WO2022065435A1 - マルチコア光ファイバ及び光伝送システム - Google Patents
マルチコア光ファイバ及び光伝送システム Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022065435A1 WO2022065435A1 PCT/JP2021/035093 JP2021035093W WO2022065435A1 WO 2022065435 A1 WO2022065435 A1 WO 2022065435A1 JP 2021035093 W JP2021035093 W JP 2021035093W WO 2022065435 A1 WO2022065435 A1 WO 2022065435A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- optical
- cores
- clad
- core
- refractive index
- Prior art date
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 138
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims description 60
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 17
- 238000005253 cladding Methods 0.000 abstract description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 41
- 101100221226 Zea mays COAC2 gene Proteins 0.000 description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 7
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 1
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02042—Multicore optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
- G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
- G02B6/03622—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only
- G02B6/03627—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 2 layers only arranged - +
Definitions
- This disclosure relates to a multi-core optical fiber and an optical transmission system.
- a non-coupling multi-core optical fiber having a pair of cores and a clad is known (for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). Since such a multi-core optical fiber can propagate an independent optical signal in each core, the transmission capacity per fiber is larger than that of a single-core optical fiber having a single core.
- the multi-core optical fiber of the present disclosure includes a pair of cores and a clad that covers both of the pair of cores.
- the diameter of the clad is 124 ⁇ m or more and 126 m or less.
- the distance between the centers of the pair of cores is 46.5 ⁇ m or less.
- the crosstalk between counter-propagating cores at a wavelength of 1550 nm is -30 dB / 100 km or less.
- the centers of the pair of cores may be arranged on the same circle centered on the fiber axis and on a straight line passing through the fiber axis in a cross section perpendicular to the fiber axis.
- the optical transmission system includes the above-mentioned multi-core optical fiber, and an optical transmitter and an optical receiver connected to both ends of each of the pair of cores.
- FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a multi-core optical fiber according to an embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a multi-core optical fiber according to a modified example.
- FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical transmission system according to an embodiment.
- FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a measurement system for crosstalk between parallel propagation cores.
- FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a measurement system for crosstalk between counterpropagating cores.
- FIG. 6 is a calculation example under the condition that the crosstalk between counter-propagating cores at a wavelength of 1550 nm is -30 dB / 100 km when the effective cross section is 80 ⁇ m 2 .
- FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a multi-core optical fiber according to an embodiment.
- FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a multi-core optical fiber according
- FIG. 7 is a graph showing a calculation example of a region where the cable cutoff wavelength is 1470 nm or less when the difference in the specific refractive index of the core with respect to the optical cladding is 0.50% and the distance between the cores is 36.5 ⁇ m. ..
- FIG. 8 shows a bending loss at a wavelength of 1625 nm when the core is wound in an annular shape with a radius of 30 mm when the difference in the specific refractive index with respect to the optical cladding of the core is 0.50% and the distance between the cores is 36.5 ⁇ m.
- the multi-core optical fiber according to the embodiment of the present disclosure includes a pair of cores and a clad covering both of the pair of cores.
- the diameter of the clad is 124 ⁇ m or more and 126 m or less.
- the distance between the centers of the pair of cores is 46.5 ⁇ m or less.
- crosstalk between counter-propagating cores at a wavelength of 1550 nm is -30 dB / 100 km or less.
- crosstalk between opposed propagating cores means the other core of the light incident on one of the pair of cores at one end with respect to the intensity of the light emitted from the other end of the one core. It is the logarithm of the ratio of the intensities of the light returning to one end of.
- the centers of the pair of cores may be arranged on the same circle centered on the fiber axis and on a straight line passing through the fiber axis in a cross section perpendicular to the fiber axis.
- the distance from the center of gravity of each core to the fiber axis is small. Therefore, when connecting two multi-core optical fibers, it is possible to suppress an increase in connection loss due to an angle shift when the two multi-core optical fibers are ideally aligned so that their core centers of gravity coincide with each other.
- the bending loss at a wavelength of 1625 nm when wound in an annular shape with a radius of 30 mm is 0.25 dB / 100 turns or less, and the ITU-T G.
- the cable cutoff wavelength defined in 650.1 may be 1530 nm or less. In this case, ITU-T G. It can be interconnected with widely used optical fibers compliant with 654A to D.
- the clad may include an optical clad that covers a pair of cores and a physical clad that surrounds the optical clad and has a refractive index equal to or higher than the refractive index of the optical clad.
- the refractive index step is introduced at the interface between the optical clad and the physical clad, the distance between the cores can be further reduced. It can also increase the design tolerance of bending loss and cable cutoff wavelengths.
- the difference in the specific refractive index of the physical clad with respect to the optical clad may be 0.1% or more and 0.4% or less. In this case, the distance between the cores can be surely reduced. In addition, the design tolerance of bending loss and cable cutoff wavelength can be reliably increased.
- the multi-core optical fiber may be further provided with a low refractive index portion which is arranged between a pair of cores and has a refractive index lower than that of the optical cladding.
- the distance between the cores can be further reduced. Therefore, it is possible to further suppress an increase in connection loss due to an angle shift.
- the optical transmission system includes the above-mentioned multi-core optical fiber, and an optical transmitter and an optical receiver connected to both ends of each of the pair of cores.
- this optical transmission system is equipped with the above-mentioned multi-core optical fiber, it is possible to suppress an increase in connection loss while reducing crosstalk.
- FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a multi-core optical fiber according to an embodiment.
- the MCF 1 includes a pair of cores 10 and a clad 20.
- the MCF 1 may further include a resin coating (not shown) that covers the outer peripheral surface of the clad 20.
- MCF1 is unbound.
- the pair of cores 10 are arranged point-symmetrically with respect to the fiber axis C in a cross section perpendicular to the fiber axis C of the MCF1.
- the centers of the pair of cores 10 are arranged on the same circle centered on the fiber axis C and on a straight line passing through the fiber axis C.
- the center-to-center distance (inter-core distance or core spacing) of the pair of cores 10 is 46.5 ⁇ m or less.
- the diameter (core diameter) of each core 10 is, for example, 8 ⁇ m or more and 14 ⁇ m or less.
- the core 10 is made of, for example, a glass containing quartz glass as a main component and, if necessary, an element for refractive index modulation.
- the pair of cores 10 are equal to each other in terms of diameter (shape), material, additive element, and refractive index distribution.
- the pair of cores 10 may be a combination of a core 10 containing an alkali metal element such as a potassium element, a sodium element, and a rubidium element, and a core 10 containing no alkali metal element.
- the pair of cores 10 may be, for example, a combination of a core 10 having a central depressed including the central axis of the core 10 and a core 10 having no central depressed.
- the clad 20 is provided around the pair of cores 10 and covers each of the pair of cores 10.
- the diameter (clad diameter) of the clad 20 is 124 ⁇ m or more and 126 m or less.
- the clad 20 includes an optical clad 21 and a physical clad 22.
- the optical clad 21 and the physical clad 22 are made of, for example, glass containing quartz glass as a main component and, if necessary, an element for refractive index modulation.
- the optical clad 21 covers each of the pair of cores 10.
- the optical clad 21 is provided around the pair of cores 10 and between the pair of cores 10.
- the optical clad 21 covers the entire outer peripheral surface of each core 10.
- the optical clad 21 is in contact with the outer peripheral surface of each core 10.
- the diameter of the optical clad 21 (optical clad diameter) is, for example, 58 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less.
- the physical clad 22 is provided around the optical clad 21 and surrounds the optical clad 21.
- the physical clad 22 covers the optical clad 21.
- the physical clad 22 is in contact with the outer peripheral surface of the optical clad 21.
- the diameter of the physical clad 22 (physical clad diameter) corresponds to the diameter of the clad 20.
- the refractive index of the clad 20 is lower than that of the core 10.
- the refractive index of the optical clad 21 and the refractive index of the physical clad 22 are lower than the refractive index of the core 10, respectively.
- the difference in the specific refractive index of the core 10 with respect to the optical clad 21 is, for example, 0.30% or more and 0.60% or less.
- the refractive index of the physical clad 22 is equal to or higher than the refractive index of the optical clad 21. That is, the refractive index of the optical clad 21 is the same as the refractive index of the physical clad 22 or lower than the refractive index of the physical clad 22.
- the difference in the specific refractive index of the physical clad 22 with respect to the optical clad 21 is, for example, 0.1% or more and 0.4% or less.
- the difference in the specific refractive index of the core 10 with respect to pure quartz is, for example, ⁇ 0.10% or more and 0.20% or less.
- the difference in the specific refractive index of the optical clad 21 with respect to pure quartz is, for example, ⁇ 0.50% or more and ⁇ 0.20% or less.
- the difference in the specific refractive index of the physical cladding 22 with respect to pure quartz is, for example, ⁇ 0.30% or more and ⁇ 0.10% or less.
- FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a multi-core optical fiber according to a modified example.
- MCF1A differs from MCF1 (see FIG. 1) in that it further includes a low index of refraction section 30, and is otherwise consistent.
- the low refractive index portion 30 is arranged between the pair of cores 10 so as to overlap the fiber axis C. In the cross section perpendicular to the fiber axis C, the center of the low refractive index portion 30 coincides with the fiber axis C.
- the low refractive index portion 30 is arranged apart from the pair of cores 10.
- the low refractive index portion 30 has a refractive index lower than that of the optical clad 21.
- the difference in the specific refractive index of the low refractive index unit 30 with respect to the optical clad 21 is, for example, ⁇ 0.30% or more and ⁇ 0.10% or less.
- the low refractive index portion 30 is made of, for example, glass containing quartz glass as a main component and, if necessary, an element for refractive index modulation.
- F fluorine
- the diameter of the low refractive index portion 30 is, for example, 0.5 times or more and 1.0 times or less the core diameter.
- the bending loss at a wavelength of 1625 nm when wound in an annular shape having a radius of 30 mm is 0.25 dB / 100 turns or less.
- the cable cutoff wavelength ⁇ cc is 1530 nm or less.
- the effective cross-sectional area Aeff of the light propagating in each core 10 is, for example, 70 ⁇ m 2 or more and 130 ⁇ m 2 or less.
- the pair of cores 10 may propagate the pair of signal lights in opposite directions to each other or in the same direction to each other.
- a part of the incident light incident on the core 10 as a signal light leaks to the adjacent core 10.
- the ratio of the intensity of the light leaked from the adjacent core 10 to the intensity of the light emitted from the core 10 to which the incident light is incident is defined as inter-core crosstalk (inter-signal crosstalk).
- the intercore crosstalk (opposite propagation intercore crosstalk) relating to the intensity of light leaking from adjacent cores 10 at the incident end at a wavelength of 1550 nm is, for example, ⁇ 30 dB / 100 km or less.
- the intercore crosstalk parallel propagation intercore crosstalk relating to the intensity of light leaking from the adjacent cores 10 at the emission end at a wavelength of 1550 nm is, for example, ⁇ 10 dB / 100 km or less.
- the optical clad 21 and the physical clad 22 have different refractive indexes from each other, but the optical clad 21 and the physical clad 22 may have the same refractive index from each other. That is, the clad 20 may have a uniform refractive index.
- FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical transmission system according to an embodiment.
- the optical transmission system 40 includes an MCF 1 and four optical transceivers (TRx) 41, 42, 43, 44.
- One of the pair of cores 10 of the MCF 1 constitutes the transmission line C1 and the other constitutes the transmission line C2.
- Optical transceivers 41 and 42 are connected to both ends of the transmission line C1 (core 10).
- Optical transceivers 43 and 44 are connected to both ends of the transmission line C2 (core 10).
- the optical transceivers 41 and 43 are connected to the fiber end 1a of the MCF1.
- the optical transceivers 42 and 44 are connected to the fiber end 1b of the MCF1.
- the transmission line C1 transmits the signal light 45, and the transmission line C2 transmits the signal light 46.
- the transmission line C1 transmits the signal light 45 in both directions, and the transmission line C2 transmits the signal light 46 in both directions. That is, one of the optical transceivers 41 and 42 transmits the signal light 45, and the other receives the signal light 45.
- One of the optical transceivers 43 and 44 transmits the signal light 46, and the other receives the signal light 46.
- the transmission line C1 may be configured to transmit the signal light 45 in only one direction.
- the optical transmission system 40 may include an optical transmitter and an optical receiver instead of the pair of optical transceivers 41 and 42.
- the transmission line C2 may be configured to transmit the signal light 46 in only one direction.
- the optical transmission system 40 may include an optical transmitter and an optical receiver instead of the pair of optical transceivers 43 and 44.
- the optical transmission system 40 may include MCF1A instead of MCF1.
- 4 and 5 are diagrams showing the configuration of the measurement system for the crosstalk between parallel propagation cores and the crosstalk between opposite propagation cores, respectively.
- an optical transmitter 51 is provided at the fiber end 1a of the transmission line C1.
- An optical receiver 52 is provided at the fiber end 1b of the transmission line C1.
- An optical transmitter 53 is provided at the fiber end 1a of the transmission line C2.
- An optical receiver 54 is provided at the fiber end 1b of the transmission line C2.
- the optical transmitters 51 and 53 are, for example, laser diodes.
- the optical receivers 52 and 54 are, for example, photodiodes.
- the optical transmitter 51 incidents the laser beam from the fiber end 1a into the transmission line C1 as the incident light 55.
- the optical receiver 52 measures the intensity of light emitted from the transmission line C1 at the fiber end 1b.
- the optical transmitter 53 incidents the laser beam as the incident light 56 into the transmission line C2 from the fiber end 1a.
- the optical receiver 54 measures the intensity of light emitted from the transmission line C2 at the fiber end 1b.
- the incident light 55 is incident on the transmission line C1 from the fiber end 1a using the optical transmitter 51, and is output from the transmission line C1 using the optical receiver 52.
- the intensity I 51-54 of the light 55a leaked to the adjacent transmission line C2 is measured using the optical receiver 54.
- the incident light 56 is incident on the transmission line C2 from the fiber end 1a using the optical transmitter 53, and the intensity I 53-54 of the light output from the transmission line C2 core is measured by using the optical receiver 54.
- the intensity I 53-52 of the light 56a leaked to the adjacent transmission line C1 is measured by using the optical receiver 52.
- the log log of the ratio of intensity I 51-54 to the intensity I 51-52 (I 51-54 / I 51-52 ) and the log log of the ratio of the intensity I 53-52 to the intensity I 53-54 (I 53-52). / I 53-54 ) is the cross-talk between parallel propagation cores. The values of the two ratios are theoretically the same.
- the measurement system 50B is different from the measurement system 50A in that the arrangements of the optical transmitter 53 and the optical receiver 54 are interchanged. That is, in the measurement system 50B, the optical transmitter 53 incidents the laser beam from the fiber end 1b into the transmission path C2 as the incident light 56.
- the optical receiver 54 measures the intensity of light emitted from the transmission line C2 at the fiber end 1a.
- the incident light 55 is incident on the transmission line C1 from the fiber end 1a using the optical transmitter 51, and is output from the transmission line C1 using the optical receiver 52.
- the intensity I 51-54 of the light 55a returned to the adjacent waveguide is measured using the optical receiver 54.
- the incident light 56 is incident on the transmission line C1 from the fiber end 1b using the optical transmitter 53, and the intensity I 53-54 of the light output from the transmission line C1 is measured by using the optical receiver 54.
- the intensity I 53-52 of the light 56a returned to the adjacent waveguide is measured using the optical receiver 52.
- Intensity I 51-52 to intensity I 51-54 ratio log (I 51-54 / I 51-52 ) and intensity I 53-54 to intensity I 53-52 ratio log (I 53-52 /) I 53-54 ) is the crosstalk between counter-propagating cores. The values of the two ratios are theoretically the same.
- FIG. 6 is a calculation example under the condition that the crosstalk between counter-propagating cores at a wavelength of 1550 nm is -30 dB / 100 km when the effective cross section is 80 ⁇ m 2 .
- FIG. 6 is a calculation example of a configuration having no low refractive index portion, that is, a configuration corresponding to MCF1.
- the graph shown in FIG. 6 shows the difference in the specific refractive index (%) with respect to the optical clad of the core and the inter-core distance in which the crosstalk between the counterpropagating cores at a wavelength of 1550 nm is -30 dB / 100 km when the effective cross section is 80 ⁇ m 2 .
- the relationship with ( ⁇ m) is shown.
- the horizontal axis shows the difference in specific refractive index (%) with respect to the optical clad of the core.
- the vertical axis shows the distance between cores ( ⁇ m).
- the effective cross-section of the light propagating in the core is 80 ⁇ m 2
- the core The difference in specific refractive index with respect to the optical cladding needs to be 0.36% or more. More preferably, the difference in the specific refractive index of the core with respect to the optical cladding is 0.42% or more.
- the distance between the cores can be set to 41 ⁇ m or less, and the connection loss can be stably suppressed to a low level.
- the difference in the specific refractive index of the core with respect to the optical cladding is 0.48% or more.
- the distance between the cores can be set to 38 ⁇ m or less, and the connection loss can be stably suppressed to a low level.
- the difference in the specific refractive index of the core with respect to the optical cladding is preferably 0.60% or less.
- FIG. 7 is a graph showing a calculation example of a region where the cable cutoff wavelength is 1470 nm or less when the difference in the specific refractive index of the core with respect to the optical cladding is 0.50% and the distance between the cores is 36.5 ⁇ m. ..
- FIG. 7 is a calculation example of a configuration having no low refractive index portion, that is, a configuration corresponding to MCF1. The graph shown in FIG. 7 shows the case where the specific refractive index difference (%) of the physical clad with respect to the optical clad and the specific refractive index difference of the core with respect to the optical clad are 0.50% and the distance between the cores is 36.5 ⁇ m.
- the relationship with the optical cladding diameter ( ⁇ m) at which the cable cutoff wavelength is 1470 nm is shown in 1.
- the horizontal axis is the difference in specific refractive index (%) with respect to the optical clad of the physical clad.
- the vertical axis is the optical clad diameter ( ⁇ m) at which the cable cutoff wavelength is 1470 nm when the difference in the specific refractive index of the core with respect to the optical clad is 0.50% and the distance between the cores is 36.5 ⁇ m.
- the cable cutoff wavelength can be stably suppressed to 1530 nm or less even when the manufacturing variation that can normally occur occurs.
- the widely used ITU-T G It is possible to interconnect with an optical fiber conforming to 654.
- FIG. 8 shows a bending loss at a wavelength of 1625 nm when the core is wound in an annular shape with a radius of 30 mm when the difference in the specific refractive index with respect to the optical cladding of the core is 0.50% and the distance between the cores is 36.5 ⁇ m. Is a calculation example of a region where is 0.25 dB / 100 turns or less.
- FIG. 8 is a calculation example of a configuration having no low refractive index portion, that is, a configuration corresponding to MCF1. The graph shown in FIG.
- the optical axis is the difference in specific refractive index (%) with respect to the optical clad of the physical clad.
- the vertical axis is the optical clad diameter ( ⁇ m) at which the bending loss at a wavelength of 1625 nm when wound in an annular shape with a radius of 30 mm is 0.25 dB / 100 turns.
- the bending loss at a bending radius of 30 mm and a wavelength of 1625 nm is stably suppressed to 0.50 dB / 100 turns or less even when a manufacturing variation that may occur normally occurs. be able to.
- the cable cutoff wavelength can be stably suppressed to 1530 nm or less.
- the widely used ITU-T G It is possible to interconnect with an optical fiber compliant with 654A to D.
- Tables 1 to 4 show calculation examples regarding the optical characteristics of MCF1.
- Table 1 shows Calculation Examples 1-1 to 1-16.
- Table 2 shows calculation examples 2-1 to 2-16.
- Table 3 shows calculation examples 3-1 to 3-16.
- Table 4 shows calculation examples 4-1 to 4-16.
- Tables 1 to 4 show the core diameter ( ⁇ m), the difference in the specific refractive index of the core with respect to pure quartz (%), the distance between cores ( ⁇ m), the optical clad diameter ( ⁇ m), and the difference in the specific refractive index of the optical clad with respect to pure quartz.
- calculation example 3-1, 3-5, 3-9, 3-13 are comparative examples in terms of crosstalk between opposite propagation cores
- calculation example 4-8 is a comparative example in terms of distance between cores.
- Other calculation examples are examples. From the calculation examples shown in Table 1, the connection can be facilitated by setting the distance between cores to 35.9 ⁇ m or less, more preferably 33.6 ⁇ m or less, and at the same time, the crosstalk between opposite propagation cores is ⁇ 43 dB / 100 km or less, respectively. , -34 dB / 100 km or less can be suppressed to a low level, and can be suitably used for long-distance large-capacity transmission.
- the distance between the cores is further 0.8 ⁇ m or more as compared with the case where the low refractive index portion is not used. , More preferably, it can be reduced by 2.1 ⁇ m or more, and the connection can be further facilitated.
- the connection can be facilitated by setting the distance between cores to 36.5 ⁇ m or less, more preferably 33.3 ⁇ m or less, and at the same time, the crosstalk between counter-propagating cores is ⁇ 45 dB / 100 km or less, respectively. , -31 dB / 100 km or less can be suppressed to a low level, and can be suitably used for long-distance large-capacity transmission. Further, by setting the low refractive index portion to 0.5 times or more, more preferably 1.0 times or more the core diameter, the distance between the cores is further 0.8 ⁇ m or more as compared with the case where the low refractive index portion is not used. , More preferably, it can be reduced by 2.1 ⁇ m or more, and the connection can be further facilitated.
- the connection can be facilitated by setting the inter-core distance to 33.8 ⁇ m or less, and at the same time, the crosstalk between counter-propagating cores can be suppressed to -42 dB / 100 km or less, which is a long distance. It can be suitably used for large-capacity transmission. Further, by setting the low refractive index portion to 0.5 times or more, more preferably 1.0 times or more the core diameter, the distance between the cores is further 0.7 ⁇ m or more as compared with the case where the low refractive index portion is not used. , More preferably, it can be reduced by 2.0 ⁇ m or more, and the connection can be further facilitated.
- the connection can be facilitated by setting the inter-core distance to 39.1 ⁇ m or less, more preferably 35.1 ⁇ m or less, and at the same time, the crosstalk between counter-propagating cores is ⁇ 46 dB / 100 km or less, respectively. , -30 dB / 100 km or less can be suppressed, and can be suitably used for long-distance large-capacity transmission.
- the low refractive index portion to 0.5 times or more, more preferably 1.0 times or more the core diameter
- the distance between the cores is further 0.7 ⁇ m or more as compared with the case where the low refractive index portion is not used. , More preferably, it can be reduced by 2.0 ⁇ m or more, and the connection can be further facilitated.
- the crosstalk between counter-propagating cores at a wavelength of 1550 nm is reduced to -30 dB / 100 km or less, more preferably -40 dB / 100 km or less.
- the angle shift occurs, the center position of the connecting core shifts, and a connection loss (fusion loss) occurs.
- the distance between cores is set to 46.5 ⁇ m or less, more preferably 41 ⁇ m or less, and further preferably 38 ⁇ m or less.
- the distance from the center of gravity of each core to the fiber axis C becomes as small as 23.25 ⁇ m or less, more preferably 20.5 ⁇ m or less, and further preferably 19 ⁇ m or less.
- the MCFs 1 and 1A can suppress an increase in connection loss due to an angle shift as compared with the MCFs described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2.
- a pair of core portions to be a pair of cores 10 and an optical clad portion to be an optical clad 21 are integrally formed, and then a physical clad portion to be a physical clad 22 is formed in the optical clad portion.
- the bending loss at a wavelength of 1625 nm when wound in an annular radius of 30 mm is 0.50 dB / 100 turns or less, more preferably 0.25 dB / 100 turns or less.
- the cable cutoff wavelength is 1530 nm or less, more preferably 1470 nm or less.
- the widely used ITU-T G It can be interconnected with an optical fiber conforming to 654A to D, and more preferably, interconnection is ensured even if there is a manufacturing variation of MCF that can usually occur.
- the clad 20 includes, in addition to the optical clad 21, a physical clad 22 having a refractive index equal to or higher than the refractive index of the optical clad 21.
- a refractive index step is introduced at the interface between the optical clad 21 and the physical clad 22, so that the distance between the cores can be further reduced.
- the design tolerance of bending loss and cable cutoff wavelength can be increased. That is, it is possible to improve the controllability of the cable cutoff wavelength at the fiber design stage while suppressing bending loss.
- the difference in the specific refractive index of the physical clad 22 with respect to the optical clad 21 is 0.1% or more and 0.4% or less. Therefore, in MCF1 and 1A, the distance between cores can be surely reduced. This can reliably increase the design tolerance of bending loss and cable cutoff wavelengths.
- MCF1A further includes a low refractive index portion between the pair of cores 10.
- the crosstalk between cores is reduced and the design margin for crosstalk is increased. Therefore, by using this margin, the distance between cores can be further reduced while keeping the crosstalk low. Therefore, it is possible to further suppress an increase in connection loss due to an angle shift.
- the optical transmission system 40 includes MCF1 or MCF1A, it is possible to suppress an increase in connection loss while reducing crosstalk between opposite propagation cores.
- MCF1,1A can be applied to, for example, a branch line branching from the main line of an optical submarine cable. Since such a branch line has a shorter transmission distance than the main line, the crosstalk characteristics required for the fiber are alleviated. Therefore, it is easy to reduce the distance between the cores of MCF1 and 1A.
- the pair of cores 10 can propagate the signal propagating in the direction away from the branch point from the main line and the signal propagating in the direction toward the branch point in opposite directions to each other. Therefore, crosstalk between opposite propagation cores can be easily suppressed.
- the diameter, material, additive element, or refractive index distribution of the pair of cores 10 may be different from each other.
- the propagation constants of the light waves propagating in each core 10 can be made different. Therefore, crosstalk between opposite propagation cores can be suppressed as compared with the case where the characteristics of the pair of cores 10 are the same as each other. Further, the distance between cores required to secure the same level of crosstalk characteristics as when the pair of cores 10 are the same can be reduced. This makes it possible to reduce the connection loss due to the angle deviation.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
マルチコア光ファイバ(1)は、一対のコア(10)と、一対のコア(10)をいずれも覆うクラッド(20)と、を備える。クラッドの直径は、124μm以上126m以下である。一対のコアの中心間距離は、46.5μm以下である。波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークは、-30dB/100km以下である。
Description
本出願は、2020年9月24日出願の日本出願第2020-159586号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本開示は、マルチコア光ファイバ及び光伝送システムに関する。
一対のコアと、クラッドとを有する非結合型のマルチコア光ファイバが知られている(例えば、非特許文献1及び非特許文献2)。このようなマルチコア光ファイバでは、各コアにて独立した光信号を伝搬できるため、単一のコアを有するシングルコア光ファイバと比較して、ファイバ1本あたりの伝送容量が大きい。
Geng, "High-speed, bi-directional dual-core fiber transmission system for high-density, short-reach optical interconnects", Proc. of SPIE, vol.9390, pp.939009-1-10 (2015).
Tamura, "Low-Loss Uncoupled Two-Core Fiber for Power Efficient Practical Submarine Transmission", OFC’19, M1E.5 (2019).
本開示のマルチコア光ファイバは、一対のコアと、一対のコアをいずれも覆うクラッドと、を備える。クラッドの直径は、124μm以上126m以下である。一対のコアの中心間距離は、46.5μm以下である。波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークは、-30dB/100km以下である。一対のコアの中心は、ファイバ軸に垂直な断面において、ファイバ軸を中心とする同一円上、かつ、ファイバ軸を通る一本の直線上に配置されていてもよい。
本開示の一実施形態に係る光伝送システムは、上記マルチコア光ファイバと、一対のコアのそれぞれの両端に接続された光送信機及び光受信機と、を備える。
[本開示が解決しようとする課題]
マルチコア光ファイバでは、各コアを伝搬する信号同士のクロストークを低減するために、一対のコアの中心間距離であるコア間距離(コア間ピッチ、コア間隔)を大きくする必要がある。上記非特許文献1及び上記非特許文献2では、コア間距離を46.6μm以上と大きく確保している。しかしながら、コア間距離が増大すると、ファイバ中心とコア中心との間の距離が増大するので、マルチコア光ファイバ同士を接続する際に角度ずれによる接続損失が増大する。
マルチコア光ファイバでは、各コアを伝搬する信号同士のクロストークを低減するために、一対のコアの中心間距離であるコア間距離(コア間ピッチ、コア間隔)を大きくする必要がある。上記非特許文献1及び上記非特許文献2では、コア間距離を46.6μm以上と大きく確保している。しかしながら、コア間距離が増大すると、ファイバ中心とコア中心との間の距離が増大するので、マルチコア光ファイバ同士を接続する際に角度ずれによる接続損失が増大する。
本開示は、実使用時のクロストークを低く抑えると同時に、接続損失の増大を抑制可能なマルチコア光ファイバ及び光伝送システムを提供することを目的とする。
[本開示の効果]
本開示によれば、対向伝搬コア間クロストークを低く抑えると同時に、接続損失の増大を抑制可能なマルチコア光ファイバ及び光伝送システムを提供することができる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示の一実施形態に係るマルチコア光ファイバは、一対のコアと、一対のコアをいずれも覆うクラッドと、を備える。クラッドの直径は、124μm以上126m以下である。一対のコアの中心間距離は、46.5μm以下である。波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークは、-30dB/100km以下である。ここで、「対向伝搬コア間クロストーク」とは、一端における一対のコアのうち一方のコアに入射された光のうち、当該一方のコアの他端から出射される光の強度に対する他方のコアの一端へ戻ってくる光の強度の比の対数である。なお、一対のコアの中心は、ファイバ軸に垂直な断面において、ファイバ軸を中心とする同一円上、かつ、ファイバ軸を通る一本の直線上に配置されていてもよい。
本開示によれば、対向伝搬コア間クロストークを低く抑えると同時に、接続損失の増大を抑制可能なマルチコア光ファイバ及び光伝送システムを提供することができる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示の一実施形態に係るマルチコア光ファイバは、一対のコアと、一対のコアをいずれも覆うクラッドと、を備える。クラッドの直径は、124μm以上126m以下である。一対のコアの中心間距離は、46.5μm以下である。波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークは、-30dB/100km以下である。ここで、「対向伝搬コア間クロストーク」とは、一端における一対のコアのうち一方のコアに入射された光のうち、当該一方のコアの他端から出射される光の強度に対する他方のコアの一端へ戻ってくる光の強度の比の対数である。なお、一対のコアの中心は、ファイバ軸に垂直な断面において、ファイバ軸を中心とする同一円上、かつ、ファイバ軸を通る一本の直線上に配置されていてもよい。
このマルチコア光ファイバでは、各コアの重心からファイバ軸までの間の距離が小さい。このため、2つのマルチコア光ファイバを接続する際に、互いのコア重心が一致するように理想的に位置合わせした場合において、角度ずれによる接続損失の増大を抑制することができる。
半径30mmの円環状に巻回されたときの波長1625nmにおける曲げ損失は、0.25dB/100ターン以下であり、ITU-T G.650.1で定義されたケーブルカットオフ波長は、1530nm以下であってもよい。この場合、ITU-T G.654AからDに準拠する広く用いられる光ファイバと相互接続することができる。
クラッドは、一対のコアを覆う光学クラッドと、光学クラッドを取り囲み、光学クラッドの屈折率以上の屈折率を有する物理クラッドと、を含んでもよい。この場合、光学クラッドと物理クラッドとの間の界面に屈折率段差が導入されるので、コア間距離を更に縮小することができる。また、曲げ損失及びケーブルカットオフ波長の設計トレランスを拡大することができる。
物理クラッドの光学クラッドに対する比屈折率差は0.1%以上0.4%以下であってもよい。この場合、コア間距離を確実に縮小することができる。また、曲げ損失及びケーブルカットオフ波長の設計トレランスを確実に拡大することができる。
上記マルチコア光ファイバは、一対のコアの間に配置され、光学クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率部を更に備えてもよい。この場合、コア間距離を更に小さくすることができる。よって、角度ずれによる接続損失の増大を更に抑制することができる。
本開示の一実施形態に係る光伝送システムは、上記マルチコア光ファイバと、一対のコアのそれぞれの両端に接続された光送信機及び光受信機と、を備える。
この光伝送システムでは、上記マルチコア光ファイバを備えるので、クロストークを低減しながら、接続損失の増大を抑制することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示のマルチコア光ファイバ及び光伝送システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本開示のマルチコア光ファイバ及び光伝送システムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、実施形態に係るマルチコア光ファイバの断面構成を示す図である。図1に示されるように、MCF1は、一対のコア10と、クラッド20とを備える。MCF1は、クラッド20の外周面を覆う樹脂被覆(不図示)を更に備えてもよい。MCF1は、非結合型である。
一対のコア10は、MCF1のファイバ軸Cに垂直な断面において、ファイバ軸Cに対して点対称に配置されている。ファイバ軸Cに垂直な断面において、一対のコア10の中心は、ファイバ軸Cを中心とする同一円上、かつ、ファイバ軸Cを通る一本の直線上に配置されている。一対のコア10の中心間距離(コア間距離またはコア間隔)は、46.5μm以下である。各コア10の直径(コア径)は、例えば、8μm以上14μm以下である。コア10は、例えば、石英ガラスを主成分とし、必要に応じて屈折率変調用の元素が添加されたガラスからなる。本実施形態では、一対のコア10は、直径(形状)、材質、添加元素、及び、屈折率分布の点のいずれにおいても互いに等しい。
一対のコア10は、例えば、カリウム元素、ナトリウム元素、ルビジウム元素等のアルカリ金属元素を含むコア10と、アルカリ金属元素を含まないコア10との組み合わせであってもよい。一対のコア10は、例えば、当該コア10の中心軸を含む中心ディプレストを有するコア10と、中心ディプレストを有さないコア10の組み合わせであってもよい。
クラッド20は、一対のコア10の周りに設けられ、一対のコア10をいずれも覆っている。クラッド20の直径(クラッド径)は、124μm以上126m以下である。クラッド20は、光学クラッド21と、物理クラッド22とを含んでいる。光学クラッド21、及び物理クラッド22は、例えば、石英ガラスを主成分とし、必要に応じて屈折率変調用の元素が添加されたガラスからなる。
光学クラッド21は、一対のコア10をいずれも覆っている。光学クラッド21は、一対のコア10の周りと、一対のコア10の間とに設けられている。光学クラッド21は、各コア10の外周面の全体を覆っている。光学クラッド21は、各コア10の外周面と接している。光学クラッド21の直径(光学クラッド径)は、例えば、58μm以上80μm以下である。
物理クラッド22は、光学クラッド21の周りに設けられ、光学クラッド21を取り囲んでいる。物理クラッド22は、光学クラッド21を覆っている。物理クラッド22は、光学クラッド21の外周面と接している。物理クラッド22の直径(物理クラッド径)は、クラッド20の直径に対応する。
クラッド20の屈折率は、コア10の屈折率よりも低い。光学クラッド21の屈折率及び物理クラッド22の屈折率は、それぞれコア10の屈折率よりも低い。コア10の光学クラッド21に対する比屈折率差は、例えば、0.30%以上0.60%以下である。物理クラッド22の屈折率は、光学クラッド21の屈折率以上である。すなわち、光学クラッド21の屈折率は、物理クラッド22の屈折率と同じであるか、物理クラッド22の屈折率よりも低い。物理クラッド22の光学クラッド21に対する比屈折率差は、例えば、0.1%以上0.4%以下である。
コア10の純石英に対する比屈折率差は、例えば、-0.10%以上0.20%以下である。光学クラッド21の純石英に対する比屈折率差は、例えば、-0.50%以上-0.20%以下である。物理クラッド22の純石英に対する比屈折率差は、例えば、-0.30%以上-0.10%以下である。
図2は、変形例に係るマルチコア光ファイバの断面構成を示す図である。図2に示されるように、MCF1Aは、低屈折率部30を更に備える点で、MCF1(図1参照)と相違し、その他の点で一致している。低屈折率部30は、ファイバ軸Cと重なるように一対のコア10の間に配置されている。ファイバ軸Cに垂直な断面において、低屈折率部30の中心は、ファイバ軸Cと一致している。低屈折率部30は、一対のコア10から離間して配置されている。
低屈折率部30は、光学クラッド21の屈折率よりも低い屈折率を有する。低屈折率部30の光学クラッド21に対する比屈折率差は、例えば、-0.30%以上-0.10%以下である。低屈折率部30は、例えば、石英ガラスを主成分とし、必要に応じて屈折率変調用の元素が添加されたガラスからなる。低屈折率部30には、例えば、屈折率変調用の元素としてF(フッ素)が添加されている。低屈折率部30の直径は、例えば、コア径の0.5倍以上1.0倍以下である。
MCF1,1Aでは、半径30mmの円環状に巻回されたときの波長1625nmにおける曲げ損失は、0.25dB/100ターン以下である。ケーブルカットオフ波長λccは、1530nm以下である。MCF1,1Aでは、各コア10を伝搬する光の実効断面積Aeffは、例えば、70μm2以上130μm2以下である。
MCF1,1Aでは、一対のコア10は、一対の信号光を互いに逆方向に伝搬してもよいし、互いに同方向に伝搬してもよい。信号光としてコア10に入射された入射光の一部は、隣接するコア10に漏れ出る。隣接するコア10から漏れ出た光の強度と、入射光が入射されたコア10から出射された光の強度との比をコア間クロストーク(信号間クロストーク)とする。波長1550nmにおける入射端における隣接するコア10から漏れ出る光の強度に関するコア間クロストーク(対向伝搬コア間クロストーク)は、例えば、-30dB/100km以下である。つまり、入射光強度を1とした場合、漏れ出た光の強度は1/1000以下である。波長1550nmにおける出射端における隣接するコア10から漏れ出る光の強度に関するコア間クロストーク(並行伝搬コア間クロストーク)は、例えば、-10dB/100km以下である。
逆方向伝搬の場合、同方向伝搬の場合に比べて、コア間クロストークを抑制することができる。逆方向伝搬の場合、同方向伝搬の場合と同水準のコア間クロストークを確保するために必要なコア間距離を小さくすることができる。よって、逆方向伝搬の場合、同方向伝搬の場合よりも角度ずれによる接続損失を低減可能である。
MCF1,1Aでは、光学クラッド21及び物理クラッド22が互いに異なる屈折率を有するが、光学クラッド21及び物理クラッド22が互いに同じ屈折率を有してもよい。すなわち、クラッド20が一様な屈折率を有してもよい。
図3は、実施形態に係る光伝送システムの構成を示す図である。図3に示されるように、光伝送システム40は、MCF1と、4つの光送受信機(TRx)41,42,43,44とを備える。MCF1の一対のコア10のうち一方は、伝送路C1を構成し、他方は伝送路C2を構成している。伝送路C1(コア10)の両端には、光送受信機41,42が接続されている。伝送路C2(コア10)の両端には、光送受信機43,44が接続されている。光送受信機41,43は、MCF1のファイバ端1aに接続されている。光送受信機42,44は、MCF1のファイバ端1bに接続されている。
伝送路C1は信号光45を伝送し、伝送路C2は信号光46を伝送する。光伝送システム40では、伝送路C1は信号光45を双方向に伝送し、伝送路C2は信号光46を双方向に伝送する。すなわち、光送受信機41,42のうち一方が信号光45を送信し、他方が信号光45を受信する。光送受信機43,44のうち一方が信号光46を送信し、他方が信号光46を受信する。
光伝送システム40では、伝送路C1が信号光45を一方向のみに伝送する構成であってもよい。この場合、光伝送システム40は、一対の光送受信機41,42の代わりに、光送信機及び光受信機を備えればよい。また、光伝送システム40では、伝送路C2が信号光46を一方向のみに伝送する構成であってもよい。この場合、光伝送システム40は、一対の光送受信機43,44の代わりに、光送信機及び光受信機を備えればよい。光伝送システム40は、MCF1の代わりにMCF1Aを備えてもよい。
図4及び図5それぞれは、並行伝搬コア間クロストーク及び対向伝搬コア間クロストークの測定系の構成を示す図である。
図4に示されるように、測定系50Aでは、伝送路C1のファイバ端1aには、光送信機51が設けられている。伝送路C1のファイバ端1bには、光受信機52が設けられている。伝送路C2のファイバ端1aには、光送信機53が設けられている。伝送路C2のファイバ端1bには、光受信機54が設けられている。
光送信機51,53は、例えば、レーザダイオードである。光受信機52,54は、例えば、フォトダイオードである。光送信機51は、入射光55としてレーザ光をファイバ端1aから伝送路C1に入射する。光受信機52は、ファイバ端1bにおいて伝送路C1から出射される光の強度を測定する。光送信機53は、入射光56としてレーザ光をファイバ端1aから伝送路C2に入射する。光受信機54は、ファイバ端1bにおいて伝送路C2から出射される光の強度を測定する。
測定系50Aによる並行伝搬コア間クロストークの測定では、光送信機51を用いて入射光55をファイバ端1aから伝送路C1に入射し、光受信機52を用いて当該伝送路C1から出力される光の強度I51-52を測定するとともに光受信機54を用いて隣接伝送路C2に漏れ出た光55aの強度I51-54を測定する。また、光送信機53を用いて入射光56をファイバ端1aから伝送路C2に入射し、光受信機54を用いて当該伝送路C2コアから出力される光の強度I53-54を測定するとともに光受信機52を用いて隣接伝送路C1に漏れ出た光56aの強度I53-52を測定する。強度I51-52に対する強度I51-54の比の対数log(I51-54/I51-52)、および強度I53-54に対する強度I53-52の比の対数log(I53-52/I53-54)が並行伝搬コア間クロストークである。2つの比の値は理論的には一致する。
図5に示されるように、測定系50Bは、光送信機53と光受信機54の配置が入れ替わっている点で、測定系50Aと相違している。すなわち、測定系50Bでは、光送信機53は、入射光56としてレーザ光をファイバ端1bから伝送路C2に入射する。光受信機54は、ファイバ端1aにおいて伝送路C2から出射される光の強度を測定する。
測定系50Bによる対向伝搬コア間クロストークの測定では、光送信機51を用いて入射光55をファイバ端1aから伝送路C1に入射し、光受信機52を用いて当該伝送路C1から出力される光の強度I51-52を測定するとともに光受信機54を用いて隣接導波路に戻ってきた光55aの強度I51-54を測定する。また、光送信機53を用いて入射光56をファイバ端1bから伝送路C1に入射し、光受信機54を用いて当該伝送路C1から出力される光の強度I53-54を測定するとともに光受信機52を用いて隣接導波路に戻ってきた光56aの強度I53-52を測定する。強度I51-52に対する強度I51-54の比の対数log(I51-54/I51-52)および強度I53-54に対する強度I53-52の比の対数log(I53-52/I53-54)が対向伝搬コア間クロストークである。2つの比の値は理論的には一致する。
図6は、実効断面積が80μm2の場合に波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークが-30dB/100kmとなる条件の計算例である。図6は、低屈折率部を有さない構成、すなわち、MCF1に対応する構成についての計算例である。図6に示されるグラフは、コアの光学クラッドに対する比屈折率差(%)と、実効断面積が80μm2の場合に波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークが-30dB/100kmとなるコア間距離(μm)との関係を示す。横軸は、コアの光学クラッドに対する比屈折率差(%)を示す。縦軸は、コア間距離(μm)を示す。
図6に示されるように、コアの光学クラッドに対する比屈折率差が大きくなるほど、コア間距離を小さくすることができる。コアを伝搬する光の実効断面積が80μm2の場合に、波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークを-30dB/100kmに抑えながら、コア間距離を46.5μm以下とするためには、コアの光学クラッドに対する比屈折率差を0.36%以上とする必要がある。より好ましくは、コアの光学クラッドに対する比屈折率差は、0.42%以上である。それにより、コア間距離を41μm以下とすることができ、接続損失を安定して低く抑えることができる。更に好ましくは、コアの光学クラッドに対する比屈折率差は、0.48%以上である。それにより、コア間距離を38μm以下とすることができ、接続損失を安定して低く抑えることができる。一方で、コアの光学クラッドに対する比屈折率差は、0.60%以下であることが好ましい。それにより、比屈折率差を拡大するために添加される添加物に起因する伝送損失増を抑えるとともに、製造上生じうる非対称性に起因する偏波モード分散の増加を抑えることができる。
図7は、コアの光学クラッドに対する比屈折率差が0.50%、かつ、コア間距離が36.5μmである場合にケーブルカットオフ波長が1470nm以下となる領域の計算例を示すグラフである。図7は、低屈折率部を有さない構成、すなわち、MCF1に対応する構成についての計算例である。図7に示されるグラフは、物理クラッドの光学クラッドに対する比屈折率差(%)と、コアの光学クラッドに対する比屈折率差が0.50%、かつ、コア間距離が36.5μmである場合にケーブルカットオフ波長が1470nmとなる光学クラッド径(μm)との関係を示す。横軸は、物理クラッドの光学クラッドに対する比屈折率差(%)である。縦軸は、コアの光学クラッドに対する比屈折率差が0.50%、かつ、コア間距離が36.5μmである場合にケーブルカットオフ波長が1470nmとなる光学クラッド径(μm)である。
図7に示す範囲の構造を設計中心として製造することにより、通常生じうる製造バラツキが生じた場合においても、ケーブルカットオフ波長を1530nm以下に安定して抑えることができる。その結果、広く用いられるITU-T G.654に準拠する光ファイバと相互接続することが可能となる。
図8は、コアの光学クラッドに対する比屈折率差が0.50%、かつ、コア間距離が36.5μmである場合に、半径30mmの円環状に巻回されたときの波長1625nmにおける曲げ損失が0.25dB/100ターン以下となる領域の計算例である。図8は、低屈折率部を有さない構成、すなわち、MCF1に対応する構成についての計算例である。図8に示されるグラフは、物理クラッドの光学クラッドに対する比屈折率差(%)と、半径30mmの円環状に巻回されたときの波長1625nmにおける曲げ損失が0.25dB/100ターンとなる光学クラッド径(μm)との関係を示す。横軸は、物理クラッドの光学クラッドに対する比屈折率差(%)である。縦軸は、半径30mmの円環状に巻回されたときの波長1625nmにおける曲げ損失が0.25dB/100ターンとなる光学クラッド径(μm)である。
図8に示す範囲の構造を設計中心として製造することにより、通常生じうる製造バラツキが生じた場合においても、曲げ半径30mm、波長1625nmにおける曲げ損失を0.50dB/100ターン以下に安定して抑えることができる。その結果、ケーブルカットオフ波長を1530nm以下に安定して抑えることができる。その結果、広く用いられるITU-T G.654AからDに準拠する光ファイバと相互接続することが可能となる。
表1から表4は、MCF1の光学特性に関する計算例を示す。表1には、計算例1-1から1-16が示されている。表2には、計算例2-1から2-16が示されている。表3には、計算例3-1から3-16が示されている。表4には、計算例4-1から4-16が示されている。表1から表4には、コア径(μm)、コアの純石英に対する比屈折率差(%)コア間距離(μm)、光学クラッド径(μm)、光学クラッドの純石英に対する比屈折率差(%)、物理クラッドの純石英に対する比屈折率差(%)、低屈折率部の直径(μm)、波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークXT(dB/100km)、半径30mmの円環状に巻回されたときの波長1625nmにおける曲げ損失(dB/100ターン)、及び、ケーブルカットオフ波長λcc(nm)が示されている。
計算例のうち、計算例3-1,3-5,3-9,3-13は対向伝搬コア間クロストークの点で、計算例4-8はコア間距離の点で比較例である。その他の計算例は実施例である。表1に示される計算例から、コア間距離を35.9μm以下、より好ましくは33.6μm以下とすることで接続を容易にでき、同時に対向伝搬コア間クロストークをそれぞれ、-43dB/100km以下、-34dB/100km以下に低く抑えることができ、長距離大容量伝送に好適に用いることができる。更に、低屈折率部として、コア径の0.5倍以上、より好ましくは1.0倍以上とすることにより、低屈折率部を用いない場合に比べてコア間距離を更に0.8μm以上、より好ましくは2.1μm以上、低減することができ、接続を更に容易とすることができる。
表2に示される計算例から、コア間距離を36.5μm以下、より好ましくは33.3μm以下とすることで接続を容易にでき、同時に対向伝搬コア間クロストークをそれぞれ、-45dB/100km以下、-31dB/100km以下に低く抑えることができ、長距離大容量伝送に好適に用いることができる。更に、低屈折率部として、コア径の0.5倍以上、より好ましくは1.0倍以上とすることにより、低屈折率部を用いない場合に比べてコア間距離を更に0.8μm以上、より好ましくは2.1μm以上、低減することができ、接続を更に容易とすることができる。
表3に示される計算例から、コア間距離を33.8μm以下とすることで接続を容易にでき、同時に対向伝搬コア間クロストークを、-42dB/100km以下に低く抑えることができ、長距離大容量伝送に好適に用いることができる。更に、低屈折率部として、コア径の0.5倍以上、より好ましくは1.0倍以上とすることにより、低屈折率部を用いない場合に比べてコア間距離を更に0.7μm以上、より好ましくは2.0μm以上、低減することができ、接続を更に容易とすることができる。
表4に示される計算例から、コア間距離を39.1μm以下、より好ましくは35.1μm以下とすることで接続を容易にでき、同時に対向伝搬コア間クロストークをそれぞれ、-46dB/100km以下、-30dB/100km以下に低く抑えることができ、長距離大容量伝送に好適に用いることができる。更に、低屈折率部として、コア径の0.5倍以上、より好ましくは1.0倍以上とすることにより、低屈折率部を用いない場合に比べてコア間距離を更に0.7μm以上、より好ましくは2.0μm以上、低減することができ、接続を更に容易とすることができる。
以上説明したように、MCF1,1Aでは、波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークは、-30dB/100km以下、より好ましくは-40dB/100km以下に低減されている。一般にMCF同士を接続する際、全てのコアを対向させるために、MCFの中心軸まわりの角度位置を合わせる必要がある。角度ずれが生じると、接続するコアの中心位置がずれ、接続損失(融着損)が生じる。
上記非特許文献1及び非特許文献2に記載のMCFでは、コア間距離が大きいので、接続損失が増大し易い。角度ずれ起因の融着損を抑制するには、コア間距離を小さくすることが必要である。そこで、MCF1,1Aでは、コア間距離を46.5μm以下、より好ましくは41μm以下、更に好ましくは38μm以下としている。これにより、各コアの重心からファイバ軸Cまでの距離が23.25μm以下、より好ましくは20.5μm以下、更に好ましくは19μm以下と小さくなる。接続時のファイバ軸に垂直な方向の位置合わせを理想的に行なうことで、接続対象の2つのMCFのコア重心の位置を一致させた場合において、角度ずれによって生じるコア位置ずれを低く抑えることができる。よって、MCF1,1Aでは、上記非特許文献1及び非特許文献2に記載のMCFに比べて、角度ずれによる接続損失の増大を抑制することができる。
MCF1の光ファイバ母材は、例えば、一対のコア10となる一対のコア部及び光学クラッド21となる光学クラッド部を一体的に形成した後、物理クラッド22となる物理クラッド部を光学クラッド部の周りに付与することにより製造される。この製造方法では、光学クラッド部を厚く形成するよりも、物理クラッド部を厚く形成する方が容易である。この点は、MCF1Aの光ファイバ母材の製造方法においても同様である。MCF1,1Aでは、コア間距離が小さいので、光学クラッド径を小さくし、その分、物理クラッド22を厚くすることができる。よって、生産性を向上させることができる。
MCF1,1Aでは、半径30mmの円環状に巻回されたときの波長1625nmにおける曲げ損失は、0.50dB/100ターン以下であり、より好ましくは0.25dB/100ターン以下である。ケーブルカットオフ波長は、1530nm以下であり、より好ましくは1470nm以下である。このため、広く用いられるITU-T G.654AからDに準拠する光ファイバと相互接続することができ、より好ましくは通常生じうるMCFの製造バラツキが生じても相互接続性が担保される。
上記非特許文献1及び非特許文献2に記載のMCFでは、クラッドの屈折率が一様な構造であるため、対向伝搬コア間クロストーク、曲げ損失、及びケーブルカットオフ波長に対して要求される特性を満足する設計解範囲が狭いという問題がある。これに対し、MCF1,1Aでは、クラッド20は、光学クラッド21に加えて、光学クラッド21の屈折率以上の屈折率を有する物理クラッド22を含んでいる。これにより、光学クラッド21と物理クラッド22との間の界面に屈折率段差が導入されるので、コア間距離を更に縮小することができる。この結果、曲げ損失及びケーブルカットオフ波長の設計トレランスを拡大することができる。すなわち、曲げ損失を抑制しつつ、ファイバ設計段階でのケーブルカットオフ波長の制御性を向上させることができる。
MCF1,1Aでは、物理クラッド22の光学クラッド21に対する比屈折率差は0.1%以上0.4%以下である。このため、MCF1,1Aでは、コア間距離を確実に縮小することができる。これにより、曲げ損失及びケーブルカットオフ波長の設計トレランスを確実に拡大することができる。
MCF1Aは、一対のコア10の間に低屈折率部を更に備える。これによりコア間クロストークが低減され、クロストークに関する設計マージンが増えるため、このマージンを利用することで、クロストークを低く保ったまま、コア間距離を更に小さくすることができる。よって、角度ずれによる接続損失の増大を更に抑制することができる。
光伝送システム40は、MCF1またはMCF1Aを備えるので、対向伝搬コア間クロストークを低減しながら、接続損失の増大を抑制することができる。
MCF1,1Aは、例えば、光海底ケーブルの本線から分岐する支線に適用され得る。このような支線は、本線に比べて伝送距離が短いため、ファイバに要求されるクロストーク特性が緩和される。よって、MCF1,1Aのコア間距離をより縮小し易い。支線では、一対のコア10により、本線からの分岐点から遠ざかる方向へ伝搬する信号と、分岐点に向かう方向へ伝搬する信号とを互いに逆方向に伝搬させることができる。よって、対向伝搬コア間クロストークを容易に抑制することができる。
MCF1,1Aでは、一対のコア10の直径、材質、添加元素、または、屈折率分布は、互いに異なっていてもよい。一対のコア10の特性を互いに異ならせることで、各コア10を伝搬する光波の伝搬定数を異ならせることができる。よって、一対のコア10の特性が互いに同一である場合と比べて、対向伝搬コア間クロストークを抑制することができる。また、一対のコア10が同一である場合と同水準のクロストーク特性を確保するために必要なコア間距離を小さくすることができる。これにより、角度ずれによる接続損失を低減することができる。
1,1A…MCF
1a,1b…ファイバ端
10…コア
20…クラッド
21…光学クラッド
22…物理クラッド
30…低屈折率部
40…光伝送システム
41,42,43,44…光送受信機
45,46…信号光
50A,50B…測定系
51,53…光送信機
52,54…光受信機
55,56…入射光
55a,56a…光
C…ファイバ軸
C1,C2…伝送路
1a,1b…ファイバ端
10…コア
20…クラッド
21…光学クラッド
22…物理クラッド
30…低屈折率部
40…光伝送システム
41,42,43,44…光送受信機
45,46…信号光
50A,50B…測定系
51,53…光送信機
52,54…光受信機
55,56…入射光
55a,56a…光
C…ファイバ軸
C1,C2…伝送路
Claims (7)
- 一対のコアと、
前記一対のコアをいずれも覆うクラッドと、を備え、
前記クラッドの直径は、124μm以上126m以下であり、
前記一対のコアの中心間距離は、46.5μm以下であり、
波長1550nmにおける対向伝搬コア間クロストークは、-30dB/100km以下である、
マルチコア光ファイバ。 - 半径30mmの円環状に巻回されたときの波長1625nmにおける曲げ損失は、0.25dB/100ターン以下である、
請求項1に記載のマルチコア光ファイバ。 - ケーブルカットオフ波長は、1530nm以下である、
請求項1または請求項2に記載のマルチコア光ファイバ。 - 前記クラッドは、
前記一対のコアを覆う光学クラッドと、
前記光学クラッドを取り囲み、前記光学クラッドの屈折率以上の屈折率を有する物理クラッドと、を含む、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバ。 - 前記物理クラッドの前記光学クラッドに対する比屈折率差は、0.1%以上0.4%以下である、
請求項4に記載のマルチコア光ファイバ。 - 前記一対のコアの間に配置され、前記光学クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率部を更に備える、
請求項4または請求項5に記載のマルチコア光ファイバ。 - 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバと、
前記一対のコアのそれぞれの両端に接続された光送信機及び光受信機と、を備える、
光伝送システム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP21872564.6A EP4220995A4 (en) | 2020-09-24 | 2021-09-24 | MULTI-CORE OPTICAL FIBER AND OPTICAL TRANSMISSION SYSTEM |
CN202180064643.0A CN116250191A (zh) | 2020-09-24 | 2021-09-24 | 多芯光纤和光传输*** |
JP2022552072A JPWO2022065435A1 (ja) | 2020-09-24 | 2021-09-24 | |
US18/026,965 US20230333312A1 (en) | 2020-09-24 | 2021-09-24 | Multicore optical fiber and optical transmission system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020159586 | 2020-09-24 | ||
JP2020-159586 | 2020-09-24 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2022065435A1 true WO2022065435A1 (ja) | 2022-03-31 |
Family
ID=80846644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/035093 WO2022065435A1 (ja) | 2020-09-24 | 2021-09-24 | マルチコア光ファイバ及び光伝送システム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230333312A1 (ja) |
EP (1) | EP4220995A4 (ja) |
JP (1) | JPWO2022065435A1 (ja) |
CN (1) | CN116250191A (ja) |
WO (1) | WO2022065435A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7505664B1 (ja) | 2023-01-31 | 2024-06-25 | 住友電気工業株式会社 | マルチコア光ファイバ |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4134642A (en) * | 1976-04-16 | 1979-01-16 | Northern Telecom Limited | Optical fibre with increased security |
JP2011209702A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-10-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マルチコア光ファイバ |
JP2011215556A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マルチコア光ファイバ |
JP2013020074A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Hitachi Cable Ltd | マルチコアファイバ |
WO2016152507A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 住友電気工業株式会社 | マルチコア光ファイバ |
JP2020086054A (ja) * | 2018-11-21 | 2020-06-04 | 日本電信電話株式会社 | マルチコア光ファイバ、マルチコア光ファイバ設計方法、および光伝送方法 |
JP6715372B1 (ja) * | 2019-04-25 | 2020-07-01 | 日本電信電話株式会社 | マルチコア光ファイバ及び設計方法 |
JP2020159586A (ja) | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 三菱電機株式会社 | 氷吐出装置及び冷蔵庫 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3211464B1 (en) * | 2014-10-22 | 2021-05-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Multi-core optical fiber, optical cable, and optical connector |
-
2021
- 2021-09-24 WO PCT/JP2021/035093 patent/WO2022065435A1/ja unknown
- 2021-09-24 JP JP2022552072A patent/JPWO2022065435A1/ja active Pending
- 2021-09-24 CN CN202180064643.0A patent/CN116250191A/zh active Pending
- 2021-09-24 EP EP21872564.6A patent/EP4220995A4/en active Pending
- 2021-09-24 US US18/026,965 patent/US20230333312A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4134642A (en) * | 1976-04-16 | 1979-01-16 | Northern Telecom Limited | Optical fibre with increased security |
JP2011209702A (ja) * | 2010-03-10 | 2011-10-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マルチコア光ファイバ |
JP2011215556A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マルチコア光ファイバ |
JP2013020074A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Hitachi Cable Ltd | マルチコアファイバ |
WO2016152507A1 (ja) * | 2015-03-25 | 2016-09-29 | 住友電気工業株式会社 | マルチコア光ファイバ |
JP2020086054A (ja) * | 2018-11-21 | 2020-06-04 | 日本電信電話株式会社 | マルチコア光ファイバ、マルチコア光ファイバ設計方法、および光伝送方法 |
JP2020159586A (ja) | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 三菱電機株式会社 | 氷吐出装置及び冷蔵庫 |
JP6715372B1 (ja) * | 2019-04-25 | 2020-07-01 | 日本電信電話株式会社 | マルチコア光ファイバ及び設計方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
GENG: "High-speed, bi-directional dual-core fiber transmission system for high-density, short-reach optical interconnects", PROC. OF SPIE, vol. 9390, 2015, pages 939009 - 1,10 |
SANO AKIHIDE; TAKARA HIDEHIKO; KOBAYASHI TAKAYUKI; MIYAMOTO YUTAKA: "Crosstalk-Managed High Capacity Long Haul Multicore Fiber Transmission With Propagation-Direction Interleaving", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, vol. 32, no. 16, 15 August 2014 (2014-08-15), USA, pages 2771 - 2779, XP011554198, ISSN: 0733-8724, DOI: 10.1109/JLT.2014.2320826 * |
See also references of EP4220995A4 |
TAMURA: "Low-Loss Uncoupled Two-Core Fiber for Power Efficient Practical Submarine Transmission", OFC' 19, MIE. 5, 2019 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7505664B1 (ja) | 2023-01-31 | 2024-06-25 | 住友電気工業株式会社 | マルチコア光ファイバ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20230333312A1 (en) | 2023-10-19 |
JPWO2022065435A1 (ja) | 2022-03-31 |
CN116250191A (zh) | 2023-06-09 |
EP4220995A4 (en) | 2024-04-24 |
EP4220995A1 (en) | 2023-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11480727B2 (en) | Multi-core optical fiber | |
WO2011024808A1 (ja) | マルチコアファイバ | |
US20190113682A1 (en) | Method for axial alignment of coupled multicore optical fiber | |
JP6787803B2 (ja) | 光コネクタおよび光伝送システム | |
US11828978B2 (en) | Multi-core optical fiber and multi-core optical fiber cable | |
WO2022085534A1 (ja) | マルチコア光ファイバ | |
WO2022065435A1 (ja) | マルチコア光ファイバ及び光伝送システム | |
CN111273394B (zh) | 一种多芯多模光纤 | |
US8111962B2 (en) | Optical fiber connection structure and single-mode fiber | |
JP7227255B2 (ja) | ブリッジファイバ、マルチコアファイバユニット、多芯ブリッジファイバ、及び、多芯マルチコアファイバユニット | |
US20230185017A1 (en) | Multi-core optical fiber and multi-core optical fiber cable | |
JP2017187680A (ja) | 光デバイス | |
WO2022097639A1 (ja) | マルチコア光ファイバ | |
US20220357527A1 (en) | Multicore fiber and fanout assembly | |
JPWO2022065435A5 (ja) | ||
WO2023176798A1 (ja) | マルチコア光ファイバ、光コンバイナ、およびファイバ特性測定方法 | |
US20230152513A1 (en) | Reduced clad dual-core optical fibers for optical fiber cables and optical fiber interconnects | |
WO2023195280A1 (ja) | 光ケーブル、電子機器および光通信システム | |
Sasaki et al. | Multicore fiber connectors with small mode field diameter | |
JPS6055801B2 (ja) | 光回路素子 | |
JP2018185467A (ja) | 光分岐結合器及び光送受信モジュール | |
JP2005156643A (ja) | 光ファイバ、光導波路、光学装置、光受信モジュール、光送受信モジュール | |
JP2003057463A (ja) | 光分配器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21872564 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2022552072 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2021872564 Country of ref document: EP Effective date: 20230424 |