が２１９μｍ以上であれば、更に外周側に６つのコア要素を配置することができ、コア要素を１−６−６配置とすることができるので、コア要素の数を１３とすることができる。つまり、クラッドの外径が１６０μｍより大きい場合であっても、クラッドの外径に合わせてコアの数を徐々に多くすることができない。また、クラッドの外径が２１９μｍ以上である場合においては、クラッドの直径が２４０μｍ以上となるまで、コア要素の数を１３より多くすることができない。そして、クラッドの直径が２４０μｍ以上であれば、最外周のコア要素の数を６から１２に増やすことができ、コア要素を１−６−１２配置とすることができるので、コアの数を１９とすることができる。つまり、クラッドの外径が２１９μｍより大きい場合であっても、クラッドの外径に合わせてコアの数を徐々に多くすることができない。このように従来のマルチコアファイバにおいては、クラッドの外径が大きくなるごとに徐々にコア要素の数を増やすことができなかった。別言すれば、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができなかった。

次に本発明のマルチコアファイバの内、それぞれのコア要素が、互いに隣り合うコアの中心間距離が等間隔で、それぞれのコアの中心が円環状に配列するように配置される形態において、クラッド内に配置することができるコア要素の数について説明する。

まず、上述した従来のマルチコアファイバと同様にコア間距離が４０μｍである場合にクラッド内に配置することができるコア要素の数について説明する。図２より、このようなコア間距離である場合、クラッドの直径が１６０μｍでれば、６つのコア要素を配置することができる。この状態が図１に示すマルチコアファイバ１である。そして、クラッドの外径が１７２μｍ以上であれば、コア要素を７つ配置することができ、クラッドの外径が１８４μｍ以上であれば、コア要素を８つ配置することができ、クラッドの外径が１９６μｍ以上であれば、コア要素を９つ配置することができる。更に、クラッドの外径が２０９μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１０となり、クラッドの外径が２２１μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１１となり、クラッドの外径が２３４μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１２となり、クラッドの外径が２４７μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１３となる。このように、本発明のマルチコアファイバによれば、コア間距離が４０μｍである場合、従来のマルチコアファイバにおいて７つのコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（１６０μｍ〜２１９μｍ）の一部（１８４μｍ〜２１９μｍ）において、コア要素の数を８〜１０とすることができ、クラッドの外径に応じて、従来のマルチコアファイバよりも多くのコア要素を配置することができる。

上記のように従来の六方細密配置では、コア間距離を４０μｍより小さくすることができないが、本発明のマルチコアファイバによれば、コア間距離を４０μｍより小さくすることができる。そこで、次に、コア間距離が３５μｍである場合に、クラッド内に配置することができるコア要素の数について説明する。図２より、このようなコア間距離である場合、クラッドの直径が１６０μｍ未満でも、６つのコア要素を配置することができる。そして、クラッドの外径が１６０μｍ以上であれば、コア要素を７つ配置することができ、クラッドの外径が１７１μｍ以上であれば、コア要素を８つ配置することができ、クラッドの外径が１８２μｍ以上であれば、コア要素を９つ配置することができる。更に、クラッドの外径が１９３μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１０となり、クラッドの外径が２０４μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１１となり、クラッドの外径が２１５μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１２となり、クラッドの外径が２２６μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１３となり、クラッドの外径が２３７μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１４となり、クラッドの外径が２４８μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１５となり、クラッドの外径が２５９μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１６となる。このように、本発明のマルチコアファイバによれば、コア間距離を３５μｍにすることにより、従来のマルチコアファイバにおいて７つのコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（１６０μｍ〜２１９μｍ）の多くの範囲（１７１μｍ〜２１９μｍ）において、コア要素の数を８〜１２とすることができ、クラッドの外径に応じて、従来のマルチコアファイバよりも多くのコア要素を配置することができる。

次に、コア間距離が３０μｍである場合にクラッド内に配置することができるコア要素の数について説明する。図２より、このようなコア間距離である場合、クラッドの直径が１６０μｍでれば、８つのコア要素を配置することができ、従来の六方細密配置によるコア要素の配置よりも多くのコアを配置することができる。そして、クラッドの外径が１６７μｍ以上であれば、コア要素を９つ配置することができる。更に、クラッドの外径が１７７μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１０となり、クラッドの外径が１８６μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１１となり、クラッドの外径が１９５μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１２となり、クラッドの外径が２０５μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１３となり、クラッドの外径が２１４μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１４となり、クラッドの外径が２２４μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１５となり、クラッドの外径が２３３μｍ以上であれば、配置することができるコア要素の数は１６となる。このように、本発明のマルチコアファイバによれば、コア間距離が３０μｍとすることにより、従来のマルチコアファイバにおいて７つのコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（１６０μｍ〜２１９μｍ）の全てにおいて、クラッドの外径に応じて、８〜１４のコア要素を配置することができる。

ところで、光ファイバは、直線的ではなく曲げられた状態で設置される場合が多い。光ファイバが曲げられて設置される場合、その破断確率を低く抑えるために、クラッドの外径は、２００μｍ以下とされることが好ましい。このことは“Ｌａｒｇｅ−ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ−ａｒｅａ ｔｅｎ−ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｆ ａｂｏｕｔ ２００ ｍａｉｋｕｒｏｍ” Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， Ｖｏｌ． ３６， Ｉｓｓｕｅ ２３， ｐｐ． ４６２６−４６２８ （２０１１）に詳しく記載されている。このようにクラッドの外径が２００μｍ以下である場合、図２から、従来の六方細密配置では、コア要素は７つの配置のみとされる。しかし、本発明のマルチコアファイバによれば、クラッドの外径に応じて、例えば、コア間距離を小さくすることにより、６から１２のコア要素を配置することができる。

以上、説明したように、それぞれのコア要素がトレンチ型であるマルチコアファイバにおいては、コア要素を敢えて六方細密配置せずに特定のコア要素が複数のコアで囲まれない構造として、コア間距離を小さくすることにより、クラッドの外径に応じてコア要素の数を多くすることができる。しかも、それぞれのコア要素がトレンチ型の屈折率分布を有するため、互いに隣り合うコアのクロストークを抑制することができる。このように本実施形態のマルチコアファイバによれば、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制しつつも、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができる。

次にそれぞれのコアの実効コア断面積Ａ_ｅｆｆについて説明する。それぞれのコアを伝播する光の伝送特性の均質性や、複数の光ファイバを接続する場合に接続による損失を防止する観点から、それぞれのコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆの差は、２０μｍ^２以内であること望ましい。

ここで、コアのモードフィールド径が互いに異なり、それぞれＭＦＤ_１とＭＦＤ_２とされる２つの光ファイバを考察する。これらの光ファイバが接続される場合の接続損失は、以下の式（１）で与えられる。

式（１）より、モードフィールド径ＭＦＤの差が１μｍ程度であっても、接続による損失は０．０６ｄＢとなり、光ファイバを実用する上で問題とならないことが分かる。また、一般的に広く用いられているシングルモードファイバは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２（２００９年１１月版）として勧告化されており、そのモードフィールド径ＭＦＤのトーレランスは±０．６μｍ、と規定されている。また、海底線路などの長距離伝送線路用ファイバは、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５４（２００６年１２月）として勧告化されており、そのモードフィールド径のトーレランスは±０．７μｍと規定されている。これらのトーレランスは、軸ずれも含めた接続損失の観点から定められたものであるので、上記のように、モードフィールド径の差が１μｍ以内であれば、国際勧告にも準拠した十分に低い接続損失とすることができる。

また、光ファイバを伝播する光のモードフィールド径ＭＦＤと、このときの実効断面積Ａ_ｅｆｆとの関係は、下記式（２）で表される。

ただし、ｋはコアの屈折率分に依存する係数である。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５０．２， Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅｄｉａ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ − Ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｒｅ ｃａｂｌｅｓ（２００７年７月版）によると、一般的な光ファイバにおいて、ｋは概ね０．９６０〜０．９８５の値をとる。上記式（２）から、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２の光ファイバと、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが１２０μｍ^２の光ファイバとでは、モードフィールド径ＭＦＤの差が約１μｍとなる。従って、それぞれのコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆの差は、２０μｍ^２以内であるマルチコアファイバを複数接続しても、接続損失を十分に小さくすることができる。

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態おいて、コアの数を６つとしたが、コアの数は、６つ以上であれば、その数に特に制限はない。図３は、このようなマルチコアファイバの例を示す図であり、上記実施形態のマルチコアファイバの変形例１を示す図である。なお、図３を説明するにあたり、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図３に示すマルチコアファイバ２では、上記実施形態のそれぞれのコア要素１０の数が増やされ、コア要素が全体で１２個とされている。そして、それぞれのコア１１は、それぞれの中心間距離が互いに等しく、中心がクラッド２０の軸に一致した正１２角形状となるように配置されている。なお、それぞれのコア１１は、中心がクラッド２０の軸に一致した円環状に配置されていると把握することもできる。この場合、コア間距離が３５μｍの場合、クラッド２０の直径は２１５μｍとなり、また、コア間距離が３０μｍの場合、クラッド２０の直径は１９６μｍとなり、このような構造であれば、十分な信頼性を得ることができる。このようにコア１１の数（コア要素１０の数）が多い場合であっても、コア間距離を小さくすることにより、クラッド２０の外径に応じてコア要素１０の数を多くすることができる。

また、コア要素１０の数をｎとする場合、コア１１が正ｎ角形状に配置されなくても良い。図４は、このようなマルチコアファイバの例を示す図であり、上記実施形態のマルチコアファイバの変形例２を示す図である。なお、図４を説明するにあたり、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図４に示すマルチコアファイバ３では、図３に示すマルチコアファイバと同様に上記実施形態のそれぞれのコア要素１０の数が増やされ、コア要素が全体で１２個とされている。そして、それぞれのコア１１は、それぞれの中心間距離が互いに等しく、全体が正六角形となるように配置されている。つまり、６つの各頂点及び６つの各辺にコアが配置され、それぞれのコア間距離が等しい正六角形とされている。この場合、コア間距離が３５μｍの場合、クラッド２０の直径は２２０μｍとなり、また、コア間距離が３０μｍの場合、クラッド２０の直径は２００μｍとなり、このような構造であっても、十分な信頼性を得ることができる。本変形例２のようにコアが全体として六角形となるように配置される場合においては、スタックアンドドロー法を用いてマルチコアファイバを製造する際に、コアを有するガラスロッドを配置し易い観点から好ましい。

また、特に図示しないが、８つのコア要素を有するマルチコアファイバにおいては、８つのコアが正八角形となるように配置されても良く、例えば、正四角形となるように配置されても良い。コアが正四角形となるように配置される場合、各頂点に１つのコアがそれぞれ配置され、四角形の各辺の中点に１つのコアがそれぞれ配置されれば良い。８つのコアが正八角形に配置される場合、コア間距離が４０μｍとされる場合、クラッドの直径は１９３μｍとなり、コア間距離が３５μｍとされる場合、クラッドの直径は１７１μｍとなり、コア間距離が３０μｍとされる場合、クラッドの直径は１５３μｍとなる。一方、上記のように８つのコアが正四角形に配置されるマルチコアファイバにおいては、コア間距離が４０μｍとされる場合、クラッドの直径は１９３μｍとなり、コア間距離が３５μｍとされる場合、クラッドの直径は１７９μｍとなり、コア間距離が３０μｍとされる場合、クラッドの直径は１６５μｍとなる。このような構造であっても、十分な信頼性を得ることができ、また、クラッドの外径に応じてコア要素の数を多くすることができる。

このようにコア要素の数がｎ個（ｎは６以上）である場合に、それぞれのコアが全体としてｎ角形に配置されない場合であっても、本変形例のように、コアが全体として、中心がクラッドの軸に一致し、各頂点及び各辺にコアが配置され、それぞれのコア間距離が等しい正多角形になることが、クラッドの外径に応じてコア要素の数を多くすることができるため好ましい。この場合、正多角形の頂点の数は、コアの数を２以上の整数で割った数となる。従って、ｎは２以上の整数で割りきれる数となる。例えば、上記のようにコアが正六角形状に配置される場合、コア要素の数が６つでそれぞれのコアが正六角形状に配置される他に、コア要素の数が、１２以上の６の倍数とされ、それぞれのコア正六角形状に配置されても良い。

なお、最も多くのコアをクラッド内に配置するためには、上記の実施形態や変形例１のように、コアの数をｎとする場合、コアが正ｎ角形状に配置されることが好ましい。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。

（実施例１）
クラッド内において、互いに隣り合うコア間距離が等しく、コアの中心が円環状にとなるように、図１（Ｂ）に示す屈折率分布を有する６つ以上のコア要素が配置されたマルチコアファイバを検討した。このマルチコアファイバにおいて、コアの半径をｒ_１、第１クラッドの半径をｒ_２、第２クラッドの厚さをｗとして、ｒ_２／ｒ_１＝２．０とし、ｗ／ｒ_１＝１．１とした。更に、第１クラッドのクラッドに対する比屈折率差Δ_２を０とし、第２クラッドのクラッドに対する比屈折率差Δ_２を−０．７％とし、コア間距離Λを３４μｍとした。

ここで、長さＬのマルチコアファイバが、半径Ｒで曲げられる場合のクロストークＸＴは、下記の式（３）で与えられることが知られている。

ただし、κは互いに隣り合うコアの結合係数であり、βは伝搬定数である。

ここで、コアの半径ｒ_１、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１に対する、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆ、及び、結合係数κ、及び、カットオフ波長の分布を図５に示す。

図５において、横軸はコアの半径ｒ_１を示し、縦軸はコアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１を示している。また、点線で示すλｃは、カットオフ波長が１５３０ｎｍとなるパラメータを示している。波長１．５μｍ帯でシングルモード伝送を保証するための光ファイバを実現するためには、点線で示すλｃよりも左下の領域にあるパラメータを用いる必要がある。

図５において、実線は実効断面積Ａ_ｅｆｆの分布の様子を示している。具体的には、実効断面積Ａ_ｅｆｆが８０μｍ^２，９０μｍ^２，１００μｍ^２，１１０μｍ^２の場合の分布を示している。また、破線は結合係数κの分布を示している。具体的には、結合係数κが０．００１，０．００２，０．０１の場合の分布を示している。ここで、図５において、実効断面積Ａ_ｅｆｆが８０μｍ^２における結合係数κと解を有する点をＡ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが９０μｍ^２における結合係数κと解を有する点をＢ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２における結合係数κと解を有する点をＣ点として、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点について考察をした。図５に示すように、本実施形態においては、光ファイバとして使用可能なカットオフ波長λｃより左の領域において、Ａ点は結合係数κが０．００１の線上にプロットすることができ、Ｂ点は結合係数κが０．００２の線上にプロットすることができ、Ｃ点は結合係数κが０．００２の線上にプロットすることができる結果となった。

また、マルチコアファイバの長さＬを１００ｋｍとし、曲げ半径Ｒを２００ｍｍとすると、上記式（３）より、Ａ点におけるクロストークＸＴは−３７ｄＢとなり、結合係数κが互いに等しいＢ点、Ｃ点におけるクロストークＸＴは−３１ｄＢとなる。このようなクロストーク値であれば、光ファイバとして十分に実用可能な値である。

次に、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点におけるクラッドの外径とコアの数との関係を図６に示す。なお、実効断面積Ａ_ｅｆｆが、８０μｍ^２の場合、コアの中心とクラッドの外周面との最短距離が３０μｍ以上であれば良く、実効断面積Ａ_ｅｆｆが、１１０μｍ^２の場合、コアの中心とクラッドの外周面との最短距離が４０μｍ以上であれば良いことが知られている。そこで、図６においては、これらのことを基にして、コアの中心とクラッドの外周面との最短距離を線形補間することで、任意の実効断面積におけるコアの中心とクラッドの外周面との最短距離を求めて、配置可能なコアの数を求めている。なお、図６においては、図２に示す従来の六方細密配置の場合におけるクラッドの外径とコアの数との関係も示している。図６より、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆを適宜変更することで、従来のマルチコアファイバにおいて７つのコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（１６０μｍ〜２１９μｍ）において、７から１４のコアをクラッドの外径に応じて配置することができ、従来のマルチコアファイバにおいて１３のコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（２１９μｍ〜２４０μｍ）において、最大１６のコアを配置することができる。

このように本発明のマルチコアファイバによれば、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができることが分かる。

（実施例２）
第２クラッドの厚さｗを厚くして、ｗ／ｒ_１＝１．２としたこと以外は、実施例１と同様のマルチコアファイバを検討した。この場合のコアの半径ｒ_１と、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１との関係において、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆ、及び、結合係数κ、及び、カットオフ波長λｃの分布を図７に示す。なお、図示の方法は図５と同様である。図７において、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが、実施例１とＡ点、Ｂ点、Ｃ点と同じ条件のＡ点、Ｂ点、Ｃ点を考察した。この結果、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点は、実施例１のＡ点、Ｂ点、Ｃ点と同様の結合係数κとなった。そして、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点は、それぞれ実施例１のＡ点、Ｂ点、Ｃ点よりも、カットオフ波長λｃの線から離れる結果となった。従って、第２クラッドを厚くすることにより、実施例１よりも更に製造に適した設計となっていることが分かる。

（実施例３）
第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１＝０．８とし、コア間距離Λを３５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様マルチコアファイバを検討した。この場合のコアの半径ｒ_１と、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１との関係において、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆ、及び、結合係数κ、及び、カットオフ波長λｃの分布を調べた。この様子を図５と同様の方法で図８に示す。そして、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＡ点と同じ８０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＡ点とした。図８に示すように、本実施例の場合、Ａ点は、光ファイバとして使用可能なカットオフ波長λｃより左の領域において、結合係数κが０．００２の線上にプロットすることができる結果となった。

（実施例４）
第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１＝０．９とし、コア間距離Λを３５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様マルチコアファイバを検討した。この場合のコアの半径ｒ_１と、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１との関係において、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆ、及び、結合係数κ、及び、カットオフ波長λｃの分布を調べた。この様子を図５と同様の方法で図９に示す。そして、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＡ点と同じ８０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＡ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＢ点と同じ９０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＢ点とした。図９に示すように、光ファイバとして使用可能なカットオフ波長λｃより左の領域において、Ａ点及びＢ点は、共に結合係数κが０．００２の線上にプロットすることができる結果となった。

（実施例５）
第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１＝１．０とし、コア間距離Λを３５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様マルチコアファイバを検討した。この場合のコアの半径ｒ_１と、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１との関係において、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆ、及び、結合係数κ、及び、カットオフ波長λｃの分布を調べた。この様子を図５と同様の方法で図１０に示す。なお、図１０の斜線の領域は、互いに隣接するコア要素の第２クラッド層同士が重なる領域を示している。本例では、ｒ_１＝５．８３μｍに相当する。そして、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＡ点と同じ８０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＡ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＢ点と同じ９０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＢ点とした。図１０に示すように、光ファイバとして使用可能なカットオフ波長λｃより左の領域において、Ａ点は、結合係数κが０．００１の線上にプロットすることができ、Ｂ点は、結合係数κが０．００２の線上にプロットすることができる結果となった。

（実施例６）
第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１＝１．１とし、コア間距離Λを３５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様マルチコアファイバを検討した。この場合のコアの半径ｒ_１と、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１との関係において、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆ、及び、結合係数κ、及び、カットオフ波長λｃの分布を調べた。この様子を図５と同様の方法で図１１に示す。そして、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＡ点と同じ８０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＡ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＢ点と同じ９０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＢ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＣ点と同じ１００μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＣ点とした。図１１に示すように、光ファイバとして使用可能なカットオフ波長λｃより左の領域において、Ａ点及びＢ点は、共に結合係数κが０．００１の線上にプロットすることができ、Ｃ点は、結合係数κが０．００２の線上にプロットすることができる結果となった。

（実施例７）
第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１＝１．２とし、コア間距離Λを３５μｍとしたこと以外は、実施例１と同様マルチコアファイバを検討した。この場合のコアの半径ｒ_１と、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１との関係において、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆ、及び、結合係数κ、及び、カットオフ波長λｃの分布を調べた。この様子を図５と同様の方法で図１２に示す。そして、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＡ点と同じ８０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＡ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＢ点と同じ９０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＢ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが実施例１のＣ点と同じ１００μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＣ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが１１０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＤ点とした。図１１に示すように、光ファイバとして使用可能なカットオフ波長λｃより左の領域において、Ａ点及びＢ点は、共に結合係数κが０．００１の線上にプロットすることができ、Ｃ点及びＤ点は、結合係数κが０．００２の線上にプロットすることができる結果となった。本実施例では、実施例１ではプロットできなかったＤ点をプロットすることができた。

図８から図１２に示すように、第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１を大きくすることにより、コアの実効断面積が同じであっても、結合係数κがより小さな解が存在することが分かる。つまり、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが８０μｍ^２であるＡ点の場合、実施例３及び実施例４では、結合係数κは０．００２であるのに対し、実施例５から実施例７では、結合係数κは０．００１となる。点Ｂ、点Ｃについても同様のことが言える。これは、式（３）より、クロストークがより小さくなることを示す。従って、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが大きくなる場合であっても、比ｗ／ｒ_１を大きくすることによりクロストークが抑制されたマルチコアファイバを実現できることが分かった。

更に、第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１を大きくすることにより、同じクロストーク特性を維持しつつコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆを大きくすることができることが分かった。つまり、実施例４では、実施例３よりも第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１を大きくすることにより、実施例３では得られなかったコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが９０μｍ^２の解を得ることができ、Ｂ点をプロットすることができた。同様に、実施例６では、実施例３から実施例５よりも第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１を大きくすることにより、実施例３から実施例５では得られなかったコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２の解を得ることができ、Ｃ点をプロットすることができた。同様に、実施例７においては、第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１を大きくすることにより、実施例３から実施例６において解を得られなかったコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが１１０μｍ^２の解を得ることができ、点Ｄをプロットすることができた。このように、第２クラッドの厚さｗと、コアの半径をｒ_１との比ｗ／ｒ_１を大きくすることにより、より大きな実効コア断面積をすることができ、光の歪を小さくすることができて、通信品質を向上させ得ることが分かった。

次に、実施例３〜７について、Ａ点〜Ｄ点におけるクラッドの外径とコアの数との関係を図１３に示す。なお、図１３においては、図２に示す、従来の六方細密配置の場合におけるクラッドの外径とコアの数との関係も示している。図１３に示すように、実施例３〜７のマルチコアファイバによれば、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆを適宜変更することで、従来のマルチコアファイバにおいて７つのコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（１６０μｍ〜２１９μｍ）において、６から１４のコア要素をクラッドの外径に応じて配置することができ、従来のマルチコアファイバにおいて１３のコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（２１９μｍ〜２４０μｍ）において、最大１６のコアを配置することができる。このように本発明のマルチコアファイバによれば、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができることが分かる。

（実施例８）
コア間距離Λを３６μｍとしたこと以外は、実施例７と同様にして、コアの半径ｒ_１、及び、コアのクラッドに対する比屈折率差Δ_１に対するコアの実効断面積Ａ_ｅｆｆ、及び、結合係数κ、及び、カットオフ波長λｃの分布を調べた。この様子を図１４に示す。そして、実効断面積Ａ_ｅｆｆが８０μｍ^２で、結合係数κと解を有するＡ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが９０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＢ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＣ点とし、実効断面積Ａ_ｅｆｆが１１０μｍ^２で、結合係数κと解を有する点をＤ点とした。図１４に示すように、光ファイバとして使用可能なカットオフ波長λｃより左の領域において、Ａ点は、結合係数κが０．００１よりも小さい場所においてプロットすることができ、Ｂ点及びＣ点は、共に結合係数κが０．００１の線上にプロットすることができ、Ｄ点は、結合係数κが０．００２の線上にプロットすることができる結果となった。

本実施例においては、図１４のＣ点から分かるように、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２の場合であっても結合係数κが０．００１ｍ^−１の解が存在する。従って、よりクロストークが抑制されたマルチコアファイバを実現することができることが分かる。また、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆが１００μｍ^２の場合であっても、カットオフ波長λｃに対する余裕を十分に取ることができることが分かる。

次に本実施例のＡ点〜Ｄ点におけるクラッドの外径とコアの数との関係を図１５に示す。なお、図１５においては、図２に示す従来の六方細密配置の場合におけるクラッドの外径とコアの数との関係も示している。図１５に示すように、実施例８のマルチコアファイバによれば、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆを適宜変更することで、従来のマルチコアファイバにおいて７つのコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（１６０μｍ〜２１９μｍ）において、６から１３のコアをクラッドの外径に応じて配置することができ、従来のマルチコアファイバにおいて１３のコア要素のみ配置することができるクラッドの直径の範囲（２１９μｍ〜２４０μｍ）において、最大１５のコアを配置することができる。このように本発明のマルチコアファイバによれば、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができることが分かる。

次に実施例１〜８のマルチコアファイバ、及び、従来の六方細密配置の場合のマルチコアファイバにおいて、コア間距離Λとの比と、クロストークとの関係について考察する。図１６は、コアの実効断面積Ａ_ｅｆｆの平方根とコア間距離Λの自乗との比と、クロストークとの関係について示している。図１６においては、それぞれのコアを光が１００ｋｍ伝播する場合におけるクロストークをＸＴ［ｄＢ］とし、それぞれのコアの有効コア断面積をＡ_ｅｆｆ［μｍ^２］とし、互いに隣り合うコアの中心間距離をΛとしている。なお、図１６において、四角で示す印は、実施例１〜８のマルチコアファイバを示し、丸で示す印は、従来の六方細密配置の場合のマルチコアファイバを示し、直線は、下記式（４）を表す線である。

従って、図１６に示すように、実施例１〜８のマルチコアファイバは、下記式（５）を満たすことが分かる。

このように実施例１〜８のマルチコアファイバは、上式（５）を満たすことから、コア間距離Λをより小さくしつつも、低いクロストークを実現できていることが分かる。

従って、本発明によれば、コア間距離を小さくしつつも低いクロストークを実現できるため、クラッドの外径に応じてより多くのコア要素を配置することができることが確認できた。

以上説明したように、本発明によれば、互いに隣り合うコア同士のクロストークを抑制しつつも、クラッドの外径に応じて多くのコアを配置することができるマルチコアファイバが提供され、通信用ケーブル等に良好に利用することができる。

１・・・マルチコアファイバ
１０・・・コア要素
１１・・・コア
１２・・・第１クラッド
１３・・・第２クラッド
２０・・・クラッド
３１・・・内側保護層
３２・・・外側保護層

Claims (5)

1. コアと、前記コアの外周面を囲む第１クラッドと、前記第１クラッドの外周面を囲む第２クラッドと、を有する６個以上のコア要素と、
   それぞれの前記コア要素を囲むクラッドと、
   を備え、
   前記コアの屈折率をｎ_１とし、前記第１クラッドの屈折率をｎ_２とし、前記第２クラッドの屈折率をｎ_３とし、前記クラッドの屈折率をｎ_４とする場合、
   ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３
   ｎ_１＞ｎ_４
   ｎ_３＜ｎ_４
   の全てを満たし、
   それぞれの前記コア要素は、互いに隣り合う前記コアの中心間距離が等間隔で、それぞれの前記コアの中心が環状に配列するように、配置され、
   それぞれの前記コアを光が１００ｋｍ伝播する場合におけるクロストークをＸＴ［ｄＢ］とし、それぞれの前記コアの有効コア断面積をＡ _ｅｆｆ ［μｍ ^２ ］とし、互いに隣り合う前記コアの中心間距離をΛとする場合に、
   

   

   を満たす
   ことを特徴とするマルチコアファイバ。
2. 前記コア要素の数をｎとする場合、それぞれの前記コアは正ｎ角形状に配置される
   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。
3. 前記コア要素の数をｎとする場合、ｎは２以上の整数で割りきれる６以上の数であり、それぞれの前記コアはｎを前記整数で割った数の頂点を有する正多角形状に配置される
   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。
4. 前記コア要素の数が、１２以上の６の倍数とされ、前記コアは、正六角形状に配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載のマルチコアファイバ。
5. それぞれの前記コアの有効コア断面積の差が２０［μｍ^２］以内であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
   

Images