專利名稱：多芯光纖以及多芯光纖的芯的配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高密度空間多路傳輸?shù)亩嘈竟饫w以及多芯光纖的芯的配置方法。
背景技術(shù)：
作為表示芯間的耦合的狀態(tài)的一般術(shù)語，使用“耦合狀態(tài)”的術(shù)語和“不完全耦合狀態(tài)”的術(shù)語。另外，作為更詳細(xì)地表示芯間的耦合的狀態(tài)的術(shù)語，已知“完全耦合狀態(tài)”的術(shù)語以及“非耦合狀態(tài)”的術(shù)語?！榜詈蠣顟B(tài)”的術(shù)語表示耦合率大致接近I的耦合的狀態(tài)，“不完全耦合狀態(tài)”的術(shù)語表示耦合率比I小，但是不完全為零的耦合的狀態(tài)?！巴耆詈蠣顟B(tài)”的術(shù)語表示耦合率完全為I的耦合的狀態(tài)，“非耦合狀態(tài)”的術(shù)語表示耦合率與零接近到不可測(cè)定的值為止的耦合的狀態(tài)。另外，在多芯光纖的領(lǐng)域中使用“耦合多芯光纖”的術(shù)語和“非耦合多芯光纖”的術(shù)語。此時(shí)，“耦合多芯光纖”中的耦合，以芯間的耦合的狀態(tài)為一般的術(shù)語的“耦合狀態(tài)”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(shù)語的“不完全耦合狀態(tài)”的意思被使用。 因此，在本發(fā)明中，效仿在多芯光纖的領(lǐng)域中使用的術(shù)語，假定“非耦合多芯光纖”中的“非耦合”不是詳細(xì)的意思中的“非耦合”，而是一般的術(shù)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(tài)。在基于多芯光纖的空間多重傳輸中，使用了將單模的多個(gè)芯收納在一條光纖中的多芯光纖的結(jié)構(gòu)，已知非專利文獻(xiàn)I以及非專利文獻(xiàn)2等。作為將各個(gè)芯保持為非耦合狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，已知有離開芯間距離地配置芯的結(jié)構(gòu)；離開芯的傳播常數(shù)，即使是芯接近的狀態(tài)也不完全耦合狀態(tài)的結(jié)構(gòu)；或者在芯間導(dǎo)入分隔層或者空孔的結(jié)構(gòu)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(dāng)想要使用傳播常數(shù)相同的同種芯來構(gòu)成非耦合類多芯光纖時(shí)，為了避免芯間的串?dāng)_，需要將芯間的間隔分開得相當(dāng)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(shù)不同的異種芯來進(jìn)行多芯化。圖24 (a)表示具有不同的傳播常數(shù)βΖ)、^/2)的異種芯的獨(dú)立波導(dǎo)。圖24 (b)表示由傳播常數(shù)不同的2種異種芯構(gòu)成的非耦合波導(dǎo)。使用兩種異種芯的多芯光纖，芯的傳播常數(shù)β (1)、β⑵不同，由此形成了非耦合波導(dǎo)。在此，異種芯表示傳播常數(shù)不同的芯，同種芯表示傳播常數(shù)相同的芯。通過改變折射率差、芯的直徑、折射率分布等參數(shù)，能夠使傳播常數(shù)不同。圖25表示不同的傳播常數(shù)的一例。圖25 (a)表示將傳播常數(shù)不同的3種芯進(jìn)行三角排列而構(gòu)成的多芯光纖的結(jié)構(gòu)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(shù)不同的例子。圖25 (b)所示的芯中具有將芯直徑設(shè)為2 ，將折射率設(shè)為H1，將包層的折射率設(shè)為H2的折射率分布，在圖25 (c)所示的芯中具有將芯直徑設(shè)為2a2，將折射率設(shè)為n3，將包層的折射率設(shè)為n2的折射率分布，在圖25 Cd)所示的芯中，具有將芯直徑設(shè)為2a3，將峰值的折射率設(shè)為n4，將包層的折射率設(shè)為n5的折射率分布。本申請(qǐng)的發(fā)明人提出了通過使用相對(duì)折射率差Λ不同的多個(gè)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(xiàn)3)。另外，也提出了使用光學(xué)幾何特性不同的光導(dǎo)的結(jié)構(gòu)(專利文獻(xiàn)I)。圖25(a)表不將傳播常數(shù)不同的大量芯排列成三角格子狀而構(gòu)成的多芯光纖。在此例中，具有不同傳播常數(shù)的鄰接的異種芯間的芯間距離為Λ，具有相同傳播常數(shù)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(jù)其幾何形狀存在
權(quán)利要求
1.一種多芯光纖，在一條光纖中收納多個(gè)單模的芯，其特征在于， 所述芯是由傳播常數(shù)相同的同種芯和傳播常數(shù)不同的異種芯組成的多個(gè)芯、或僅由傳播常數(shù)相同的同種芯組成的多個(gè)芯， 在所述各同種芯中，在各同種芯和相對(duì)于該同種芯最近的距離處的同種芯之間具備擾動(dòng)部， 以格點(diǎn)排列的格點(diǎn)為基準(zhǔn)位置來配置所述多個(gè)芯，所述擾動(dòng)部被配置在從所述基準(zhǔn)位置進(jìn)行位置偏移后的位置， 所述擾動(dòng)部，在同種芯的附近，對(duì)同種芯的各傳播常數(shù)施加不同的擾動(dòng)，將同種芯的傳播常數(shù)從各固有傳播常數(shù)偏移不同的量，使傳播常數(shù)成為不同的值，使所述同種芯間的耦合降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述擾動(dòng)部是在從所述基準(zhǔn)位置進(jìn)行位置偏移后的位置配置的異種芯。
3.根據(jù)權(quán)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(duì)折射率差、芯直徑、芯內(nèi)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(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述擾動(dòng)部是在從所述基準(zhǔn)位置進(jìn)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(jù)權(quán)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(nèi)是空氣層或具有比包層低的折射率的部件。
6.根據(jù)權(quán)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(nèi)是具有比包層高的折射率的部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述格點(diǎn)排列，是在各格點(diǎn)相對(duì)于在該格點(diǎn)的最接近的周圍排列的6個(gè)格點(diǎn)為等角度以及等距離的三角排列， 通過與包層的相對(duì)折射率差、芯直徑、芯內(nèi)的折射率分布的至少某一種不同而使傳播常數(shù)不同的3種芯，以所述三角排列的格點(diǎn)為基準(zhǔn)位置周期性地被三角配置， 所述擾動(dòng)部的配置，在與所述基準(zhǔn)位置相對(duì)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(zhǔn)位置的格點(diǎn)配置3種芯的第一芯群、向從基準(zhǔn)位置的格點(diǎn)朝著所述三角配置的內(nèi)側(cè)進(jìn)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(zhǔn)位置的格點(diǎn)以所述三角配置的中心作為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)地進(jìn)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(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述格點(diǎn)排列，是在各格點(diǎn)相對(duì)于在該格點(diǎn)的最接近的周圍排列的6個(gè)格點(diǎn)為等角度以及等距離的三角排列， 通過與包層的相對(duì)折射率差、芯直徑、芯內(nèi)的折射率分布的至少某一種不同而使傳播常數(shù)不同的3種芯，以所述三角排列的格點(diǎn)為基準(zhǔn)位置周期性地被三角配置，所述擾動(dòng)部的配置位置是以下位置 在與所述基準(zhǔn)位置相對(duì)的配置中， 以所述被三角配置的最接近的3種芯為單位設(shè)為芯群， 在所述三角配置中被劃分為3個(gè)芯群， 使所述各芯群的3種芯從格點(diǎn)以所述三角配置的中心作為旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，并且使各芯群中的擾動(dòng)部的旋轉(zhuǎn)角或旋轉(zhuǎn)方向針對(duì)每個(gè)芯群而不同， 通過該旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行位置偏移后的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述格點(diǎn)排列，是在各格點(diǎn)相對(duì)于在該格點(diǎn)的最接近的周圍排列的6個(gè)格點(diǎn)為等角度以及等距離的三角排列， 通過與包層的相對(duì)折射率差、芯直徑、芯內(nèi)的折射率分布的至少某一種不同而使傳播常數(shù)不同的3種芯，以所述三角排列的格點(diǎn)為基準(zhǔn)位置周期性地被三角配置， 所述擾動(dòng)部的配置位置是以下位置 在與所述基準(zhǔn)位置相對(duì)的配置中， 以所述被三角配置的最接近的3種芯為單位設(shè)為芯群， 在所述三角配置中被劃分為3個(gè)芯群， 使所述各芯群的3種芯從格點(diǎn)向所述三角配置的中心向內(nèi)或向外移動(dòng)，并且使各芯群中的擾動(dòng)部的移動(dòng)量針對(duì)每個(gè)芯群而不同， 通過該移動(dòng)而進(jìn)行位置偏移后的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖,其特征在于， 所述格點(diǎn)排列，是在各格點(diǎn)相對(duì)于在該格點(diǎn)的最接近的周圍排列的6個(gè)格點(diǎn)為等角度以及等距離的三角排列， 所述多個(gè)芯，是通過與包層的相對(duì)折射率差、芯直徑、芯內(nèi)的折射率分布的至少某一種不同而使傳播常數(shù)不同的多種芯的組合， 將所述多種芯相對(duì)于以所述三角排列的格點(diǎn)為基準(zhǔn)位置在60度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的方向上周期性地三角配置， 所述擾動(dòng)部的各芯的配置位置是以下位置 在與所述基準(zhǔn)位置相對(duì)的配置中，從作為各芯的基準(zhǔn)位置的格點(diǎn)，將最接近格點(diǎn)排列的方向選擇為X軸方向，將在X軸方向上排列的格點(diǎn)作為行，將從X軸向+ 60度或一 60度方向排列的格點(diǎn)作為列，針對(duì)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(duì)每行以及每列不同， 通過該配置進(jìn)行位置移動(dòng)后的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多芯光纖，其特征在于， 所述格點(diǎn)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(diǎn)， 所述擾動(dòng)部的各芯的配置位置，是從所述矩形排列的格點(diǎn)向X軸方向以及I軸方向移動(dòng)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(gè)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(shù)相同的同種芯和傳播常數(shù)不同的異種芯組成的多個(gè)芯、或僅由傳播常數(shù)相同的同種芯組成的多個(gè)芯， 在光纖截面內(nèi)，在多個(gè)格點(diǎn)具有平移對(duì)稱性、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性、平移對(duì)稱性以及旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的某種對(duì)稱性，周期性地被二維排列的格點(diǎn)排列中， 以格點(diǎn)排列的格點(diǎn)為基準(zhǔn)位置來配置所述多個(gè)芯， 在同種芯中位于最近距離的同種芯間，在從基準(zhǔn)位置進(jìn)行位置偏移后的位置配置擾動(dòng)部， 通過所述擾動(dòng)部的配置，在同種芯的附近對(duì)同種芯的各傳播常數(shù)施加不同的擾動(dòng)，使同種芯的傳播常數(shù)從各固有傳播常數(shù)偏移不同的量，使所述同種芯間的耦合降低。
13.根據(jù)權(quán)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(diǎn)排列為三角排列，在各格點(diǎn)相對(duì)于在該格點(diǎn)的最接近的周圍排列的6個(gè)格點(diǎn)為等角度以及等距離。
14.根據(jù)權(quán)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(diǎn)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(diǎn)。
全文摘要
在一條光纖中收納多個(gè)單模的芯的多芯光纖，在光纖截面內(nèi)，在多個(gè)格點(diǎn)具有平移對(duì)稱性、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性、平移對(duì)稱性以及旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的某個(gè)對(duì)稱性周期性地二維排列的格點(diǎn)排列中，以格點(diǎn)排列的格點(diǎn)作為基準(zhǔn)位置來配置多個(gè)芯。通過對(duì)各芯的各傳播常數(shù)分別施加不同的擾動(dòng)，將各芯的傳播常數(shù)從各自的固有傳播常數(shù)偏移，設(shè)置所述傳播常數(shù)的偏移，使成為由該偏移后的傳播常數(shù)決定的芯間的耦合量低于預(yù)定的設(shè)定量的耦合的狀態(tài)。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(hào)G02B6/04GK103069318SQ20118004118
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者國分泰雄, 友澤航平 申請(qǐng)人:國立大學(xué)法人橫濱國立大學(xué)