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公開番号2024162592
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-21
出願番号2023078267
出願日2023-05-11
発明の名称プラスチックマルチコア光ファイバ
出願人東レ株式会社
代理人
主分類G02B 6/02 20060101AFI20241114BHJP(光学)
要約【課題】多数のコアが格子状に配置され、コア間のピッチ精度に優れた光ファイバの発明であって、とくに、大容量通信用に適用できるマルチコアのプラスチック光ファイバの提供。
【解決手段】
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、その断面においてコアは格子状に配置されており、クラッドがコアを取り囲み、該クラッドの形状が、各格子点を結ぶ格子線の方向(格子線方向)に対して平行な辺を持つ形状である、プラスチックマルチコア光ファイバ。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアは格子状に配置されており、
クラッドがコアを取り囲み、
該クラッドの形状が、各格子点を結ぶ格子線の方向（格子線方向）に対して平行な辺を持つ形状である、
プラスチックマルチコア光ファイバ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアは正方格子状に配置されており、
クラッドがコアを取り囲み、
該クラッドの形状が、正方格子方向に対して平行な４つの辺を持つ形状である、
請求項１に記載のプラスチックマルチコア光ファイバ。
【請求項３】
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアとクラッドが下記（１）式の関係式を満足する、請求項２に記載のプラスチックマルチコア光ファイバ。
（Ｂ＋２Ｃ）／２≦Ａ＜Ｂ＋２Ｃ・・・（１）式
Ａ：クラッドの４つの辺の長さＡ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４の平均［μｍ］
Ｂ：縦格子方向のコア径Ｂ１と、横格子方向のコア径Ｂ２の平均［μｍ］
Ｃ：縦格子方向のクラッドの厚みＣ１およびＣ３、ならびに横格子方向のクラッドの厚みＣ２およびＣ４の平均［μｍ］
ここで、縦格子方向のクラッドの厚みＣ１およびＣ３とは、縦格子方向のコア径Ｂ１の延長線上におけるクラッドの厚みである。また、横格子方向のクラッドの厚みＣ２およびＣ４とは、横格子方向のコア径Ｂ２の延長線上におけるクラッドの厚みである。
【請求項４】
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアは正方格子状に配置されており、
該コアの形状が正方格子方向に対して平行な４つの辺を持つ形状である、
請求項２に記載のプラスチックマルチコア光ファイバ。
【請求項５】
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアとクラッドが下記（２）、（３）および（４）式の関係式を満足する、請求項４に記載のプラスチックマルチコア光ファイバ。
Ｇ／２≦Ｅ＜Ｇ・・・（２）
（Ｇ＋２Ｈ）／２≦Ｆ＜Ｇ＋２Ｈ・・・（３）
Ｅ＜Ｆ・・・（４）
Ｅ：コアの４つの辺の長さＥ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の平均［μｍ］
Ｆ：クラッドの４つの辺の長さＦ１、Ｆ２、Ｆ３、およびＦ４の平均［μｍ
Ｇ：コアに内接する円を描いた場合に、縦格子方向の該内接円の径Ｇ１と、横格子方向の該内接円の径Ｇ２との平均［μｍ］
Ｈ：縦格子方向のクラッドの厚みＨ１およびＨ３、ならびに横格子方向のクラッドの厚みＨ２およびＨ４の平均［μｍ］
ここで、縦格子方向のクラッドの厚みＨ１およびＨ３とは、縦格子方向の内接円径Ｇ１の延長線上に位置するおけるクラッドの厚みである。また、横格子方向のクラッドの厚みＨ２およびＨ４とは、横格子方向の内接円径Ｇ２の延長線上に位置するおけるクラッドの厚みである。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコアが格子状に配置され、コア間のピッチ精度に優れた光ファイバの発明であって、とくに、大容量通信用に適用できるマルチコアのプラスチック光ファイバに関する。
続きを表示（約 5,300 文字）【背景技術】
【０００２】
マルチコア光ファイバは、異なる技術領域において、有用性を有する。例えば光電センサ用途として用いた場合、通常のシングルコア光ファイバに比べると、曲げた時の光量損失が大幅に低減する。これはシングルコアに対して、マルチコアの方が１つ１つのコア径が大幅に小さいため、同じ曲げＲで曲げたとしても、マルチコアの曲げＲに対する光の入射角が小さくなるためである。（特許文献１）。当該特許文献１では正方格子状に配置されたマルチコアが提案されている。光電センサ用途に於いては、コア１つ１つに異なる光を入射するのではなく、マルチコア全体に光を入射し、マルチコア全体としてまとまった光を伝達するものである。
【０００３】
別の用途は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）のような光源を用いた通信用途が挙げられる。ＶＣＳＥＬは、半導体レーザーの一種で、上面から垂直にレーザービームを放射する。ひとつの光源からは数十マイクロメートル径のレーザー光を放射するが、２次元アレイ状に多くの光源を配置できる特徴がある。この光源１つ１つとマルチコアのコア１つ１つを結合することにより、大容量の通信が可能となる。ＶＣＳＥＬの２次元アレイ形状としては例えば、六角格子状がある。六角格子状に配置されたＶＣＳＥＬに対しては六角格子状に配置したマルチコアとの結合が提案されている（特許文献２）。当該特許文献２では六角格子状に配置された７つのマルチコアの周りを無数の六角格子状に配置された空孔が取り囲んでいる。マルチコア間を空孔が六角格子状に敷き詰められることで、７つのマルチコア間距離の精度を高まり、ＶＣＳＥＬとの結合を可能としている。また、その他のＶＣＳＥＬの２次元アレイ構造としては例えば、正方格子状がある。正方格子状に配置されたＶＣＳＥＬに対しては正方格子状に配置したマルチコアとの結合が提案されている（特許文献３）。当該特許文献３においては、空孔を有する円筒状のクラッドが正方格子状に配置されており、隣接する４つの円筒状クラッドの隙間にコアロッドが配置されている。この状態で加熱延伸することによりコアが正方格子状に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１１－２３８４８号公報
特開２０１１－１４５５６２号公報
特表２００８－５３４９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、ＶＣＳＥＬの１つの光源とマルチコアの１つコアを１対１で結合させるには、マルチコアのコア間の高い位置精度が要求される。特許文献２、３はガラス光ファイバで構成されており、コアの周りを空孔で覆う特殊な工程を経て、そのコア間の高い位置精度を達成しているが、一括紡糸で形成されるプラスチックで構成される特許文献１のプラスチック光ファイバではコア間の位置精度が著しく低いため、ＶＣＳＥＬと1対１で結合せしめることが難しい。
【０００６】
このような課題に鑑み、本発明は、多数のコアが格子状に配置され、コア間のピッチ精度に優れた光ファイバの発明であって、とくに、大容量通信用に適用できるマルチコアのプラスチック光ファイバを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明は、以下である。
１）
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアは格子状に配置されており、
クラッドがコアを取り囲み、
該クラッドの形状が、各格子点を結ぶ格子線の方向（格子線方向）に対して平行な辺を持つ形状である、
プラスチックマルチコア光ファイバ。
２）
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアは正方格子状に配置されており、
クラッドがコアを取り囲み、
該クラッドの形状が、正方格子方向に対して平行な４つの辺を持つ形状である、
１）に記載のプラスチックマルチコア光ファイバ。
３）
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアとクラッドが下記（１）式の関係式を満足する、２）に記載のプラスチックマルチコア光ファイバ。
（Ｂ＋２Ｃ）／２≦Ａ＜Ｂ＋２Ｃ・・・（１）式
Ａ：クラッドの４つの辺の長さＡ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４の平均［μｍ］
Ｂ：縦格子方向のコア径Ｂ１と、横格子方向のコア径Ｂ２の平均［μｍ］
Ｃ：縦格子方向のクラッドの厚みＣ１およびＣ３、ならびに横格子方向のクラッドの厚みＣ２およびＣ４の平均［μｍ］
ここで、縦格子方向のクラッドの厚みＣ１およびＣ３とは、縦格子方向のコア径Ｂ１の延長線上におけるクラッドの厚みである。また、横格子方向のクラッドの厚みＣ２およびＣ４とは、横格子方向のコア径Ｂ２の延長線上におけるクラッドの厚みである。
４）
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアは正方格子状に配置されており、
該コアの形状が正方格子方向に対して平行な４つの辺を持つ形状である、
２）に記載のプラスチックマルチコア光ファイバ。
５）
コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、
その断面においてコアとクラッドが下記（２）、（３）および（４）式の関係式を満足する、４）に記載のプラスチックマルチコア光ファイバ。
Ｇ／２≦Ｅ＜Ｇ・・・（２）
（Ｇ＋２Ｈ）／２≦Ｆ＜Ｇ＋２Ｈ・・・（３）
Ｅ＜Ｆ・・・（４）
Ｅ：コアの４つの辺の長さＥ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の平均［μｍ］
Ｆ：クラッドの４つの辺の長さＦ１、Ｆ２、Ｆ３、およびＦ４の平均［μｍ]
Ｇ：コアに内接する円を描いた場合に、縦格子方向の該内接円の径Ｇ１と、横格子方向の該内接円の径Ｇ２との平均［μｍ］
Ｈ：縦格子方向のクラッドの厚みＨ１およびＨ３、ならびに横格子方向のクラッドの厚みＨ２およびＨ４の平均［μｍ］
ここで、縦格子方向のクラッドの厚みＨ１およびＨ３とは、縦格子方向の内接円径Ｇ１の延長線上に位置するおけるクラッドの厚みである。また、横格子方向のクラッドの厚みＨ２およびＨ４とは、横格子方向の内接円径Ｇ２の延長線上に位置するおけるクラッドの厚みである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のプラスチックマルチコア光ファイバは、以下の特徴を有する。
・断面においてコアは格子状に配置されている。
・クラッドがコアを取り囲んでいる。
・クラッドの形状が、各格子を結ぶ格子線の方向（格子線方向）に対して平行な辺を持つ。
以上の特徴を有する本発明のプラスチックマルチコア光ファイバは、１つのコアとそれを取り囲むクラッドを１つの島とみなした場合に、島と島の距離感が安定し、最終的にコア間の距離が安定する、すなわちコア間のピッチ精度に優れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のプラスチックマルチコア光ファイバの実施例１及び２の概略断面図である。複数のコアとクラッドからなる島、および海とからなり、複数の円状コアが正方格子状に、縦方向に７島および横方向に７島ともほぼ等距離で配置されている。また、コアを取り囲むクラッドが格子方向に辺をもつ形状である。
本発明のプラスチックマルチコア光ファイバの１つの島を示した実施例１の概略断面図である。島は円状コアとそれを取り囲むクラッドで構成される。クラッドは４辺を有している。本発明では、４つの辺Ａ１、Ａ２、Ａ３、およびＡ４の平均長さをＡとする。また、本発明では、縦格子方向のコア径Ｂ１と横格子方向のコア径Ｂ２の平均を平均コア径Ｂとする。また、本発明では、縦格子方向のコア径Ｂ１の延長線上に位置するクラッドの厚みをそれぞれＣ１およびＣ３とする。また、横格子方向のコア径Ｂ２の延長線上に位置するクラッドの厚みをそれぞれＣ２およびＣ４とする。そして、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、およびＣ４の平均を平均クラッド厚みＣとする。図２は、（Ｂ＋２Ｃ）／２≦Ａ＜Ｂ＋２Ｃの関係を満たし、かつ、Ａの値が「（Ｂ＋２Ｃ）／２」の値に近い状態を示す概略断面図である。なお、本発明では、縦格子方向のコア径Ｂ１の延長線上に位置する内海の厚みをそれぞれＤ１およびＤ３とする。また、本発明では、横格子方向のコア径Ｂ２の延長線上に位置する内海の厚みをそれぞれＤ２およびＤ４とする。
本発明のプラスチックマルチコア光ファイバである実施例２の１つの島を示した概略断面図である。図３は、（Ｂ＋２Ｃ）／２≦Ａ＜Ｂ＋２Ｃの関係を満たし、かつ、「Ａ」の値が「Ｂ＋２Ｃ」の値に近い状態を示す概略断面図である。
プラスチックマルチコア光ファイバである比較例１の１つの島を示した概略断面図である。図４は、Ａ＜（Ｂ＋２Ｃ）／２の関係になっていることを示す概略断面図である。
本発明のプラスチックマルチコア光ファイバの実施例３及び４の概略断面図である。図５の光ファイバは複数のコアとクラッドと海とから構成される。コアは格子方向に平行な辺をもつ形状をしており、複数のコアが正方格子状に、縦方向に７つおよび横方向に７つともほぼ等距離で配置されている。更に、クラッドはコアを取り囲んでいる。また、クラッドは格子方向に平行な辺をもつ形状を採る。
本発明のプラスチックマルチコア光ファイバである実施例３の１つの島を示した概略断面図である。島は格子方向に平行な辺をもつ形状のコアとそれを取り囲むクラッドで構成される。本発明では、コアの４つの辺Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の平均を平均長さＥとする。また、本発明では、コアを取り囲むクラッドの４つの辺Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、およびＦ４の平均を平均長さＦとする。また、本発明では、コアに内接する円を記載した場合に、縦格子方向の内接円径Ｇ１と、横格子方向の内接円径Ｇ２との平均を平均内接径Ｇとする。また、本発明では、縦格子方向の内接円径Ｇ１の延長線上に位置するクラッドの厚みをそれぞれＨ１およびＨ３とする。また、横格子方向の内接円径Ｇ２の延長線上に位置するクラッドの厚みをそれぞれＨ２およびＨ４とする。そして、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、およびＨ４の平均を平均クラッド厚みＨとする。図６は、Ｇ／２≦Ｅ＜Ｇ、（Ｇ＋２Ｈ）／２≦Ｆ＜Ｇ＋２Ｈ、および、Ｅ＜Ｆの関係を満たし、かつ、「Ｅ」の値が「Ｇ／２」の値に近く、「Ｆ」の値が「Ｇ＋２Ｈ」の値に近い状態を示す概略断面図である。なお、本発明では、縦格子方向のコア径Ｇ１の延長線上に位置する内海の厚みをそれぞれＩ１およびＩ３とする。また、横格子方向のコア径Ｇ２の延長線上に位置する内海の厚みをＩ２およびＩ４とする。
本発明のプラスチックマルチコア光ファイバである実施例４の１つの島を示した概略断面図である。図７は、Ｇ／２≦Ｅ＜Ｇ、（Ｇ＋２Ｈ）／２≦Ｆ＜Ｇ＋２Ｈ、およびＥ＜Ｆの関係を満たし、かつ、「Ｅ」の値が「Ｇ」の値に近く、「Ｆ」の値が「Ｇ＋２Ｈ」の値に近い状態を示す概略断面図である。
プラスチックマルチコア光ファイバである比較例２の１つの島を示した概略断面図である。図８は、Ｅ＞Ｆの関係となっていることを示す概略断面図である。
評価対象の島を示した図である。正方格子状に配置された４９島（「縦方向（列方向）に７島」×「横方向（行方向）に７島」）のうち、最外周の島（１列目、７列目、１行目または７行目に属する島）を除く２５島（すなわち、２～６列目かつ２～６行目に属する島）のクラッドを黒で示した。
コア面積比の評価エリアを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のプラスチックマルチコア光ファイバは、コアとクラッドと海からなるプラスチックマルチコア光ファイバであって、その断面においてコアは格子状に配置されており、クラッドがコアを取り囲み、該クラッドの形状が、各格子を結ぶ格子線の方向（格子線方向）に対して平行な辺を持つ形状であるプラスチックマルチコア光ファイバである。以下、このようなプラスチックマルチコア光ファイバについて説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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