WO2023008341A1 - マルチコアファイバ、ピッチ変換器、光ファイバ接続体および光ファイバ接続体の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a multi-core fiber, a pitch converter, an optical fiber splicer, and a method for manufacturing an optical fiber splicer.
- MCF multi-core fiber
- XT inter-core crosstalk
- a coupled multicore fiber is a multicore fiber in which crosstalk between cores is allowed to occur and the distance between cores is narrowed to achieve high core density.
- MIMO Multiple Input Multiple Output
- DSP Digital Signal Processing
- a multi-core fiber in which inter-core crosstalk does not occur or inter-core crosstalk is small is sometimes called an uncoupled multi-core fiber.
- the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a multi-core fiber, a pitch converter, an optical fiber splicer, and manufacturing of an optical fiber splicer in which inter-core crosstalk is suppressed while increasing the core density. It is to provide a method.
- a plurality of core portions surround the outer circumferences of the plurality of core portions and have a lower refractive index than the maximum refractive index of the core portions.
- a cladding portion having a mode field diameter of 5 ⁇ m or less at a wavelength of 1550 nm;
- the multi-core fiber has a talk of -20 dB/km or less and a macrobend loss of 0.1 dB/m or less at a wavelength of 1550 nm when bent at a radius of 5 mm.
- It may be provided with four or more core portions arranged in a square lattice in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
- It may be provided with three or more core portions arranged in a hexagonal close-packed lattice in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
- the relative refractive index difference of the maximum refractive index of the core portion with respect to the refractive index of the clad portion may be 2% or more.
- It may have a W-shaped refractive index profile.
- It may have a trench-type refractive index profile.
- the pitch converter has a core pitch of 20 ⁇ m or less.
- the relative refractive index difference of the maximum refractive index of the core portion with respect to the refractive index of the clad portion may be 2% or more.
- the diameter of the second end face may be 70 ⁇ m or more and 125 ⁇ m or less.
- the pitch converter is connected to the second end face of the pitch converter, and a plurality of core portions surrounds the outer circumference of the plurality of core portions, and and a spliced multi-core fiber comprising a cladding portion having a lower refractive index than the optical fiber splice.
- the connecting multicore fiber may be the multicore fiber.
- One aspect of the present invention includes a plurality of core portions, and a cladding portion surrounding the outer periphery of the plurality of core portions and having a lower refractive index than the maximum refractive index of the core portions, and a cross section orthogonal to the longitudinal direction
- a first multi-core fiber which is a coupled multi-core fiber, and a second multi-core fiber connected to the first multi-core fiber, wherein the core pitch, which is the distance between the centers of the core portions closest to each other, is 20 ⁇ m or less in A plurality of core portions, and a clad portion surrounding the outer periphery of the plurality of core portions and having a lower refractive index than the maximum refractive index of the core portions, the core portion being the closest neighbor in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
- a second multi-core fiber that is an uncoupled multi-core fiber having a core pitch, which is the distance between the centers of the first multi-core fiber, of 20 ⁇ m or less and the same as the core pitch of the first multi-core fiber, and an inter-core crosstalk of ⁇ 20 dB/km or less. It is an optical fiber connector.
- the second multicore fiber may be the multicore fiber.
- the clad diameter of the first multi-core fiber and the clad diameter of the second multi-core fiber may be substantially the same.
- the apparatus may further include the pitch converter connected to the first multicore fiber or the second multicore fiber.
- the pitch converter is connected to the second end face of the pitch converter, and a plurality of core portions surrounds the outer circumference of the plurality of core portions, and and a cladding portion having a lower refractive index than the first multi-core fiber, wherein the core pitch, which is the distance between the centers of the most adjacent core portions in a cross section orthogonal to the longitudinal direction, is 20 ⁇ m or less, and is a coupled multi-core fiber. and wherein the clad diameter at the second end surface of the pitch converter and the clad diameter of the first multi-core fiber are substantially the same.
- One aspect of the present invention is the method for manufacturing the optical fiber splicing body, wherein the first multi-core fiber and the second multi-core fiber are fusion-spliced, the fusion-spliced portion is additionally heated, and the This is a method for manufacturing an optical fiber splicer, in which the mode field diameter of the core portion of the first multi-core fiber and the mode field diameter of the core portion of the second multi-core fiber are brought close to each other.
- the present invention it is possible to realize a multi-core fiber in which inter-core crosstalk is suppressed while increasing the core density. Since the multi-core fiber can have a smaller deviation in core pitch than a fiber component such as a fiber bundle, it is relatively easy to align the connection with a light emitting/receiving element. Furthermore, since the pitch converter can widen the core pitch all at once, it is possible to easily connect a multi-core fiber with a relatively narrow core pitch to a multi-core fiber with a relatively wide core pitch, and an optical fiber connector can be easily formed. can be configured to As a result, it is possible to easily handle the multi-core fiber having a narrow core pitch and the optical fiber connector, and the operability is also good.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a multi-core fiber according to Embodiment 1.
- FIG. FIG. 2A is a schematic diagram of a refractive index profile that can be used in a multicore fiber.
- FIG. 2B is a schematic illustration of a refractive index profile that can be used in a multicore fiber.
- FIG. 2C is a schematic diagram of a refractive index profile that can be used in a multicore fiber.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing a multi-core fiber according to Embodiment 2.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing a pitch converter according to Embodiment 3.
- FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing a pitch converter according to Embodiment 3.
- FIG. 6 is a schematic exploded view showing an optical fiber connector according to Embodiment 4.
- FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the core diameter and the mode field diameter.
- FIG. 8 is a schematic exploded view showing an optical fiber connector according to Embodiment 5.
- FIG. 9 is a schematic exploded view showing an optical fiber connector according to Embodiment 6.
- FIG. 10 is a schematic exploded view showing an optical fiber connector according to Embodiment 7.
- the cutoff wavelength is an effective cutoff wavelength, which is defined in ITU-T (International Telecommunications Union) G.300. 650.1 means the cable cutoff wavelength. For other terms not specifically defined in this specification, see G.I. 650.1 and G.I. 650.2 shall comply with the definition and measurement method.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a multi-core fiber according to Embodiment 1.
- the multi-core fiber 10 includes a plurality of core portions 11 and a cladding portion 12 surrounding the outer periphery of the plurality of core portions 11 and having a lower refractive index than the maximum refractive index of the plurality of core portions 11, and extends in the longitudinal direction. are doing.
- This multi-core fiber 10 has a structure in which four core portions 11 are arranged in a square lattice in a cross section perpendicular to the longitudinal direction inside a clad portion 12 .
- the core portion 11 is an example of four or more core portions arranged in a square lattice.
- the core portion 11 is made of silica-based glass doped with a dopant for adjusting the refractive index, such as germanium or fluorine.
- the cladding portion 12 is made of pure silica glass, for example.
- pure silica glass is very high-purity silica glass that does not substantially contain dopants that change the refractive index and has a refractive index of about 1.444 at a wavelength of 1550 nm.
- the core portion 11 of the multi-core fiber has refractive index profiles as shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, for example.
- FIG. 2A shows a step-type refractive index profile.
- profile P11 indicates the refractive index profile of core portion 11, which is the center core
- profile P12 indicates the refractive index profile of cladding portion 12.
- the refractive index profile is indicated by a relative refractive index difference ( ⁇ ) with respect to the cladding portion 12 .
- the diameter of the core portion 11 is 2a
- the relative refractive index difference of the core portion 11 with respect to the clad portion 12 is ⁇ 1.
- FIG. 2B shows a W-shaped refractive index profile.
- profile P21 indicates the refractive index profile of core portion 11
- profile P22 indicates the refractive index profile of clad portion 12.
- the core portion 11 surrounds the center core having a diameter of 2a and the outer circumference of the center core, and has a smaller refractive index than the cladding portion 12, and has an inner diameter of 2a and an outer diameter of 2b. Consists of a presto layer.
- the relative refractive index difference of the center core with respect to the cladding portion 12 is ⁇ 1.
- the relative refractive index difference of the depressed layer with respect to the cladding portion 12 is ⁇ 2.
- FIG. 2C shows a trench-type refractive index profile.
- profile P31 indicates the refractive index profile of core portion 11
- profile P32 indicates the refractive index profile of clad portion 12 .
- the core portion 11 surrounds a center core having a diameter of 2a and an outer periphery of the center core.
- a trench layer which surrounds the outer periphery of the intermediate layer has a refractive index smaller than that of the cladding portion 12, and has an inner diameter of 2b and an outer diameter of 2c.
- the relative refractive index difference of the center core with respect to the intermediate layer is ⁇ 1.
- the relative refractive index difference of the intermediate layer with respect to the cladding portion 12 is ⁇ 2. Note that ⁇ 2 is usually set to 0% or its vicinity, for example, in a range between -0.2% and 0.2%.
- the relative refractive index difference of the trench layer with respect to the cladding portion 12 is ⁇ 3.
- the core pitch d1 is the distance between the centers of the nearest adjacent core portions 11 in the cross section perpendicular to the longitudinal direction. In the multicore fiber 10, the core pitch d1 is 20 ⁇ m or less.
- inter-core crosstalk is crosstalk between the two most adjacent core portions 11 at a wavelength of 1625 nm.
- inter-core crosstalk for each core portion 11 is -20 dB/km or less. That is, the multicore fiber 10 is a non-coupled multicore fiber.
- the macrobend loss at a wavelength of 1550 nm is 0.1 dB/m or less when each core portion 11 is bent at a radius of 5 mm.
- the crosstalk between cores is suppressed to -20 dB/km or less while the core density is increased so that the core pitch d1 is 20 ⁇ m or less. Furthermore, since the multi-core fiber 10 has high resistance to bending, it is also suitable for relatively short-distance connection applications such as wiring in equipment.
- each core portion 11 should have a mode field diameter (MFD) of 5 ⁇ m or less at a wavelength of 1550 nm. is preferable, and the relative refractive index difference of the maximum refractive index of each core portion 11 with respect to the refractive index of the clad portion 12, that is, ⁇ 1 is preferably 2% or more.
- MFD mode field diameter
- the multicore fiber 10 can be manufactured using various known methods for manufacturing multicore fibers, such as a punching method.
- ⁇ 1 is 2.0%
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is 4.4 ⁇ m
- 2a (core diameter) is 3 .5 ⁇ m and a core pitch of 20 ⁇ m gives a core-to-core crosstalk (XT) of ⁇ 51.5 dB per meter, or ⁇ 21.5 dB/km.
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is in the range of 4.0 ⁇ m or more and 4.8 ⁇ m or less, and the core diameter (2a) is It is desirable that the thickness is in the range of 3.2 ⁇ m or more and 3.7 ⁇ m or less, and that ⁇ 1 is in the range of 1.9% or more and 2.3% or less.
- ⁇ 1 is 2.0%
- ⁇ 2 is ⁇ 0.55%
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is 4.1 ⁇ m
- 2a is 3.8 ⁇ m
- 2b is 9.8 ⁇ m
- a core pitch of 20 ⁇ m yields a core-to-core crosstalk of ⁇ 54.4 dB per meter, or ⁇ 24.4 dB/km.
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is in the range of 4.0 ⁇ m or more and 4.4 ⁇ m or less, and ⁇ 1 is 1.8%. 2.3% or less, ⁇ 2 is ⁇ 0.67% or more and ⁇ 0.53% or less, the core diameter (2a) is 3.5 ⁇ m or more and 4.1 ⁇ m or less, and 2b is in the range of 9.5 ⁇ m or more and 10.1 ⁇ m or less.
- ⁇ 1 is 2.0%
- ⁇ 2 is 0%
- ⁇ 3 is ⁇ 0.55%
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is 4.1 ⁇ m
- 2a is 3.5 ⁇ m
- 2b is 6.3 ⁇ m
- 2c is 9.8 ⁇ m
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is in the range of 4.0 ⁇ m or more and 4.3 ⁇ m or less, and ⁇ 1 is 1.8%. 2.3% or less, ⁇ 2 is ⁇ 0.05% or more and 0.05% or less, the core diameter (2a) is 3.3 ⁇ m or more and 3.7 ⁇ m or less, and 2b is The range is 6.0 ⁇ m or more and 6.5 ⁇ m or less, and 2c is preferably in the range of 9.6 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less.
- FIG. 3 is a schematic diagram showing a multi-core fiber according to Embodiment 2.
- the multi-core fiber 20 includes a plurality of core portions 21 and a cladding portion 22 surrounding the outer periphery of the plurality of core portions 21 and having a lower refractive index than the maximum refractive index of the plurality of core portions 21, and extends in the longitudinal direction. are doing.
- This multi-core fiber 20 has a structure in which seven core portions 21 are arranged in a hexagonal close-packed lattice in a cross section perpendicular to the longitudinal direction inside a clad portion 22 .
- the core portion 21 is an example of three or more core portions arranged in a hexagonal close-packed lattice.
- the constituent material of the core portion 21, the constituent material of the cladding portion 22, and the refractive index profile are the same as the corresponding elements in the multi-core fiber 10, so description thereof will be omitted.
- the core pitch d2 is the distance between the centers of the nearest adjacent core portions 21 in the cross section perpendicular to the longitudinal direction. In the multicore fiber 20, the core pitch d2 is 20 ⁇ m or less.
- the inter-core crosstalk for each core portion 21 is -20 dB/km or less.
- the macrobend loss at a wavelength of 1550 nm is 0.1 dB/m or less when each core portion 21 is bent with a radius of 5 mm.
- the crosstalk between cores is suppressed to -20 dB/km or less while the core density is increased so that the core pitch d2 is 20 ⁇ m or less. Furthermore, since the multi-core fiber 20 has high resistance to bending, it is also suitable for relatively short-distance connection applications such as wiring in equipment.
- the mode field diameter of each core portion 21 at a wavelength of 1550 nm is preferably 5 ⁇ m or less, It is preferable that the relative refractive index difference of the maximum refractive index of each core portion 21 with respect to the refractive index of the clad portion 22, ie, ⁇ 1, is 2% or more.
- Such a multi-core fiber technology that suppresses crosstalk between cores while increasing the core density can be applied to pitch converters and optical fiber connectors such as the embodiments described below.
- the pitch converter 30 includes a plurality of core portions 31 and a clad portion 32 that surrounds the outer periphery of the plurality of core portions 31 and has a lower refractive index than the maximum refractive index of the core portions 31, and extends in the longitudinal direction. ing. Furthermore, the pitch converter 30 comprises a first end face 30a and a second end face 30b perpendicular to the longitudinal direction and longitudinally opposed. Each core portion 31 and clad portion 32 are exposed to the first end surface 30a and the second end surface 30b.
- the pitch converter 30 has a structure in which four core portions 31 are arranged inside a clad portion 32 in a square grid pattern in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
- the constituent material of the core portion 31, the constituent material of the cladding portion 32, and the refractive index profile are the same as the corresponding elements in the multi-core fiber 10, so description thereof will be omitted.
- Each of the core portion 31 and the clad portion 32 has a reduced-diameter portion whose diameter is tapered to 2/3 or less from the first end surface 30a toward the second end surface 30b in the longitudinal direction.
- the entire area from the first end surface 30a to the second end surface 30b is a reduced diameter portion. That is, the diameter Db of the clad portion 32 at the second end face 30b is two-thirds or less of the diameter Da of the clad portion 32 at the first end face 30a.
- a diameter Db of the cladding portion 32 at the second end face 30b is, for example, 70 ⁇ m or more and 125 ⁇ m or less.
- the core pitch d3a on the first end face 30a is 30 ⁇ m or more, and the core pitch d3b on the second end face 30b is 20 ⁇ m or less.
- the pitch converter 30 can be suitably used to connect multi-core fibers with different core pitches.
- the pitch converter 30 is configured such that each core portion 31 and clad portion 32 is tapered in the longitudinal direction from the first end face 30a to the second end face 30b to 2 ⁇ 3 in diameter, and the core pitch d3a is reduced to It may be 30 ⁇ m and the core pitch d3b may be 20 ⁇ m.
- the pitch converter 30 becomes a pitch converter capable of suitably connecting a multi-core fiber with a core pitch of 30 ⁇ m and a multi-core fiber with a core pitch of 20 ⁇ m.
- the pitch converter 30 can be manufactured, for example, as follows. That is, a multi-core fiber having the same configuration as the multi-core fiber 10 according to the first embodiment, but different in that the core pitch is 30 ⁇ m, is heated and tapered to form the pitch converter 30 . If it is desired to shorten the length of the pitch converter, the pitch converter 30 may be formed by cutting out the tapered portion.
- the multi-core fiber preferably has a mode field diameter of 5 ⁇ m or less at a wavelength of 1550 nm, and ⁇ 1 of 2% or more, for each core portion. Even in the pitch converter 30 manufactured from such a multi-core fiber, ⁇ 1 is 2% or more for each core portion.
- FIG. 6 is a schematic exploded view showing an optical fiber connector according to Embodiment 4.
- the optical fiber connector 100 connects the end surface 10a of the multi-core fiber 10 according to the first embodiment and the second end surface 30b of the pitch converter 30 according to the third embodiment, and includes four core portions 11 and four cores. 31 are connected to each other. This connection is, for example, fusion splicing, but may also be physical contact.
- Multicore fiber 10 is an example of a splicing multicore fiber.
- Such an optical fiber connector 100 can be connected to both of two multi-core fibers having different core pitches, for example.
- the optical fiber connector 100 can connect both a multi-core fiber with a core pitch of 30 ⁇ m and a multi-core fiber with a core pitch of 20 ⁇ m.
- the optical fiber connector 100 has characteristics as shown in Table 1, for example.
- H ⁇ MCF is the multicore fiber 10 and the pitch converter is the pitch converter 30 .
- the small pitch side is the side of the second end surface 30b, and the large pitch side is the side of the first end surface 30a.
- Both the multi-core fiber 10 and the pitch converter 30 were set to have a step-type refractive index profile.
- ⁇ 1 is 2.0%
- the mode field diameter is 4.4 ⁇ m at a wavelength of 1550 nm
- the core diameter (2a) is 3.5 ⁇ m
- the core pitch is 20 ⁇ m.
- a core-to-core crosstalk of ⁇ 51.5 dB per km is obtained, ie, a core-to-core crosstalk of ⁇ 21.5 dB/km.
- the cutoff wavelength ⁇ c is 1239 nm.
- the pitch converter 30 has a ⁇ 1 of 2.0%, a mode field diameter of 4.4 ⁇ m at a wavelength of 1550 nm, a core diameter (2a) of 3.5 ⁇ m, and a core pitch of 30 ⁇ m.
- the diameter is tapered to 2 ⁇ 3 from the end face 30a (large pitch side) to the second end face 30b (small pitch side), and the core pitch d3a is set to 30 ⁇ m and the core pitch d3b is set to 20 ⁇ m.
- the core diameter (2a) is 3.5 ⁇ m
- the mode field diameter is 4.4 ⁇ m
- the cutoff wavelength ⁇ c is 1239 nm
- the core-to-core crosstalk is ⁇ 115.9 dB per 1 m.
- the core diameter (2a) is 2.3 ⁇ m
- the mode field diameter is 4.6 ⁇ m
- the cutoff wavelength ⁇ c is 894 nm
- the inter-core crosstalk of ⁇ 22.7 dB per 1 m is obtained. .
- the core diameter (2a) may be in the range of 3.2 ⁇ m or more and 3.7 ⁇ m or less, and ⁇ 1 is 1.9% or more and 2.3%. It may be in the following range.
- the pitch converter in Table 1 has a reduced core diameter on the small pitch side to the extent that the mode field diameter expands as the core diameter is reduced. This can suppress an increase in connection loss due to mode field mismatch between the small pitch side of the pitch converter 30 and the multi-core fiber 10 (H ⁇ MCF).
- FIG. 8 is a schematic exploded view showing an optical fiber connector according to Embodiment 5.
- the optical fiber connector 200 connects the end surface 10a of the multi-core fiber 10 according to the first embodiment and the second end surface 30b of the pitch converter 30 according to the third embodiment, and is further coupled to the end surface 10b of the multi-core fiber 10.
- the end face 40a of the multi-core fiber 40 is connected. These connections are, for example, fusion splices, but may also be physical contacts.
- the coupled multi-core fiber 40 includes a plurality of core portions 41 and a cladding portion 42 surrounding the outer periphery of the plurality of core portions 41 and having a lower refractive index than the maximum refractive index of the plurality of core portions 41. is extended to This coupled multi-core fiber 40 has a structure in which four core portions 11 are arranged in a square lattice in a cross section perpendicular to the longitudinal direction inside a clad portion 42 .
- the core portion 41 is an example of four or more core portions arranged in a square lattice.
- the constituent material of the core portion 41, the constituent material of the cladding portion 42, and the refractive index profile are the same as the corresponding elements in the multi-core fiber 10, so description thereof will be omitted.
- the core pitch d4 is the distance between the centers of the nearest adjacent core portions 41 in the cross section orthogonal to the longitudinal direction. In the coupled multicore fiber 40, the core pitch d4 is 20 ⁇ m or less. Also, the core pitch d1 of the multi-core fiber 10 and the core pitch d4 of the coupled multi-core fiber 40 are the same.
- optical fiber connector 200 In the optical fiber connector 200, four core portions 11 and four core portions 31 are connected respectively, and four core portions 11 and four core portions 41 are connected respectively.
- the multicore fiber 10 and the coupled multicore fiber 40 are connected to form an optical fiber connector.
- the coupled multicore fiber 40 is an example of a first multicore fiber.
- the multicore fiber 10 is an uncoupled multicore fiber and is an example of a second multicore fiber.
- the clad diameters of the multi-core fiber 10 and the coupled multi-core fiber 40 are preferably substantially the same.
- both clad diameters are 125 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m (1 ⁇ m is a tolerance), and the difference may be about 2 ⁇ m.
- the multi-core fiber 10 and the coupled multi-core fiber 40 are fusion spliced, the spliced portion is additionally heated, and the mode of the core portion 11 of the multi-core fiber 10 is It is preferable to bring the field diameter close to the mode field diameter of the core portion 41 of the coupled multicore fiber 40 . Thereby, the connection loss between the multicore fiber 10 and the coupled multicore fiber 40 can be reduced.
- the optical fiber connector 200 has characteristics as shown in Table 2, for example.
- H ⁇ MCF is the multicore fiber
- C-MCF is the coupled multicore fiber 40
- the pitch converter is the pitch converter 30.
- all of the multicore fiber 10, the coupled multicore fiber 40, and the pitch converter 30 were set to a step-type refractive index profile.
- ⁇ 1 is 2.0%
- the mode field diameter is 4.4 ⁇ m at a wavelength of 1550 nm
- the core diameter (2a) is 3.5 ⁇ m
- the core pitch is 20 ⁇ m.
- a core-to-core crosstalk of ⁇ 51.5 dB per km is obtained, ie, a core-to-core crosstalk of ⁇ 21.5 dB/km.
- the cutoff wavelength ⁇ c is 1239 nm.
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is 9.0 ⁇ m
- 2a is 8.6 ⁇ m
- the core pitch is 20 ⁇ m
- the coupling The properties of multi-core fibers of the type are obtained. Since the mode field diameter per core cannot be defined for a coupled multi-core fiber, the mode field diameter is the mode field diameter of a single-core fiber having the same core diameter, ⁇ 1, and refractive index profile as above. ing. Also, the cutoff wavelength ⁇ c is 1230 nm.
- the pitch converter 30 has a ⁇ 1 of 2.0%, a mode field diameter of 4.4 ⁇ m at a wavelength of 1550 nm, a core diameter (2a) of 3.5 ⁇ m, and a core pitch of 30 ⁇ m.
- the diameter is tapered to 2 ⁇ 3 from the end face 30a (large pitch side) to the second end face 30b (small pitch side), and the core pitch d3a is set to 30 ⁇ m and the core pitch d3b is set to 20 ⁇ m.
- 2a is 3.5 ⁇ m
- the mode field diameter is 4.4 ⁇ m
- the cutoff wavelength ⁇ c is 1239 nm
- crosstalk between cores of ⁇ 115.9 dB per meter is obtained.
- 2a is 2.3 ⁇ m
- the mode field diameter is 4.6 ⁇ m
- the cutoff wavelength ⁇ c is 894 nm
- the inter-core crosstalk of ⁇ 22.7 dB per 1 m is obtained.
- the core diameter (2a) may be in the range of 3.2 ⁇ m or more and 3.7 ⁇ m or less, and ⁇ 1 is 1.9%. It may be in the range of 2.3% or more.
- the optical fiber connector 200 has characteristics as shown in Table 3, for example. Both the multi-core fiber 10 and the pitch converter 30 were set to have a W-shaped refractive index profile.
- ⁇ 1 is 2.0%
- ⁇ 2 is ⁇ 0.55%
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is 4.1 ⁇ m
- 2a is 3.8 ⁇ m
- 2b is 9.8 ⁇ m
- a core pitch of 20 ⁇ m a core-to-core crosstalk of ⁇ 54.4 dB per meter is obtained, ie, ⁇ 24.4 dB/km.
- the cutoff wavelength ⁇ c is 1218 nm.
- C-MCF coupled multi-core fiber 40
- the pitch converter 30 has ⁇ 1 of 2.0%, ⁇ 2 of ⁇ 0.55%, a mode field diameter of 4.1 ⁇ m at a wavelength of 1550 nm, 2a of 3.8 ⁇ m, and 2b of 9.8 ⁇ m.
- a multi-core fiber having a diameter of 8 ⁇ m and a core pitch of 30 ⁇ m is tapered from the first end face 30a (large pitch side) to the second end face 30b (small pitch side) to reduce the diameter to 2/3, and the core pitch d3a is 30 ⁇ m, and the core pitch d3b is 20 ⁇ m.
- 2a on the large pitch side, 2a is 3.8 ⁇ m, 2b is 9.8 ⁇ m, the mode field diameter is 4.1 ⁇ m, the cutoff wavelength ⁇ c is 1218 nm, and ⁇ 124.1 dB per 1 m. Inter-core crosstalk is obtained.
- 2a On the small pitch side, 2a is 2.5 ⁇ m, 2b is 6.5 ⁇ m, the mode field diameter is 4.3 ⁇ m, the cutoff wavelength ⁇ c is 817 nm, and the inter-core cross is ⁇ 23.6 dB per 1 m. you get tokens.
- the core diameter is reduced on the small pitch side to such an extent that the mode field diameter expands as the core diameter is reduced.
- ⁇ 1 may be in the range of 1.8% or more and 2.3% or less, and ⁇ 2 may be -0.67% or more.
- the range may be ⁇ 0.53% or less
- the core diameter (2a) may be in the range of 3.5 ⁇ m or more and 4.1 ⁇ m or less
- the range of 2b may be in the range of 9.5 ⁇ m or more and 10.1 ⁇ m or less.
- the optical fiber connector 200 has characteristics as shown in Table 4, for example. Both the multi-core fiber 10 and the pitch converter 30 were set to trench-type refractive index profiles.
- ⁇ 1 is 2.0%
- ⁇ 2 is 0%
- ⁇ 3 is ⁇ 0.55%
- the mode field diameter at a wavelength of 1550 nm is 4.1 ⁇ m
- 2a is 3 .5 ⁇ m
- 2b is 6.3 ⁇ m
- 2c is 9.8 ⁇ m
- core pitch is 20 ⁇ m
- core-to-core crosstalk of ⁇ 54.4 dB per meter, i.e. ⁇ 24.4 dB/km core crosstalk is obtained.
- the cutoff wavelength ⁇ c is 1218 nm.
- C-MCF coupled multi-core fiber 40
- the pitch converter 30 has ⁇ 1 of 2.0%, ⁇ 2 of 0%, ⁇ 3 of ⁇ 0.55%, a mode field diameter of 4.1 ⁇ m at a wavelength of 1550 nm, and 2a of 3.5 ⁇ m.
- 2b is 6.3 ⁇ m
- 2c is 9.8 ⁇ m
- a multi-core fiber with a core pitch of 30 ⁇ m has a diameter of 2 from the first end face 30a (large pitch side) to the second end face 30b (small pitch side).
- the core pitch d3a is set to 30 ⁇ m
- the core pitch d3b is set to 20 ⁇ m.
- 2a is 3.5 ⁇ m
- 2b is 6.3 ⁇ m
- 2b is 9.8 ⁇ m
- the mode field diameter is 4.1 ⁇ m
- the cutoff wavelength ⁇ c is 1218 nm. , resulting in a core-to-core crosstalk of ⁇ 124.1 dB per meter.
- 2a is 2.3 ⁇ m
- 2b is 4.1 ⁇ m
- 2c is 6.4 ⁇ m
- the mode field diameter is 4.3 ⁇ m
- the cutoff wavelength ⁇ c is 817 nm
- per 1 m A core-to-core crosstalk of -23.6 dB is obtained.
- the core diameter is reduced on the small pitch side to such an extent that the mode field diameter expands as the core diameter is reduced.
- ⁇ 1 may be in the range of 1.8% or more and 2.3% or less, and ⁇ 2 may be -0.05% or more. It may be in the range of 0.05% or less, the core diameter (2a) may be in the range of 3.3 ⁇ m or more and 3.7 ⁇ m or less, 2b may be in the range of 6.0 ⁇ m or more and 6.5 ⁇ m or less, and 2c may be in the range of 9.6 ⁇ m or more. It may be in the range of 10.0 ⁇ m or less.
- FIG. 9 is a schematic exploded view showing an optical fiber connector according to Embodiment 6.
- An optical fiber connector 300 connects the end surface 40a of the coupled multi-core fiber 40 of Embodiment 5 and the second end surface 30b of the pitch converter 30 according to Embodiment 3, and includes four core portions 41 and four The core part 31 is each connected. These connections are, for example, fusion splices, but may also be physical contacts. Like this optical fiber connector 300, the coupled multi-core fiber 40 and the pitch converter 30 may be directly connected.
- the clad diameter of the second end face 30b of the pitch converter 30 and the clad diameter of the coupled multi-core fiber 40 are preferably substantially the same.
- both clad diameters are 125 ⁇ m ⁇ 1 ⁇ m (1 ⁇ m is a tolerance), and the difference may be about 2 ⁇ m.
- the optical fiber connector 300 has the characteristics shown in Table 5, for example.
- the C-MCF is the coupled multicore fiber 40 and the pitch converter is the pitch converter 30. Both the coupled multi-core fiber 40 and the pitch converter 30 were set to have a stepped refractive index profile.
- the core diameter (2a) may be in the range of 3.2 ⁇ m or more and 3.7 ⁇ m or less, and ⁇ 1 may be in the range of 1.9% or more and 2.3% or less. It can be a range.
- the optical fiber connector 300 has characteristics as shown in Table 6, for example.
- the pitch converter 30 was set to have a W-shaped refractive index profile.
- ⁇ 1 may be in the range of 1.8% or more and 2.3% or less, and ⁇ 2 may be in the range of ⁇ 0.67% or more and ⁇ 0.53% or less.
- the core diameter (2a) may be in the range of 3.5 ⁇ m or more and 4.1 ⁇ m or less, and the range of 2b may be in the range of 9.5 ⁇ m or more and 10.1 ⁇ m or less.
- the optical fiber connector 300 has characteristics as shown in Table 7, for example.
- the pitch converter 30 was set to have a trench type refractive index profile.
- ⁇ 1 may be in the range of 1.8% or more and 2.3% or less, and ⁇ 2 may be in the range of -0.05% or more and 0.05% or less.
- the core diameter (2a) may be in the range of 3.3 ⁇ m or more and 3.7 ⁇ m or less, 2b may be in the range of 6.0 ⁇ m or more and 6.5 ⁇ m or less, and 2c may be in the range of 9.6 ⁇ m or more and 10.0 ⁇ m or less. good.
- FIG. 10 is a schematic diagram showing an optical fiber connector according to Embodiment 7.
- FIG. The optical fiber splice 400 is obtained by connecting the end face 50a of the optical fiber fan-in/fan-out 50 to the first end face 30a of the pitch converter 30 of the optical fiber splice 300 according to the sixth embodiment. These connections are, for example, fusion splices, but may also be physical contacts.
- the optical fiber fan-in/fan-out 50 has a glass capillary 51 and four optical fibers 52 .
- the four optical fibers 52 are, for example, single-mode optical fibers, each having a core portion 52a and a clad portion 52b.
- the four optical fibers 52 are bundled so that the core portions 52a of the end face 50a are arranged in a square lattice shape matching the core portions 31 of the first end face 30a of the pitch converter 30, and inserted and fixed in the glass capillary 51. It is The four core portions 52a and the four core portions 31 are connected respectively.
- Optical fiber fan-in/fan-out is generally manufactured by bundling optical fibers and inserting and fixing them into a glass capillary. At this time, if an attempt is made to manufacture an optical fiber fan-in/fan-out that connects to a multi-core fiber with a small core pitch, such as the coupled multi-core fiber 40, the optical fibers to be bundled need to have a diameter as small as 20 ⁇ m. . In this case, it is difficult to insert a small-diameter optical fiber into the glass capillary, making it difficult to manufacture an optical fiber fan-in/fan-out.
- the optical fiber fan-in/fan-out 50 is connected to the coupled multi-core fiber 40 with the pitch converter 30 interposed therebetween.
- an optical fiber connector 400 having an optical fiber fan-in/fan-out 50 that utilizes an optical fiber 52 having a larger diameter such as 30 ⁇ m, which is easier to manufacture and realize, can be configured.
- the core portions of the multi-core fiber, the coupled multi-core fiber, and the pitch converter are arranged in a square lattice pattern or a hexagonal close-packed lattice pattern.
- the entire pitch converter from the first end surface to the second end surface is the diameter-reduced portion, but a part from the first end surface to the second end surface is the diameter-reduced portion,
- the other portion may be a constant diameter portion having a constant clad diameter.
- the pitch converter, the multicore fiber, and the coupled multicore fiber are connected in this order, but the pitch converter, the coupled multicore fiber, and the multicore fiber may be connected in that order.
- the present invention is not limited by the above embodiments.
- the present invention also includes those configured by appropriately combining the respective constituent elements described above. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, broader aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.
- the present invention is suitable for application to multi-core fibers, pitch converters, and optical fiber connectors.
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Abstract
マルチコアファイバ(10)は、複数のコア部(11)と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部(12)と、を備え、波長1550nmにおけるモードフィールド径が5μm以下であり、長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下であり、コア間クロストークが-20dB/km以下であり、半径5mmで曲げたときの波長1550nmにおけるマクロベンド損失が0.1dB/m以下である。
Description
本発明は、マルチコアファイバ、ピッチ変換器、光ファイバ接続体および光ファイバ接続体の製造方法に関する。
比較的安価に伝送容量を高める新たな技術として、空間分割多重の技術開発が進められている。空間分割多重の技術の一つとして、マルチコアファイバ(Multi-Core Fiber:MCF)がある(非特許文献1参照)。非特許文献1に開示される種類のマルチコアファイバでは、コア部の数を増加させるとコア間の距離が近くなるので、コア間クロストーク(XT)が問題となる。
また、マルチコアファイバの他の種類として、結合型マルチコアファイバと呼ばれるマルチコアファイバが開示されている(非特許文献2参照)。結合型マルチコアファイバは、コア間クロストークが生じることが許容されており、コア間の距離を狭めて高いコア密度を実現するマルチコアファイバである。結合型マルチコアファイバを信号伝送に用いる場合は、伝送した信号光を処理する場合はMIMO(Multiple Input Multiple Output) DSP(Digital Signal Processing)を行うことが前提になる。なお、コア間クロストークが生じないまたはコア間クロストークが小さいマルチコアファイバは、非結合型マルチコアファイバと呼ばれる場合がある。
Takashi Matsui, Taiji Sakamoto, Yukihiro Goto, Kotaro Saito, Kazuhide Nakajima, Fumihiko, Yamamoto, Toshio Kurashima, "Design of 125 um cladding multi-core fiber with full-band compatibility to conventional single-mode fiber", European Conference on Optical Communication 2015, We.1.4.5.
Tetsuya HAYASHI, Yoshiaki TAMURA, Takemi HASEGAWA, Tetsuya NAKANISHI, and Toshiki TARU, "Coupled Multi-Core Optical Fiber Suitable for Long-HaulTransmission", SEI TECHNICAL REVIEW ・ NUMBER 85 OCTOBER 2017 p.19-23.
しかしながら、コア密度を高めながらコア間クロストークが抑制されたマルチコアファイバについては、十分に検討がなされておらず、改善の余地があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、コア密度を高めながらコア間クロストークが抑制されたマルチコアファイバ、ピッチ変換器、光ファイバ接続体および光ファイバ接続体の製造方法を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備え、波長1550nmにおけるモードフィールド径が5μm以下であり、長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下であり、コア間クロストークが-20dB/km以下であり、半径5mmで曲げたときの波長1550nmにおけるマクロベンド損失が0.1dB/m以下である、マルチコアファイバである。
長手方向に直交する断面において正方格子状に配置された4個以上の前記コア部を備えるものでもよい。
長手方向に直交する断面において六方最密格子状に配置された3個以上の前記コア部を備えるものでもよい。
前記クラッド部の屈折率に対する前記コア部の最大屈折率の比屈折率差は2%以上であるものでもよい。
W型の屈折率プロファイルを有するものでもよい。
トレンチ型の屈折率プロファイルを有するものでもよい。
本発明の一態様は、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、長手方向に直交しかつ長手方向で対向する第1端面および第2端面と、を備え、複数の前記コア部および前記クラッド部は、長手方向において前記第1端面から前記第2端面に向かって直径が2/3以下までテーパ状に縮径する縮径部を有しており、前記第1端面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが30μm以上であり、前記第2端面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下である、ピッチ変換器である。
前記クラッド部の屈折率に対する前記コア部の最大屈折率の比屈折率差は2%以上であるものでもよい。
前記第2端面の直径が70μm以上125μm以下であるものでもよい。
本発明の一態様は、前記ピッチ変換器と、前記ピッチ変換器の前記第2端面に接続され、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備える接続マルチコアファイバと、を備える光ファイバ接続体である。
前記接続マルチコアファイバは、前記マルチコアファイバであるものでもよい。
本発明の一態様は、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備え、長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下であり、結合型マルチコアファイバである第1マルチコアファイバと、前記第1マルチコアファイバに接続された第2マルチコアファイバであって、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備え、長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下かつ前記第1マルチコアファイバのコアピッチと同じであり、コア間クロストークが-20dB/km以下の非結合型マルチコアファイバである第2マルチコアファイバと、を備える光ファイバ接続体である。
前記第2マルチコアファイバは、前記マルチコアファイバであるものでもよい。
前記第1マルチコアファイバのクラッド径と前記第2マルチコアファイバのクラッド径とが略同一であるものでもよい。
前記第1マルチコアファイバまたは前記第2マルチコアファイバに接続された、前記ピッチ変換器をさらに備えるものでもよい。
本発明の一態様は、前記ピッチ変換器と、前記ピッチ変換器の前記第2端面に接続され、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備え、長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下であり、結合型マルチコアファイバである第1マルチコアファイバと、を備え、前記ピッチ変換器の前記第2端面におけるクラッド径と前記第1マルチコアファイバのクラッド径とが略同一である、光ファイバ接続体である。
本発明の一態様は、前記光ファイバ接続体の製造方法であって、前記第1マルチコアファイバと前記第2マルチコアファイバとを融着接続し、前記融着接続した部分を追加加熱し、前記第1マルチコアファイバのコア部のモードフィールド径と前記第2マルチコアファイバのコア部のモードフィールド径とを近づける、光ファイバ接続体の製造方法である。
本発明によれば、コア密度を高めながらコア間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。マルチコアファイバは、コアピッチのずれがファイババンドル等のファイバ部品よりも小さくできるため、受発光素子等との接続の位置合わせも比較的容易にできる。さらに、ピッチ変換器によれば、コアピッチを一括で広げることができるため、比較的コアピッチが狭いマルチコアファイバを比較的コアピッチが広いマルチコアファイバと接続することが容易にできるし、光ファイバ接続体を容易に構成できる。その結果、当該コアピッチが狭いマルチコアファイバや光ファイバ接続体の取り扱いも容易にすることができ、操作性も良い。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載においては、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、本明細書においては、カットオフ波長とは、実効カットオフ波長であり、ITU-T(国際電気通信連合)G.650.1で定義するケーブルカットオフ波長を意味する。また、その他、本明細書で特に定義しない用語についてはG.650.1およびG.650.2における定義、測定方法に従うものとする。
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係るマルチコアファイバを示す模式図である。マルチコアファイバ10は、複数のコア部11と、複数のコア部11の外周を囲み、複数のコア部11の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部12と、を備え、長手方向に延伸している。このマルチコアファイバ10は、クラッド部12の内部に4個のコア部11が、長手方向に直交する断面において正方格子状に配置された構造を有する。コア部11は、正方格子状に配置された4個以上のコア部の一例である。
図1は、実施形態1に係るマルチコアファイバを示す模式図である。マルチコアファイバ10は、複数のコア部11と、複数のコア部11の外周を囲み、複数のコア部11の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部12と、を備え、長手方向に延伸している。このマルチコアファイバ10は、クラッド部12の内部に4個のコア部11が、長手方向に直交する断面において正方格子状に配置された構造を有する。コア部11は、正方格子状に配置された4個以上のコア部の一例である。
コア部11は、たとえばゲルマニウムやフッ素などの屈折率調整用のドーパントが添加された石英系ガラスによって構成されている。クラッド部12は、たとえば純石英ガラスにより構成されている。ここで、純石英ガラスとは、屈折率を変化させるドーパントを実質的に含まず、波長1550nmにおける屈折率が約1.444である、きわめて高純度の石英ガラスである。
マルチコアファイバのコア部11は、例えば図2A、2B、2Cに示すような屈折率プロファイルを有する。
図2Aは、ステップ型の屈折率プロファイルを示している。図2Aにおいて、プロファイルP11がセンタコアであるコア部11の屈折率プロファイルを示し、プロファイルP12がクラッド部12の屈折率プロファイルを示す。なお、屈折率プロファイルは、クラッド部12に対する比屈折率差(Δ)で示している。図2Aに示すステップ型の屈折率プロファイルでは、コア部11の直径(コア径)は2aであり、クラッド部12に対するコア部11の比屈折率差はΔ1である。
図2Bは、W型の屈折率プロファイルを示している。図2Bにおいて、プロファイルP21がコア部11の屈折率プロファイルを示し、プロファイルP22がクラッド部12の屈折率プロファイルを示す。W型の屈折率プロファイルでは、コア部11は、直径が2aのセンタコアと、センタコアの外周を囲んでおり、屈折率がクラッド部12の屈折率よりも小さく内径が2aで外径が2bのディプレスト層とで構成されている。クラッド部12に対するセンタコアの比屈折率差はΔ1である。クラッド部12に対するディプレスト層の比屈折率差はΔ2である。
図2Cは、トレンチ型の屈折率プロファイルを示している。図2Cにおいて、プロファイルP31がコア部11の屈折率プロファイルを示し、プロファイルP32がクラッド部12の屈折率プロファイルを示す。トレンチ型の屈折率プロファイルでは、コア部11は、直径が2aのセンタコアと、センタコアの外周を囲んでおり、屈折率がセンタコアの屈折率よりも小さく内径が2aで外径が2bの中間層と、中間層の外周を囲んでおり、屈折率がクラッド部12の屈折率よりも小さく内径が2bで外径が2cのトレンチ層とで構成されている。中間層に対するセンタコアの比屈折率差はΔ1である。クラッド部12に対する中間層の比屈折率差はΔ2である。なお、Δ2は、通常は0%またはその近傍、例えば-0.2%~0.2%の間の範囲に設定される。クラッド部12に対するトレンチ層の比屈折率差はΔ3である。
図1に戻る。マルチコアファイバ10において、コアピッチd1は、長手方向に直交する断面における最隣接のコア部11の中心同士の間隔である。マルチコアファイバ10において、コアピッチd1は20μm以下である。
また、マルチコアファイバ10において、コア間クロストークは、波長1625nmにおける最隣接の2個のコア部11の間のクロストークである。マルチコアファイバ10において、各コア部11についてのコア間クロストークは-20dB/km以下である。すなわち、マルチコアファイバ10は非結合型マルチコアファイバである。
また、マルチコアファイバ10において、各コア部11について半径5mmで曲げたときの波長1550nmにおけるマクロベンド損失が0.1dB/m以下である。
以上のように構成されたマルチコアファイバ10は、コアピッチd1が20μm以下となるようにコア密度を高められながらコア間クロストークが-20dB/km以下に抑制されている。さらには、マルチコアファイバ10は、曲げ耐性が高いため、装置内配線等の比較的短距離の接続用途にも好適である。
マルチコアファイバ10において、20μm以下のコアピッチd1と-20dB/km以下のコア間クロストークとを実現するためには、たとえば各コア部11について波長1550nmにおけるモードフィールド径(MFD)が5μm以下であることが好ましく、クラッド部12の屈折率に対する各コア部11の最大屈折率の比屈折率差、すなわちΔ1が2%以上であることが好ましい。
なお、マルチコアファイバ10は、穿孔法などの、マルチコアファイバを製造するための様々な公知の方法を用いて製造することができる。
本発明者が実行したシミュレーション計算結果によれば、ステップ型の屈折率プロファイルにおいて、Δ1が2.0%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.4μmであり、2a(コア径)が3.5μmであり、コアピッチが20μmの場合に、1m当たり-51.5dBのコア間クロストーク(XT)、すなわち、-21.5dB/kmのコア間クロストークが得られる。また、コアピッチが20μmの場合に-20dB/km以下のコア間クロストークに抑えるには、波長1550nmでのモードフィールド径が4.0μm以上4.8μm以下の範囲であり、コア径(2a)が3.2μm以上3.7μm以下の範囲であり、Δ1が1.9%以上2.3%以下の範囲であることが望ましい。
また、シミュレーション計算結果によれば、W型の屈折率プロファイルにおいて、Δ1が2.0%であり、Δ2が-0.55%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.1μmであり、2aが3.8μmであり、2bが9.8μmであり、コアピッチが20μmの場合に、1m当たり-54.4dBのコア間クロストーク、すなわち、-24.4dB/kmのコア間クロストークが得られる。また、コアピッチが20μmの場合に-20dB/km以下のコア間クロストークに抑えるには、波長1550nmでのモードフィールド径が4.0μm以上4.4μm以下の範囲であり、Δ1が1.8%以上2.3%以下の範囲であり、Δ2が-0.67%以上-0.53%以下の範囲であり、コア径(2a)が3.5μm以上4.1μm以下の範囲であり、2bが9.5μm以上10.1μm以下の範囲であることが望ましい。
また、シミュレーション計算結果によれば、トレンチ型の屈折率プロファイルにおいて、Δ1が2.0%であり、Δ2が0%であり、Δ3が-0.55%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.1μmであるり、2aが3.5μmであり、2bが6.3μmであり、2cが9.8μmであり、コアピッチが20μmの場合に、1m当たり-54.4dBのコア間クロストーク、すなわち、-24.4dB/kmのコア間クロストークが得られる。また、コアピッチが20μmの場合に-20dB/km以下のコア間クロストークに抑えるには、波長1550nmでのモードフィールド径が4.0μm以上4.3μm以下の範囲であり、Δ1が1.8%以上2.3%以下の範囲であり、Δ2が-0.05%以上0.05%以下の範囲であり、コア径(2a)が3.3μm以上3.7μm以下の範囲であり、2bが6.0μm以上6.5μm以下の範囲であり、2cが9.6μm以上10.0μm以下の範囲であることが望ましい。
(実施形態2)
図3は、実施形態2に係るマルチコアファイバを示す模式図である。マルチコアファイバ20は、複数のコア部21と、複数のコア部21の外周を囲み、複数のコア部21の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部22と、を備え、長手方向に延伸している。このマルチコアファイバ20は、クラッド部22の内部に7個のコア部21が、長手方向に直交する断面において六方最密格子状に配置された構造を有する。コア部21は、六方最密格子状に配置された3個以上のコア部の一例である。
図3は、実施形態2に係るマルチコアファイバを示す模式図である。マルチコアファイバ20は、複数のコア部21と、複数のコア部21の外周を囲み、複数のコア部21の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部22と、を備え、長手方向に延伸している。このマルチコアファイバ20は、クラッド部22の内部に7個のコア部21が、長手方向に直交する断面において六方最密格子状に配置された構造を有する。コア部21は、六方最密格子状に配置された3個以上のコア部の一例である。
コア部21の構成材料、クラッド部22の構成材料、および屈折率プロファイルは、マルチコアファイバ10における対応する要素と同様なので、説明を省略する。
マルチコアファイバ20において、コアピッチd2は、長手方向に直交する断面における最隣接のコア部21の中心同士の間隔である。マルチコアファイバ20において、コアピッチd2は20μm以下である。
また、マルチコアファイバ20において、各コア部21についてのコア間クロストークは-20dB/km以下である。
また、マルチコアファイバ10において、各コア部21について半径5mmで曲げたときの波長1550nmにおけるマクロベンド損失が0.1dB/m以下である。
以上のように構成されたマルチコアファイバ20は、コアピッチd2が20μm以下となるようにコア密度を高められながらコア間クロストークが-20dB/km以下に抑制されている。さらには、マルチコアファイバ20は、曲げ耐性が高いため、装置内配線等の比較的短距離の接続用途にも好適である。
マルチコアファイバ20において、20μm以下のコアピッチd2と-20dB/km以下のコア間クロストークとを実現するためには、たとえば各コア部21について波長1550nmにおけるモードフィールド径が5μm以下であることが好ましく、クラッド部22の屈折率に対する各コア部21の最大屈折率の比屈折率差、すなわちΔ1が2%以上であることが好ましい。
このような、コア密度を高めながらコア間クロストークが抑制されたマルチコアファイバの技術は、以下に説明する実施形態のようなピッチ変換器や光ファイバ接続体に応用することができる。
(実施形態3)
図4、図5は、実施形態3に係るピッチ変換器を示す模式図である。ピッチ変換器30は、複数のコア部31と、複数のコア部31の外周を囲み、コア部31の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部32と、を備え、長手方向に延伸している。さらに、ピッチ変換器30は、長手方向に直交しかつ長手方向で対向する第1端面30aおよび第2端面30bを備える。第1端面30a、第2端面30bには、各コア部31およびクラッド部32が露出している。
図4、図5は、実施形態3に係るピッチ変換器を示す模式図である。ピッチ変換器30は、複数のコア部31と、複数のコア部31の外周を囲み、コア部31の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部32と、を備え、長手方向に延伸している。さらに、ピッチ変換器30は、長手方向に直交しかつ長手方向で対向する第1端面30aおよび第2端面30bを備える。第1端面30a、第2端面30bには、各コア部31およびクラッド部32が露出している。
このピッチ変換器30は、クラッド部32の内部に4個のコア部31が、長手方向に直交する断面において正方格子状に配置された構造を有する。
コア部31の構成材料、クラッド部32の構成材料、および屈折率プロファイルは、マルチコアファイバ10における対応する要素と同様なので、説明を省略する。
各コア部31およびクラッド部32は、長手方向において第1端面30aから第2端面30bに向かって直径が2/3以下までテーパ状に縮径する縮径部を有している。本実施形態では、第1端面30aから第2端面30bまでの全体が縮径部となっている。すなわち、第2端面30bにおけるクラッド部32の直径Dbは、第1端面30aにおけるクラッド部32の直径Daの2/3以下である。第2端面30bにおけるクラッド部32の直径Dbは、たとえば70μm以上125μm以下である。
ピッチ変換器30では、第1端面30aにおけるコアピッチd3aが30μm以上であり、第2端面30bにおけるコアピッチd3bが20μm以下である。
ピッチ変換器30は、コアピッチが異なるマルチコアファイバ同士を接続するのに好適に利用できる。たとえば、ピッチ変換器30は、各コア部31およびクラッド部32を、長手方向において第1端面30aから第2端面30bまで直径が2/3までテーパ状に縮径するようにされ、コアピッチd3aを30μmとされ、コアピッチd3bを20μmとされていてもよい。これにより、ピッチ変換器30は、コアピッチが30μmのマルチコアファイバと、コアピッチが20μmのマルチコアファイバとを好適に接続できるピッチ変換器となる。
ピッチ変換器30は、たとえば以下のようにして製造することができる。すなわち、実施形態1に係るマルチコアファイバ10と同様の構成を有するがコアピッチが30μmである点で異なるマルチコアファイバを、加熱してテーパ状に延伸し、ピッチ変換器30とする。ピッチ変換器長を短くしたい場合はテーパ状になった部分を切り出してピッチ変換器30としても良い。このとき、マルチコアファイバは、たとえば各コア部について波長1550nmにおけるモードフィールド径が5μm以下であることが好ましく、Δ1が2%以上であることが好ましい。このようなマルチコアファイバから製造したピッチ変換器30においても、各コア部についてΔ1が2%以上となる。
(実施形態4)
図6は、実施形態4に係る光ファイバ接続体を示す模式的分解図である。光ファイバ接続体100は、実施形態1に係るマルチコアファイバ10の端面10aと、実施形態3に係るピッチ変換器30の第2端面30bとが接続され、4個のコア部11と4個のコア部31とがそれぞれ接続されたものである。この接続は、たとえば融着接続であるが、フィジカルコンタクトでもよい。マルチコアファイバ10は接続マルチコアファイバの一例である。
図6は、実施形態4に係る光ファイバ接続体を示す模式的分解図である。光ファイバ接続体100は、実施形態1に係るマルチコアファイバ10の端面10aと、実施形態3に係るピッチ変換器30の第2端面30bとが接続され、4個のコア部11と4個のコア部31とがそれぞれ接続されたものである。この接続は、たとえば融着接続であるが、フィジカルコンタクトでもよい。マルチコアファイバ10は接続マルチコアファイバの一例である。
このような光ファイバ接続体100は、たとえば、互いに異なるコアピッチを有する2本のマルチコアファイバの両方に接続できる。たとえば、光ファイバ接続体100は、コアピッチが30μmのマルチコアファイバと、コアピッチが20μmのマルチコアファイバとの両方に接続できる。
本発明者が実行したシミュレーション計算結果によれば、光ファイバ接続体100は、たとえば表1に示すような特性を有する。表1において、HΔMCFとは、マルチコアファイバ10であり、ピッチ変換器はピッチ変換器30である。ピッチ変換器30において、小ピッチ側とは、第2端面30bの側であり、大ピッチ側とは、第1端面30aの側である。また、マルチコアファイバ10およびピッチ変換器30のいずれも、ステップ型の屈折率プロファイルに設定した。
マルチコアファイバ10(HΔMCF)において、Δ1が2.0%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.4μmであり、コア径(2a)が3.5μmであり、コアピッチが20μmの場合に、1m当たり-51.5dBのコア間クロストーク、すなわち、-21.5dB/kmのコア間クロストークが得られる。なお、カットオフ波長λcは1239nmである。
ピッチ変換器30は、Δ1が2.0%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.4μmであり、コア径(2a)が3.5μmであり、コアピッチが30μmであるマルチコアファイバを第1端面30a(大ピッチ側)から第2端面30b(小ピッチ側)まで直径が2/3までテーパ状に縮径するようにし、コアピッチd3aを30μmとし、コアピッチd3bを20μmとしたものである。この場合、大ピッチ側では、コア径(2a)が3.5μmであり、モードフィールド径が4.4μmであり、カットオフ波長λcが1239nmであり、1m当たり-115.9dBのコア間クロストークが得られる。小ピッチ側では、コア径(2a)が2.3μmであり、モードフィールド径が4.6μmであり、カットオフ波長λcが894nmであり、1m当たり-22.7dBのコア間クロストークが得られる。
ただし、マルチコアファイバ10(HΔMCF)および第1端面30a(大ピッチ側)において、コア径(2a)が3.2μm以上3.7μm以下の範囲でもよく、Δ1が1.9%以上2.3%以下の範囲でもよい。
ところで、マルチコアファイバを加熱してテーパ状に延伸すると、延伸前はコア径とモードフィールド径との関係が図7の点Aに示す関係だったものが、コア径の縮径によってモードフィールド径が点Bのように縮小する場合がある。ところが、コア径をさらに縮径すると、コア部による光の閉じ込め力が低下してモードフィールド径がかえって拡大する。表1のピッチ変換器は、小ピッチ側で、コア径の縮小につれてモードフィールド径が拡大する程度までコア径を縮小している。これにより、ピッチ変換器30の小ピッチ側とマルチコアファイバ10(HΔMCF)との、モードフィールドミスマッチによる接続損失の増加を抑制することができる。
(実施形態5)
図8は、実施形態5に係る光ファイバ接続体を示す模式的分解図である。光ファイバ接続体200は、実施形態1に係るマルチコアファイバ10の端面10aと、実施形態3に係るピッチ変換器30の第2端面30bとが接続され、さらに、マルチコアファイバ10の端面10bと結合型マルチコアファイバ40の端面40aとが接続されたものである。これらの接続は、たとえば融着接続であるが、フィジカルコンタクトでもよい。
図8は、実施形態5に係る光ファイバ接続体を示す模式的分解図である。光ファイバ接続体200は、実施形態1に係るマルチコアファイバ10の端面10aと、実施形態3に係るピッチ変換器30の第2端面30bとが接続され、さらに、マルチコアファイバ10の端面10bと結合型マルチコアファイバ40の端面40aとが接続されたものである。これらの接続は、たとえば融着接続であるが、フィジカルコンタクトでもよい。
結合型マルチコアファイバ40は、複数のコア部41と、複数のコア部41の外周を囲み、複数のコア部41の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部42と、を備え、長手方向に延伸している。この結合型マルチコアファイバ40は、クラッド部42の内部に4個のコア部11が、長手方向に直交する断面において正方格子状に配置された構造を有する。コア部41は、正方格子状に配置された4個以上のコア部の例である。
コア部41の構成材料、クラッド部42の構成材料、および屈折率プロファイルは、マルチコアファイバ10における対応する要素と同様なので、説明を省略する。
結合型マルチコアファイバ40において、コアピッチd4は、長手方向に直交する断面における最隣接のコア部41の中心同士の間隔である。結合型マルチコアファイバ40において、コアピッチd4は20μm以下である。また、マルチコアファイバ10のコアピッチd1と結合型マルチコアファイバ40のコアピッチd4は同じである。
光ファイバ接続体200では、4個のコア部11と4個のコア部31とがそれぞれ接続され、4個のコア部11と4個のコア部41とがそれぞれ接続されている。
また、マルチコアファイバ10と結合型マルチコアファイバ40とは接続されて光ファイバ接続体を構成している。結合型マルチコアファイバ40は第1マルチコアファイバの一例である。マルチコアファイバ10は非結合型マルチコアファイバであって、第2マルチコアファイバの一例である。
マルチコアファイバ10と結合型マルチコアファイバ40とはクラッド径が略同一であることが好ましい。たとえば両者のクラッド径は125μm±1μm(1μmは公差)であり、2μm程度の差があってもよい。
マルチコアファイバ10と結合型マルチコアファイバ40とを接続する際は、マルチコアファイバ10と結合型マルチコアファイバ40を融着接続し、融着接続した部分を追加加熱し、マルチコアファイバ10のコア部11のモードフィールド径と結合型マルチコアファイバ40のコア部41のモードフィールド径とを近づけるのが好ましい。これにより、マルチコアファイバ10と結合型マルチコアファイバ40との接続損失を低減できる。
本発明者が実行したシミュレーション計算結果によれば、光ファイバ接続体200は、たとえば表2に示すような特性を有する。表2において、HΔMCFとは、マルチコアファイバ10であり、C-MCFは結合型マルチコアファイバ40であり、ピッチ変換器はピッチ変換器30である。また、マルチコアファイバ10、結合型マルチコアファイバ40、およびピッチ変換器30のいずれも、ステップ型の屈折率プロファイルに設定した。
マルチコアファイバ10(HΔMCF)において、Δ1が2.0%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.4μmであり、コア径(2a)が3.5μmであり、コアピッチが20μmの場合に、1m当たり-51.5dBのコア間クロストーク、すなわち、-21.5dB/kmのコア間クロストークが得られる。なお、カットオフ波長λcは1239nmである。
結合型マルチコアファイバ40(C-MCF)において、Δ1が0.38%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が9.0μmであり、2aが8.6μmであり、コアピッチが20μmの場合に、結合型マルチコアファイバの特性が得られた。なお、結合型マルチコアファイバでは1つのコア部当たりのモードフィールド径が定義できないので、上記モードフィールド径として、上記と同じコア径とΔ1と屈折率プロファイルとを有するシングルコアファイバのモードフィールド径を示している。また、カットオフ波長λcは1230nmである。
ピッチ変換器30は、Δ1が2.0%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.4μmであり、コア径(2a)が3.5μmであり、コアピッチが30μmであるマルチコアファイバを第1端面30a(大ピッチ側)から第2端面30b(小ピッチ側)まで直径が2/3までテーパ状に縮径するようにし、コアピッチd3aを30μmとし、コアピッチd3bを20μmとしたものである。この場合、大ピッチ側では、2aが3.5μmであり、モードフィールド径が4.4μmであり、カットオフ波長λcが1239nmであり、1m当たり-115.9dBのコア間クロストークが得られる。小ピッチ側では、2aが2.3μm、モードフィールド径が4.6μm、カットオフ波長λcが894nm、1m当たり-22.7dBのコア間クロストークが得られる。
ただし、マルチコアファイバ10(HΔMCF)およびピッチ変換器30の第1端面30a(大ピッチ側)において、コア径(2a)が3.2μm以上3.7μm以下の範囲でもよく、Δ1が1.9%以上2.3%以下の範囲でもよい。
また、シミュレーション計算結果によれば、光ファイバ接続体200は、たとえば表3に示すような特性を有する。なお、マルチコアファイバ10およびピッチ変換器30のいずれも、W型の屈折率プロファイルに設定した。
マルチコアファイバ10(HΔMCF)において、Δ1が2.0%であり、Δ2が-0.55%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.1μmであり、2aが3.8μmであり、2bが9.8μmであり、コアピッチが20μmの場合に、1m当たり-54.4dBのコア間クロストーク、すなわち、-24.4dB/kmのコア間クロストークが得られる。なお、カットオフ波長λcは1218nmである。
結合型マルチコアファイバ40(C-MCF)については、表2と同じなので説明を省略する。
ピッチ変換器30は、Δ1が2.0%であり、Δ2が-0.55%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.1μmであり、2aが3.8μmであり、2bが9.8μmであり、コアピッチが30μmであるマルチコアファイバを第1端面30a(大ピッチ側)から第2端面30b(小ピッチ側)まで直径が2/3までテーパ状に縮径するようにし、コアピッチd3aを30μmとし、コアピッチd3bを20μmとしたものである。この場合、大ピッチ側では、2aが3.8μmであり、2bが9.8μmであり、モードフィールド径が4.1μmであり、カットオフ波長λcが1218nmであり、1m当たり-124.1dBのコア間クロストークが得られる。小ピッチ側では、2aが2.5μmであり、2bが6.5μmであり、モードフィールド径が4.3μmであり、カットオフ波長λcが817nmであり、1m当たり-23.6dBのコア間クロストークが得られる。なお、表3のピッチ変換器でも、小ピッチ側で、コア径の縮小につれてモードフィールド径が拡大する程度までコア径を縮小している。
ただし、マルチコアファイバ10(HΔMCF)およびピッチ変換器30の第1端面30a(大ピッチ側)において、Δ1が1.8%以上2.3%以下の範囲でもよく、Δ2が-0.67%以上-0.53%以下の範囲でもよく、コア径(2a)が3.5μm以上4.1μm以下の範囲でもよく、2bが9.5μm以上10.1μm以下の範囲でもよい。
また、シミュレーション計算結果によれば、光ファイバ接続体200は、たとえば表4に示すような特性を有する。なお、マルチコアファイバ10およびピッチ変換器30のいずれも、トレンチ型の屈折率プロファイルに設定した。
マルチコアファイバ10(HΔMCF)において、Δ1が2.0%であり、Δ2が0%であり、Δ3が-0.55%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.1μmであり、2aが3.5μmであり、2bが6.3μmであり、2cが9.8μmであり、コアピッチが20μmの場合に、1m当たり-54.4dBのコア間クロストーク、すなわち、-24.4dB/kmのコア間クロストークが得られる。なお、カットオフ波長λcは1218nmである。
結合型マルチコアファイバ40(C-MCF)については、表2と同じなので説明を省略する。
ピッチ変換器30は、Δ1が2.0%であり、Δ2が0%であり、Δ3が-0.55%であり、波長1550nmにおけるモードフィールド径が4.1μmであり、2aが3.5μmであり、2bが6.3μmであり、2cが9.8μmであり、コアピッチが30μmであるマルチコアファイバを第1端面30a(大ピッチ側)から第2端面30b(小ピッチ側)まで直径が2/3までテーパ状に縮径するようにし、コアピッチd3aを30μmとし、コアピッチd3bを20μmとしたものである。この場合、大ピッチ側では、2aが3.5μmであり、2bが6.3μmであり、2bが9.8μmであり、モードフィールド径が4.1μmであり、カットオフ波長λcが1218nmであり、1m当たり-124.1dBのコア間クロストークが得られる。小ピッチ側では、2aが2.3μmであり、2bが4.1μmであり、2cが6.4μmであり、モードフィールド径が4.3μmであり、カットオフ波長λcが817nmであり、1m当たり-23.6dBのコア間クロストークが得られる。なお、表4のピッチ変換器でも、小ピッチ側で、コア径の縮小につれてモードフィールド径が拡大する程度までコア径を縮小している。
ただし、マルチコアファイバ10(HΔMCF)およびピッチ変換器30の第1端面30a(大ピッチ側)において、Δ1が1.8%以上2.3%以下の範囲でもよく、Δ2が-0.05%以上0.05%以下の範囲でもよく、コア径(2a)が3.3μm以上3.7μm以下の範囲でもよく、2bが6.0μm以上6.5μm以下の範囲でもよく、2cが9.6μm以上10.0μm以下の範囲でもよい。
(実施形態6)
図9は、実施形態6に係る光ファイバ接続体を示す模式的分解図である。光ファイバ接続体300は、実施形態5の結合型マルチコアファイバ40の端面40aと、実施形態3に係るピッチ変換器30の第2端面30bとが接続され、4個のコア部41と4個のコア部31とがそれぞれ接続されたものである。これらの接続は、たとえば融着接続であるが、フィジカルコンタクトでもよい。この光ファイバ接続体300のように、結合型マルチコアファイバ40とピッチ変換器30とを直接的に接続してもよい。
図9は、実施形態6に係る光ファイバ接続体を示す模式的分解図である。光ファイバ接続体300は、実施形態5の結合型マルチコアファイバ40の端面40aと、実施形態3に係るピッチ変換器30の第2端面30bとが接続され、4個のコア部41と4個のコア部31とがそれぞれ接続されたものである。これらの接続は、たとえば融着接続であるが、フィジカルコンタクトでもよい。この光ファイバ接続体300のように、結合型マルチコアファイバ40とピッチ変換器30とを直接的に接続してもよい。
ピッチ変換器30の第2端面30bにおけるクラッド径と結合型マルチコアファイバ40のクラッド径とは略同一であることが好ましい。たとえば両者のクラッド径は125μm±1μm(1μmは公差)であり、2μm程度の差があってもよい。
本発明者が実行したシミュレーション計算結果によれば、光ファイバ接続体300は、たとえば表5に示すような特性を有する。表5において、C-MCFは結合型マルチコアファイバ40であって、ピッチ変換器はピッチ変換器30である。また、結合型マルチコアファイバ40およびピッチ変換器30のいずれも、ステップ型の屈折率プロファイルに設定した。
表5においては、結合型マルチコアファイバ40(C-MCF)とピッチ変換器30のいずれについても表2と同じなので、説明を省略する。
ただし、ピッチ変換器30の第1端面30a(大ピッチ側)において、コア径(2a)が3.2μm以上3.7μm以下の範囲でもよく、Δ1が1.9%以上2.3%以下の範囲でもよい。
また、シミュレーション計算結果によれば、光ファイバ接続体300は、たとえば表6に示すような特性を有する。なお、ピッチ変換器30は、W型の屈折率プロファイルに設定した。
表6においては、結合型マルチコアファイバ40(C-MCF)とピッチ変換器30のいずれについても表3と同じなので、説明を省略する。
ただし、ピッチ変換器30の第1端面30a(大ピッチ側)において、Δ1が1.8%以上2.3%以下の範囲でもよく、Δ2が-0.67%以上-0.53%以下の範囲でもよく、コア径(2a)が3.5μm以上4.1μm以下の範囲でもよく、2bが9.5μm以上10.1μm以下の範囲でもよい。
また、シミュレーション計算結果によれば、光ファイバ接続体300は、たとえば表7に示すような特性を有する。なお、ピッチ変換器30は、トレンチ型の屈折率プロファイルに設定した。
表7においては、結合型マルチコアファイバ40(C-MCF)とピッチ変換器30のいずれについても表4と同じなので、説明を省略する。
ただし、ピッチ変換器30の第1端面30a(大ピッチ側)において、Δ1が1.8%以上2.3%以下の範囲でもよく、Δ2が-0.05%以上0.05%以下の範囲でもよく、コア径(2a)が3.3μm以上3.7μm以下の範囲でもよく、2bが6.0μm以上6.5μm以下の範囲でもよく、2cが9.6μm以上10.0μm以下の範囲でもよい。
(実施形態7)
図10は、実施形態7に係る光ファイバ接続体を示す模式図である。光ファイバ接続体400は、実施形態6に係る光ファイバ接続体300のピッチ変換器30の第1端面30aにさらに光ファイバファンイン/ファンアウト50の端面50aが接続されたものである。これらの接続は、たとえば融着接続であるが、フィジカルコンタクトでもよい。
図10は、実施形態7に係る光ファイバ接続体を示す模式図である。光ファイバ接続体400は、実施形態6に係る光ファイバ接続体300のピッチ変換器30の第1端面30aにさらに光ファイバファンイン/ファンアウト50の端面50aが接続されたものである。これらの接続は、たとえば融着接続であるが、フィジカルコンタクトでもよい。
光ファイバファンイン/ファンアウト50は、ガラスキャピラリ51と、4本の光ファイバ52とを備えている。4本の光ファイバ52は、たとえばシングルモード光ファイバであって、それぞれがコア部52aとクラッド部52bとを備えている。4本の光ファイバ52は、コア部52aが端面50aにおいて、ピッチ変換器30の第1端面30aにおけるコア部31と一致した正方格子状に配列するように束ねられて、ガラスキャピラリ51に挿入固定されている。そして、4個のコア部52aと4個のコア部31とがそれぞれ接続されている。
光ファイバファンイン/ファンアウトは、一般的に光ファイバを束ねてガラスキャピラリに挿入固定して製造する。この際、たとえば結合型マルチコアファイバ40のようにコアピッチが小さいマルチコアファイバに接続する光ファイバファンイン/ファンアウトを製造しようとすると、束ねる光ファイバとしても20μmのような細径のものが必要となる。この場合、細径の光ファイバはガラスキャピラリに挿入しにくいので、光ファイバファンイン/ファンアウトの製造がしにくい。
これに対して、光ファイバ接続体400では、結合型マルチコアファイバ40にピッチ変換器30を介在させて光ファイバファンイン/ファンアウト50を接続している。これにより、30μmのようなより太径の光ファイバ52を利用した光ファイバファンイン/ファンアウト50を備えた、より製造し易いかつ実現し易い光ファイバ接続体400を構成できる。
なお、上記実施形態では、マルチコアファイバ、結合型マルチコアファイバ、ピッチ変換器は、コア部が正方格子状や六方最密格子状に配置されているが、たとえば円環状など、他の形状に配置されていてもよい。
また、上記実施形態では、ピッチ変換器は、第1端面から第2端面までの全体が縮径部となっているが、第1端面から第2端面までの一部が縮径部であり、他の部分が、クラッド径が一定の定径部であってもよい。
また、上記実施形態5では、ピッチ変換器、マルチコアファイバ、結合型マルチコアファイバがこの順番で接続されているが、ピッチ変換器、結合型マルチコアファイバ、マルチコアファイバの順番で接続されていてもよい。
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。たとえば、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
本発明は、マルチコアファイバ、ピッチ変換器、光ファイバ接続体に適用して好適なものである。
10、20 :マルチコアファイバ
10a、40a、50a :端面
11、21、31、41、52a :コア部
12、22、32、42、52b :クラッド部
30 :ピッチ変換器
30a :第1端面
30b :第2端面
40 :結合型マルチコアファイバ
50 :光ファイバファンイン/ファンアウト
51 :ガラスキャピラリ
52 :光ファイバ
100、200、300、400 :光ファイバ接続体
P11、P12、P21、P22、P31、P32 :プロファイル
d1、d2、d3a、d3b、d4 :コアピッチ
10a、40a、50a :端面
11、21、31、41、52a :コア部
12、22、32、42、52b :クラッド部
30 :ピッチ変換器
30a :第1端面
30b :第2端面
40 :結合型マルチコアファイバ
50 :光ファイバファンイン/ファンアウト
51 :ガラスキャピラリ
52 :光ファイバ
100、200、300、400 :光ファイバ接続体
P11、P12、P21、P22、P31、P32 :プロファイル
d1、d2、d3a、d3b、d4 :コアピッチ
Claims (17)
- 複数のコア部と、
複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、
を備え、
波長1550nmにおけるモードフィールド径が5μm以下であり、
長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下であり、
コア間クロストークが-20dB/km以下であり、
半径5mmで曲げたときの波長1550nmにおけるマクロベンド損失が0.1dB/m以下である
マルチコアファイバ。 - 長手方向に直交する断面において正方格子状に配置された4個以上の前記コア部を備える
請求項1に記載のマルチコアファイバ。 - 長手方向に直交する断面において六方最密格子状に配置された3個以上の前記コア部を備える
請求項1に記載のマルチコアファイバ。 - 前記クラッド部の屈折率に対する前記コア部の最大屈折率の比屈折率差は2%以上である
請求項1に記載のマルチコアファイバ。 - W型の屈折率プロファイルを有する
請求項1に記載のマルチコアファイバ。 - トレンチ型の屈折率プロファイルを有する
請求項1に記載のマルチコアファイバ。 - 複数のコア部と、
複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、
長手方向に直交しかつ長手方向で対向する第1端面および第2端面と、
を備え、
複数の前記コア部および前記クラッド部は、長手方向において前記第1端面から前記第2端面に向かって直径が2/3以下までテーパ状に縮径する縮径部を有しており、
前記第1端面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが30μm以上であり、
前記第2端面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下である
ピッチ変換器。 - 前記クラッド部の屈折率に対する前記コア部の最大屈折率の比屈折率差は2%以上である
請求項7に記載のピッチ変換器。 - 前記第2端面の直径が70μm以上125μm以下である
請求項7に記載のピッチ変換器。 - 請求項7~9のいずれか一つに記載のピッチ変換器と、
前記ピッチ変換器の前記第2端面に接続され、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備える接続マルチコアファイバと、
を備える光ファイバ接続体。 - 前記接続マルチコアファイバは、請求項1に記載のマルチコアファイバである
請求項10に記載の光ファイバ接続体。 - 複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備え、長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下であり、結合型マルチコアファイバである第1マルチコアファイバと、
前記第1マルチコアファイバに接続された第2マルチコアファイバであって、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備え、長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下かつ前記第1マルチコアファイバのコアピッチと同じであり、コア間クロストークが-20dB/km以下の非結合型マルチコアファイバである第2マルチコアファイバと、
を備える光ファイバ接続体。 - 前記第2マルチコアファイバは、請求項1~6のいずれか一つに記載のマルチコアファイバである
請求項12に記載の光ファイバ接続体。 - 前記第1マルチコアファイバのクラッド径と前記第2マルチコアファイバのクラッド径とが略同一である
請求項12に記載の光ファイバ接続体。 - 前記第1マルチコアファイバまたは前記第2マルチコアファイバに接続された、請求項8または9に記載のピッチ変換器をさらに備える
請求項12に記載の光ファイバ接続体。 - 請求項7~9のいずれか一つに記載のピッチ変換器と、
前記ピッチ変換器の前記第2端面に接続され、複数のコア部と、複数の前記コア部の外周を囲み、前記コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド部と、を備え、長手方向に直交する断面における最隣接の前記コア部の中心同士の間隔であるコアピッチが20μm以下であり、結合型マルチコアファイバである第1マルチコアファイバと、
を備え、
前記ピッチ変換器の前記第2端面におけるクラッド径と前記第1マルチコアファイバのクラッド径とが略同一である
光ファイバ接続体。 - 請求項12に記載の光ファイバ接続体の製造方法であって、
前記第1マルチコアファイバと前記第2マルチコアファイバとを融着接続し、
前記融着接続した部分を追加加熱し、前記第1マルチコアファイバのコア部のモードフィールド径と前記第2マルチコアファイバのコア部のモードフィールド径とを近づける
光ファイバ接続体の製造方法。
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2022
- 2022-07-22 JP JP2023538496A patent/JPWO2023008341A1/ja active Pending
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-
2024
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