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公開番号2024133737
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-02
出願番号2024114148,2020174958
出願日2024-07-17,2020-10-16
発明の名称マルチコア光ファイバおよびマルチコア光ファイバケーブル
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02B 6/02 20060101AFI20240925BHJP(光学)
要約【課題】十分な製造トレランスが担保され、量産性に優れ、かつ、接続損失の劣化も抑制可能なMCF等を提供する。
【解決手段】本開示のMCFは、中心軸に沿って延びる4個のコアと共通クラッドを備える。隣接関係にあるコア間の中心間隔Λは公称値に対して±0.9μmの範囲に収まり、共通クラッドの直径CDは125μm未満の公称値を基準として±1μmの範囲に収まり、波長1310nmのMFD、λ_cc、およびd_coatが所定の関係を満たし、MFDは8.6μm以上9.2μm以下の値を基準として±0.4μmの範囲に収まり、零分散波長は1312nm以上1340nm以下の値を基準として±12nmの範囲に収まり、該零分散波長における分散スロープは0.092ps/(nm²・km)以下であり、λ_ccは1260nm以下であり、所定の構造条件および光学条件を満たす。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
中心軸に沿って延びる４個のコアと、
前記４個のコアそれぞれを覆う共通クラッドと、
を備えたマルチコア光ファイバであって、
前記４個のコアそれぞれは、残りのコアのうち２つのコアと隣接関係を有し、
前記４個のコアのうち隣接関係にあるコア間の中心間隔Λは、所定のコア間隔公称値Λ
nominal
に対してΛ
nominal
±０．９μｍの範囲に収まり、
前記共通クラッドの直径ＣＤは、１２５μｍ未満の所定のクラッド直径公称値ＣＤ
nominal
[μｍ]を基準としてＣＤ
nominal
±１μｍの範囲に収まり、
前記４個のコアそれぞれで波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径ＭＦＤ、２２ｍのファイバで測定されたケーブルカットオフ波長λ
cc
、および前記４個のコアそれぞれの中心から前記共通クラッドの外周までの距離のうち最短距離ｄ
coat
は、以下の式（１）：
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2024133737000145.tif
6
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を満たし、
前記４個のコアそれぞれで前記モードフィールド径ＭＦＤは８．６μｍ以上９．２μｍ以下の値を基準として±０．４μｍの範囲に収まり、
前記４個のコアそれぞれで零分散波長は１３１２ｎｍ以上１３４０ｎｍ以下の値を基準として±１２ｎｍの範囲に収まり、
前記４個のコアそれぞれで前記零分散波長における分散スロープは０．０９２ｐｓ／（ｎｍ２・ｋｍ）以下であり、
前記４個のコアそれぞれで前記カットオフ波長λ
cc
は１２６０ｎｍ以下であり、
第１条件および第２条件のいずれかの条件を満たすとともに、第３条件および第４条件のいずれかを満たし、
前記第１条件は、前記４個のコアそれぞれが前記共通クラッドに直接接することで定義され、
前記第２条件は、前記４個のコアそれぞれに対応し、それぞれが前記４個のコアのうち対応するコアと前記共通クラッドの間に設けられた光学クラッドをさらに備えるとともに、前記共通クラッドに対する前記光学クラッドの比屈折率差Δ２が－０．１％≦Δ２≦０．１％なる関係を満たすことにより定義され、
前記第３条件は、波長１３６０ｎｍにおけるファイバ長１０ｋｍ相当での隣接関係にあるコア間のクロストークが－１０ｄＢ以下であり、前記４個のコアそれぞれにおいて、以下の式（２）：
TIFF
2024133737000146.tif
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を満たし、かつ、前記４個のコアそれぞれにおいて、比ＭＦＤ／λ
cc
と、隣接関係にあるコアとの中心間隔Λ
ａ
とが、以下の式（３）から式（７）のうちいずれかの式：
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を満たすことにより定義され、
前記第４条件は、波長１３６０ｎｍにおけるファイバ長１０ｋｍ相当での隣接関係にあるコア間のクロストークが－２０ｄＢ以下であり、前記４個のコアそれぞれにおいて、以下の式（８）：
TIFF
2024133737000152.tif
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を満たし、かつ、前記４個のコアそれぞれにおいて、前記比ＭＦＤ／λ
cc
と、隣接関係にあるコアとの中心間隔Λ
ａ
とが、以下の式（９）から式（１３）のうちいずれかの式：
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を満たすことにより定義される、
マルチコア光ファイバ。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記共通クラッドを包囲する被覆をさらに備え、
波長１５５０ｎｍまたは波長１６２５ｎｍにおいて前記４個のコアの少なくともいずれかから被覆への漏洩損失が０．０５ｄＢ／ｋｍ以上であるか、前記４個のコアの少なくともいずれかの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以上であるか、または、波長１６２５ｎｍにおける伝送損失が０．２５ｄＢ／ｋｍ以上である、
請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
前記第３条件を満たすとともに波長１５５０ｎｍにおけるファイバ長１０ｋｍ相当での隣接関係にあるコア間のクロストークが－１０ｄＢ以上であるか、
または、
前記第４条件を満たすとともに波長１５５０ｎｍにおけるファイバ長１０ｋｍ相当での隣接関係にあるコア間のクロストークが－２０ｄＢ以上である、
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。
【請求項４】
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を含む複数のマルチコア光ファイバを有するマルチコア光ファイバケーブル。
【請求項５】
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を含む複数のマルチコア光ファイバを間欠的に接着したマルチコア光ファイバリボンを内蔵するマルチコア光ファイバケーブル。
【請求項６】
前記マルチコア光ファイバリボンを、螺旋状に捩じられた状態で内蔵する請求項５に記載のマルチコア光ファイバケーブル。
【請求項７】
ファイバ長手方向に沿った曲げ半径の平均が０．０３ｍ以上０．１４ｍ以下または０．１４ｍ以上０．３ｍ以下の前記マルチコア光ファイバを含む、請求項４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ケーブル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、マルチコア光ファイバ（以下、「ＭＣＦ」と記す）およびマルチコア光ファイバケーブル（以下、「ＭＣＦケーブル」と記す）に関するものである。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、４個のコアと、１２５μｍの外径を有するクラッドと、を備えたトレンチアシスト型４コアファイバが開示されている。トレンチの深さはおおよそ－０．７％以下である。波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径（以下、「ＭＦＤ」と記す）は８．４μｍ以上８．６μｍ以下である。ケーブルカットオフ波長は１１７１ｎｍ以上１１９５ｎｍ以下である。零分散波長は１３１７ｎｍ以上１３１９ｎｍ以下である。該零分散波長における波長分散スロープは０．０９０ｐｓ／（ｎｍ
２
・ｋｍ）以上０．０９１ｐｓ／（ｎｍ
２
・ｋｍ）以下である。波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は０．３３ｄＢ／ｋｍ以上０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１９ｄＢ／ｋｍ以上０．２１ｄＢ／ｋｍ以下である。波長１６２５ｎｍにおけるコア間のクロストーク（以下、「ＸＴ」と記す）は－４３ｄＢ／ｋｍである。
【０００３】
非特許文献２には、４個のコアと、１２５μｍの外径を有するクラッドと、を備えたトレンチ無し４コアファイバが開示されている。波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤは８．６μｍ以上８．８μｍ以下であり、波長１５５０ｎｍにおけるＭＦＤは９．６μｍ以上９．８μｍ以下である。ケーブルカットオフ波長は１２３４ｎｍ以上１２４４ｎｍ以下である。零分散波長は１３１８ｎｍ以上１３２２ｎｍ以下である。該零分散波長における波長分散スロープは０．０８８ｐｓ／（ｎｍ２・ｋｍ）以下０．０８９ｐｓ／（ｎｍ２・ｋｍ）以下である。波長１３１０ｎｍにおける伝送損失は０．３２８ｄＢ／ｋｍ以下０．３３０ｄＢ／ｋｍ以上であり、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は０．１８８ｄＢ／ｋｍ以上０．１９３ｄＢ／ｋｍ以下であり、波長１６２５ｎｍにおける伝送損失は０．２３３ｄＢ／ｋｍ以上０．２４５ｄＢ／ｋｍ以下である。Ｏバンド（１２６０ｎｍ以上１３６０ｎｍ以下）におけるコア間ＸＴは－５６ｄＢ／ｋｍ以下であり、Ｃバンド（１５３０ｎｍ以上１５６５ｎｍ以下）におけるコア間のＸＴは－３０ｄＢ／ｋｍ以下である。なお、非特許文献２のＴａｂｌｅ．１の値から計算されたＭＦＤ/λ
cc
は６．９７以上７．０８以下とばらつきが極めて小さい。
【０００４】
特許文献１には、４個のコアと、１２５μｍの外径を有するクラッドとを備えたトレンチ無し４コアファイバが開示されている。コアピッチ（中心間距離）は４０μｍ以上４１．５μｍの値を基準とした±１μｍの範囲に収まる。ｄ
coat
（いわゆるＯＣＴ）が３３μｍ±１μｍである。Ｖ値２．５０以上２．５８以下である。波長１３１０ｎｍにおけるＭＦＤが８．０μｍ以上８．３μｍである。波長１６２５ｎｍにおける曲げ損失は曲げ半径３０ｍｍでの０．１ｄＢ／１００巻き以下である。実効カットオフ波長（定義なし）は１２６０ｎｍ以下である。零分散波長は１３００ｎｍ以上１３２４ｎｍ以下である。波長１５５０ｎｍにおける１０ｋｍ伝送後の４個のコア間でのＸＴは－３０ｄＢ以下である。
【０００５】
特許文献２では、４個のコアと、１２５μｍの外径を有するクラッドと、を備え、コア間のＸＴが一定以下に抑制されたトレンチ無し４コアファイバが開示されている。なお、特許文献２には、コア間のＸＴを一定以下に抑制するために必要な方法は開示されていない。すなわち、被覆への漏洩損を抑制するためのコアピッチΛの上限値は開示されているが、コア間のＸＴを抑制するために必要となるΛの下限値は開示されておらず、また、特許文献２の図６のＸＴを実現するためのΛも開示されていない。なお、特許文献２の段落「００２６」ではΛの上限値が式（３）で定義されている（段落「００２８」ではΛの最小値が式（３）で定義される旨が開示されており矛盾している）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１３－０８８４５８号公報
国際公開ＷＯ２０２０／１４９１５８号公報
米国特許９，９３３，３３１号明細書
【非特許文献】
【０００７】
Takashi Matsui, et al.,“Design of 125 μmcladding multi-core fiber with full-band compatibility to conventionalsingle-mode fiber,” Eur. Conf. Opt. Commun. (ECOC) 2015, インターネット<URL:https://doi.org/10.1109/ECOC.2015.7341966>.
T. Matsui et al., “Step-index profile multi-core fibre with standard125-μm cladding to full-band application,” in Eur. Conf. Opt. Commun. (ECOC)(2019), インターネット<URL:https://doi.org/10.1049/cp.2019.0751>.
R. J. Black and C. Pask, J. Opt. Soc. Am. A, JOSAA 1(11), p.1129-1131,1984.
T. Matsui et al., in Eur. Conf. Opt. Commun. (ECOC2017), p. W.1.B.2.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明者は、上述の従来技術について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、上記非特許文献１のＭＣＦは、量産性が汎用のシングルモードファイバ（以下、「ＳＭＦ」と記す）に比べて著しく悪く、製造コストが高くなる。これは、コア間のＸＴの低減、コア数の増大、クラッド外径の縮小、各コアにおけるＭＦＤ拡大を同時に実現するためには、コアの周囲にクラッドとの比屈折率差の大きい低屈折率のトレンチ層を設ける必要があるためである。
【０００９】
上記非特許文献２、上記特許文献１および上記特許文献２のＭＣＦに関しても、製造トレランスが狭く、製造コストが高くなる。比較的短距離であれば、１２６０ｎｍから１６２５ｎｍまで使用可能なＭＣＦが提案されているが、このＭＣＦには非常に精度よく屈折率プロファイルを制御しなければ実現できない設計範囲の光学特性が要求されるため、汎用ＳＭＦ同等の製造トレランスは実現できない。
【００１０】
また、上記特許文献１にはトレンチの有無は露わには書かれていないが、開示内容（Ｖ値の定義とＶ値の範囲）から事実上トレンチ型は含まれないと判断できる。短距離であってもＯバンド以外の伝送特性も良くしようとした結果、製造トレランスが狭くなってしまっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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