專利名稱：多芯光纖以及多芯光纖的芯的配置方法
技術領域：
本發明涉及用于高密度空間多路傳輸的多芯光纖以及多芯光纖的芯的配置方法。
背景技術：
作為表示芯間的耦合的狀態的一般術語，使用“耦合狀態”的術語和“不完全耦合狀態”的術語。另外，作為更詳細地表示芯間的耦合的狀態的術語，已知“完全耦合狀態”的術語以及“非耦合狀態”的術語。“耦合狀態”的術語表示耦合率大致接近I的耦合的狀態，“不完全耦合狀態”的術語表示耦合率比I小，但是不完全為零的耦合的狀態。“完全耦合狀態”的術語表示耦合率完全為I的耦合的狀態，“非耦合狀態”的術語表示耦合率與零接近到不可測定的值為止的耦合的狀態。另外，在多芯光纖的領域中使用“耦合多芯光纖”的術語和“非耦合多芯光纖”的術語。此時，“耦合多芯光纖”中的耦合，以芯間的耦合的狀態為一般的術語的“耦合狀態”的意思被使用，“非耦合多芯光纖”中的耦合，以芯間的耦合為一般的術語的“不完全耦合狀態”的意思被使用。 因此，在本發明中，效仿在多芯光纖的領域中使用的術語，假定“非耦合多芯光纖”中的“非耦合”不是詳細的意思中的“非耦合”，而是一般的術語中的“不完全耦合”，表示耦合率比I小，但不完全為零的耦合的狀態。在基于多芯光纖的空間多重傳輸中，使用了將單模的多個芯收納在一條光纖中的多芯光纖的結構，已知非專利文獻I以及非專利文獻2等。作為將各個芯保持為非耦合狀態的結構，已知有離開芯間距離地配置芯的結構；離開芯的傳播常數，即使是芯接近的狀態也不完全耦合狀態的結構；或者在芯間導入分隔層或者空孔的結構等。圖24表示用于說明多芯光纖的芯間耦合的最簡單的模型。當想要使用傳播常數相同的同種芯來構成非耦合類多芯光纖時，為了避免芯間的串擾，需要將芯間的間隔分開得相當大，難以提高芯密度。因此，在非耦合類多芯光纖中使用傳播常數不同的異種芯來進行多芯化。圖24 (a)表示具有不同的傳播常數βΖ)、^/2)的異種芯的獨立波導。圖24 (b)表示由傳播常數不同的2種異種芯構成的非耦合波導。使用兩種異種芯的多芯光纖，芯的傳播常數β (1)、β⑵不同，由此形成了非耦合波導。在此，異種芯表示傳播常數不同的芯，同種芯表示傳播常數相同的芯。通過改變折射率差、芯的直徑、折射率分布等參數，能夠使傳播常數不同。圖25表示不同的傳播常數的一例。圖25 (a)表示將傳播常數不同的3種芯進行三角排列而構成的多芯光纖的結構例，圖25 (b) (d)表示通過使折射率差、芯的直徑、折射率分布不同而使芯的傳播常數不同的例子。圖25 (b)所示的芯中具有將芯直徑設為2 ，將折射率設為H1，將包層的折射率設為H2的折射率分布，在圖25 (c)所示的芯中具有將芯直徑設為2a2，將折射率設為n3，將包層的折射率設為n2的折射率分布，在圖25 Cd)所示的芯中，具有將芯直徑設為2a3，將峰值的折射率設為n4，將包層的折射率設為n5的折射率分布。本申請的發明人提出了通過使用相對折射率差Λ不同的多個單模芯抑制芯間耦合來高密度地收納芯的異種非稱合多芯光纖(heterogeneous uncoupled MCF)(非專利文獻3)。另外，也提出了使用光學幾何特性不同的光導的結構(專利文獻I)。圖25(a)表不將傳播常數不同的大量芯排列成三角格子狀而構成的多芯光纖。在此例中，具有不同傳播常數的鄰接的異種芯間的芯間距離為Λ，具有相同傳播常數的同種芯間的芯間距離為D。此外，在使用3種芯的三角格子狀的排列中，異種芯間的芯間距離Λ
與同種芯間的芯間距離D之間，根據其幾何形狀存在
權利要求
1.一種多芯光纖，在一條光纖中收納多個單模的芯，其特征在于， 所述芯是由傳播常數相同的同種芯和傳播常數不同的異種芯組成的多個芯、或僅由傳播常數相同的同種芯組成的多個芯， 在所述各同種芯中，在各同種芯和相對于該同種芯最近的距離處的同種芯之間具備擾動部， 以格點排列的格點為基準位置來配置所述多個芯，所述擾動部被配置在從所述基準位置進行位置偏移后的位置， 所述擾動部，在同種芯的附近，對同種芯的各傳播常數施加不同的擾動，將同種芯的傳播常數從各固有傳播常數偏移不同的量，使傳播常數成為不同的值，使所述同種芯間的耦合降低。
2.根據權利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述擾動部是在從所述基準位置進行位置偏移后的位置配置的異種芯。
3.根據權利要求2所述的多芯光纖，其特征在于， 所述異種芯，通過芯和包層的相對折射率差、芯直徑、芯內的折射率分布的至少某一種不同而具有與所述同種芯不同的傳播常數。
4.根據權利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述擾動部是在從所述基準位置進行位置偏移后的位置配置的、具有與包層的折射率不同的折射率的低折射率的部位或高折射率的部位。
5.根據權利要求4所述的多芯光纖,其特征在于， 所述低折射率的部位是在所述芯間填充的包層中形成的、在光纖的長度方向上形成的孔部，所述孔部內是空氣層或具有比包層低的折射率的部件。
6.根據權利要求4所述的多芯光纖,其特征在于， 所述高折射率的部位是在所述芯間填充的包層中形成的、在光纖的長度方向上形成的孔部，所述孔部內是具有比包層高的折射率的部件。
7.根據權利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述格點排列，是在各格點相對于在該格點的最接近的周圍排列的6個格點為等角度以及等距離的三角排列， 通過與包層的相對折射率差、芯直徑、芯內的折射率分布的至少某一種不同而使傳播常數不同的3種芯，以所述三角排列的格點為基準位置周期性地被三角配置， 所述擾動部的配置，在與所述基準位置相對的配置中， 以所述被三角配置的最接近的3種芯為單位，形成了在基準位置的格點配置3種芯的第一芯群、向從基準位置的格點朝著所述三角配置的內側進行位置偏移后的位置配置3種芯的第二芯群、以及向從基準位置的格點以所述三角配置的中心作為旋轉中心旋轉地進行位置偏移后的位置配置3種芯的第三芯群的各芯群。
8.根據權利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述格點排列，是在各格點相對于在該格點的最接近的周圍排列的6個格點為等角度以及等距離的三角排列， 通過與包層的相對折射率差、芯直徑、芯內的折射率分布的至少某一種不同而使傳播常數不同的3種芯，以所述三角排列的格點為基準位置周期性地被三角配置，所述擾動部的配置位置是以下位置 在與所述基準位置相對的配置中， 以所述被三角配置的最接近的3種芯為單位設為芯群， 在所述三角配置中被劃分為3個芯群， 使所述各芯群的3種芯從格點以所述三角配置的中心作為旋轉中心旋轉，并且使各芯群中的擾動部的旋轉角或旋轉方向針對每個芯群而不同， 通過該旋轉而進行位置偏移后的位置。
9.根據權利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述格點排列，是在各格點相對于在該格點的最接近的周圍排列的6個格點為等角度以及等距離的三角排列， 通過與包層的相對折射率差、芯直徑、芯內的折射率分布的至少某一種不同而使傳播常數不同的3種芯，以所述三角排列的格點為基準位置周期性地被三角配置， 所述擾動部的配置位置是以下位置 在與所述基準位置相對的配置中， 以所述被三角配置的最接近的3種芯為單位設為芯群， 在所述三角配置中被劃分為3個芯群， 使所述各芯群的3種芯從格點向所述三角配置的中心向內或向外移動，并且使各芯群中的擾動部的移動量針對每個芯群而不同， 通過該移動而進行位置偏移后的位置。
10.根據權利要求1所述的多芯光纖,其特征在于， 所述格點排列，是在各格點相對于在該格點的最接近的周圍排列的6個格點為等角度以及等距離的三角排列， 所述多個芯，是通過與包層的相對折射率差、芯直徑、芯內的折射率分布的至少某一種不同而使傳播常數不同的多種芯的組合， 將所述多種芯相對于以所述三角排列的格點為基準位置在60度旋轉對稱的方向上周期性地三角配置， 所述擾動部的各芯的配置位置是以下位置 在與所述基準位置相對的配置中，從作為各芯的基準位置的格點，將最接近格點排列的方向選擇為X軸方向，將在X軸方向上排列的格點作為行，將從X軸向+ 60度或一 60度方向排列的格點作為列，針對各行以及各列在X軸方向以及I軸方向上偏移后的位置上配置，并且使向X軸方向以及y軸方向的偏移量針對每行以及每列不同， 通過該配置進行位置移動后的位置。
11.根據權利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述格點排列是矩形排列，在X軸方向以及I軸方向分別周期性地配置各格點， 所述擾動部的各芯的配置位置，是從所述矩形排列的格點向X軸方向以及I軸方向移動后的位置， X軸方向的異種芯的芯間隔為AX，y軸方向的異種芯的芯間隔為Ay。
12.—種在一條光纖中收納多個單模的芯的多芯光纖的芯的配置方法，其特征在于， 所述芯是由傳播常數相同的同種芯和傳播常數不同的異種芯組成的多個芯、或僅由傳播常數相同的同種芯組成的多個芯， 在光纖截面內，在多個格點具有平移對稱性、旋轉對稱性、平移對稱性以及旋轉對稱性的某種對稱性，周期性地被二維排列的格點排列中， 以格點排列的格點為基準位置來配置所述多個芯， 在同種芯中位于最近距離的同種芯間，在從基準位置進行位置偏移后的位置配置擾動部， 通過所述擾動部的配置，在同種芯的附近對同種芯的各傳播常數施加不同的擾動，使同種芯的傳播常數從各固有傳播常數偏移不同的量，使所述同種芯間的耦合降低。
13.根據權利要求12所述的多芯光纖的芯的配置方法，其特征在于， 所述格點排列為三角排列，在各格點相對于在該格點的最接近的周圍排列的6個格點為等角度以及等距離。
14.根據權利要求12所述的多芯光纖的芯的配置方法，其特征在于， 所述格點排列為矩形排列，在X軸方向以及I軸方向分別周期性地排列各格點。
全文摘要
在一條光纖中收納多個單模的芯的多芯光纖，在光纖截面內，在多個格點具有平移對稱性、旋轉對稱性、平移對稱性以及旋轉對稱性的某個對稱性周期性地二維排列的格點排列中，以格點排列的格點作為基準位置來配置多個芯。通過對各芯的各傳播常數分別施加不同的擾動，將各芯的傳播常數從各自的固有傳播常數偏移，設置所述傳播常數的偏移，使成為由該偏移后的傳播常數決定的芯間的耦合量低于預定的設定量的耦合的狀態。通過抑制同種芯間的耦合，可以縮小配置同種芯的距離，不增加異種芯的種類地將多芯光纖的芯高密度化。
文檔編號G02B6/04GK103069318SQ20118004118
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月23日 優先權日2010年8月24日
發明者國分泰雄, 友澤航平 申請人:國立大學法人橫濱國立大學