JPH10170736A - 長周期ファイバグレーティングならびに損失波長制御方法および損失波長制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈折率摂動の形成後において、損失量を大き
く変えずに損失波長を制御することができる損失波長制
御方法を提供する。 【解決手段】 ４は紫外線を照射して部分的に屈折率を
高めて作製した長周期ファイバグレーティングである。
この長周期ファイバグレーティング４を加熱源７の加熱
領域８にセットして加熱する。加熱温度に応じて屈折率
変化が緩和され、紫外線の照射により屈折率が高められ
た部分の屈折率が低下する。長周期ファイバグレーティ
ングの損失波長は、コアとクラッドの平均屈折率差によ
って決まる。温度を与えて屈折率変化量が減少すること
によって、コアの平均屈折率は小さくなり、損失波長を
短波長側にシフトさせ、損失波長を制御することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野で不要
波長の除去などに用いられる長周期ファイバグレーティ
ング、特に、ファイバアンプの利得の波長依存性の解
消、あるいは、１．５３μｍ帯のＡＳＥ光の除去に用い
られる長周期ファイバグレーティング、および、その損
失波長制御方法、損失波長制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、周期５０〜１５００μｍ程度の屈
折率変調領域をファイバコア中に作製して複数の屈折率
摂動を生じさせた長周期ファイバグレーティングを用い
て、クラッドモードに変換させる光のうち特定の波長の
みを損失させるものが、例えば、Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔ
ｔｅｒｓ Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．５（１９９６）ｐ．３
３６に記載されている。

【０００３】このような長周期ファイバグレーティング
の損失波長は、コアやクラッドモードの変換される次数
に対する実効屈折率（伝搬定数）、グレーティングの周
期などで決まる。したがって、要求する損失波長のグレ
ーティングを作製するためには、損失波長に見合った周
期の強度変調マスクが必要であり、種々の要求に応える
ためには、多くの周期の強度変調マスクを用意する必要
がある。しかし、損失波長に見合った周期の強度変調マ
スクを用いても、ファイバクラッド径の変化などで伝搬
定数が変わるため、強度変調マスクを通して紫外光をフ
ァイバコアに照射してグレーティングを作製するだけで
は、必ずしも要求どおりの損失波長のグレーティングを
得ることができないという問題がある。

【０００４】したがって、所定の周期の強度変調マスク
を用いても、作製されたグレーティングの損失波長にば
らつきが生じ、損失波長の安定性に欠けるという問題も
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、屈折率摂動の形成後におい
て、損失量を大きく変えずに損失波長を制御することが
できる損失波長制御方法および損失波長制御装置、なら
びに、損失波長が制御された長周期ファイバグレーティ
ングを提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の屈折率摂動を有するファイバからなる長周期
ファイバグレーティングの損失波長を制御する方法であ
って、前記屈折率摂動の形成後に所定の時間所定の温度
で加熱し、所定の損失波長となるように屈折率を調整す
ることを特徴とするものである。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の長周期ファイバグレーティングの損失波長制御方法に
おいて、事前に損失波長の温度特性を把握しておき、把
握した前記加熱特性に基づいて加熱する温度を決定する
ことを特徴とするものである。

【０００８】請求項３に記載の発明は、複数の屈折率摂
動を有するファイバからなる長周期ファイバグレーティ
ングの損失波長を制御する損失波長制御装置であって、
前記屈折率摂動の形成後に前記長周期ファイバグレーテ
ィングを所定温度で加熱する加熱手段と、長周期ファイ
バグレーティングの損失波長を測定する損失波長測定手
段を備えることを特徴とするものである。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の長周期ファイバグレーティングの損失波長制御装置に
おいて、損失波長の温度特性を記憶する記憶手段を有
し、該記憶手段に記憶された温度特性と前記損失波長測
定手段により測定された損失波長に基づいて加熱する温
度を決定して前記加熱手段を制御する制御手段を備える
ことを特徴とするものである。

【００１０】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の長周期ファイバグレーティングの損失波長制
御装置において、前記加熱手段が発熱源の熱を伝える部
材を有し、該部材が前記長周期ファイバグレーティング
のファイバの被覆が除去された部分のみを覆うことを特
徴とするものである。

【００１１】請求項６に記載の発明は、複数の屈折率摂
動を有するファイバからなる長周期ファイバグレーティ
ングにおいて、前記屈折率摂動の形成後に所定の時間所
定の温度で加熱されたことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の長周期ファイバ
グレーティングの作製系の説明図である。図中、１は光
ファイバ、１ａは被覆除去部、１ｂは被覆部、２はマス
ク、３は紫外光、４は長周期ファイバグレーティング、
５は光源、６はスペクトラムアナライザである。

【００１３】光ファイバ１としては、そのコアに、例え
ば、Ｇｅが添加された光ファイバが用いられる。この光
ファイバ１の被覆の一部を除去して被覆除去部１ａを形
成し、この部分に所定の間隔のマスクパターンが形成さ
れたマスク２を通して紫外光３を照射する。紫外光３の
照射によって、マスクパターンに基づく紫外光が照射さ
れたコア部分には、屈折率の摂動が形成され、長周期フ
ァイバグレーティング４が作製できる。図１にハッチン
グで示した部分は、紫外線の照射によってコアの屈折率
が高められた部分である。

【００１４】長周期ファイバグレーティング４が形成さ
れた光ファイバ１に、光源５から所定の波長領域内にお
いて、多数のスペクトルを有する光を導入して、その出
力光をスペクトラムアナライザ６で測定すると、図に示
すように、グレーティングに応じた特定の波長において
光出力が減少し、損失が生じる。光源５の光出力の波長
特性の一例を図の光源５の上方に図示し、スペクトラム
アナライザ６による分析結果の波長特性を図のスペクト
ラムアナライザ６の上方に図示した。

【００１５】図２（Ａ）は、形成された屈折率摂動の一
部を示す説明図である。横軸はコアの軸方向の距離であ
り、縦軸は屈折率の大きさを示す。グレーティングが形
成された部分は、図で模式的に示すように、屈折率が所
定の間隔で変化している。

【００１６】感光性ガラスに紫外光を照射して屈折率を
上昇させたガラスに熱をかけると、その温度に応じて屈
折率変化が緩和されて変化量が減少する現象が知られて
いる。この現象を利用して、この長周期ファイバグレー
ティングを作製した後、少なくとも使用する温度以上の
雰囲気下に一定の時間放置する。この雰囲気下において
グレーティングは加熱され、紫外線照射によって生じた
屈折率変化は、熱を与えることによって緩和される。図
２（Ｂ）は、加熱によって、紫外線の照射により屈折率
が高められた部分の屈折率が低下したことを模式的に示
している。

【００１７】長周期ファイバグレーティングにおいて
は、損失が生じる波長である損失波長は、コアとクラッ
ドの平均屈折率差によって大きく影響される。また、コ
アの屈折率は紫外光を照射して屈折率が上昇した部分の
屈折率と照射していない部分の屈折率の平均値で決ま
る。したがって、グレーティングに温度を与えて屈折率
変化量が減少することでによって、コアの平均屈折率は
小さくなり、損失波長を短波長側にシフトさせることが
できる。すなわち、損失波長を制御することができる。

【００１８】図６は、作製した長周期ファイバグレーテ
ィングを加熱した場合の加熱温度とシフトした損失波長
の実験例を説明するための説明図である。加熱温度が高
い方が、短波長帯にシフトする相対損失波長が大きいこ
とが分かる。

【００１９】図３は、損失波長を制御する方法および装
置の第１の実施の形態の説明図である。図中、図１と同
様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。７は加
熱源、８は加熱領域、９は加熱源制御装置である。

【００２０】長周期ファイバグレーティング４は、図１
で説明した方法および装置によって作製されたものであ
るが、これに限られるものではなく、他の方法によって
紫外線の照射をしてグレーティングを作製したものでも
よい。この長周期ファイバグレーティング４を加熱源７
の加熱領域８にセットして加熱する。加熱源７による加
熱温度は、加熱源制御装置９によって制御される。加熱
温度の設定には、図６と同様のデータをあらかじめ作製
して、これを利用するようにしてもよい。

【００２１】上述したように、長周期ファイバグレーテ
ィング４が加熱されることによって、グレーティングの
屈折率変化量が減少し、損失波長が短波長側にシフトす
る。光源５から光を与えたときの出力のスペクトラムア
ナライザ６による分析結果の波長特性を図のスペクトラ
ムアナライザ６の上方に図示した。加熱前の波長特性を
実線で示し、加熱後の波長特性を破線で示した。

【００２２】加熱にあたって、加熱源７によって、加熱
しながら、光源５からの光を長周期ファイバグレーティ
ング４に導入して、スペクトラムアナライザ６による測
定結果を監視し、所望の損失波長が得られたときに、加
熱を停止するようにしてもよい。なお、加熱によって、
光ファイバが熱膨張するから、加熱状態においてスペク
トラムアナライザ６で測定した損失波長と、これを冷却
した状態においてスペクトラムアナライザ６で測定した
損失波長とに間に多少のズレが存在することがある。こ
のズレが問題となる場合は、あらかじめ、加熱状態にお
ける損失波長と冷却状態における損失波長との関係を測
定しておいて、冷却状態を見越して適当な損失波長とな
ったときに加熱を停止するようにすればよい。

【００２３】図４は、損失波長を制御する方法および装
置の第２の実施の形態の説明図である。図中、図１，図
３と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
１０は制御情報演算装置である。制御情報演算装置１０
は、温度特性記憶装置、損失波長取込装置等を備えてお
り、加熱源制御装置９に制御情報を送る。

【００２４】制御情報演算装置１０について説明する。
制御情報演算装置１０は、第１の実施の形態では、経験
的に加熱温度を決めて、損失波長を測定しながら加熱時
間を制御したが、この実施の形態では、長周期ファイバ
グレーティングの温度特性をあらかじめ測定しておくこ
とを基本としている。すなわち、数種類の損失特性の長
周期ファイバグレーティングについて、加熱源７によっ
て所定時間の加熱を与え、制御情報演算装置１０は、加
熱前と加熱後の損失波長を測定し、加熱前の損失波長に
対する所定時間の加熱による相対損失波長の関係を加熱
温度に依存した値として記憶しておく。これによって損
失波長の温度特性が制御情報演算装置１０の温度特性記
憶装置に記憶される。

【００２５】作製された長周期ファイバグレーティング
４の損失波長を制御するには、加熱しない状態におい
て、光源５からの光を長周期ファイバグレーティング４
に導入し、その出力をスペクトラムアナライザ６で測定
し、測定した損失波長を制御情報演算装置１０が、損失
波長取込装置で取り込んで、所望の損失波長を設定値と
して、取り込んだ損失波長を温度特性記憶装置に記憶さ
れた損失波長の温度特性と照合演算して、演算結果に基
づいて加熱温度を決定し、加熱温度制御装置９を制御し
て、所定時間の加熱を行なう。このような制御系によっ
て、作製された長周期ファイバグレーティングの損失波
長を制御することができる。

【００２６】なお、この制御にあたっては、制御情報演
算装置１０からの制御情報によって加熱温度制御装置９
をオープンループで制御してもよいが、加熱状態におい
て、スペクトラムアナライザ６で損失波長を監視しなが
ら加熱を行ない、所望の損失波長となったときに加熱を
終了するようにしてもよい。この場合、第１の実施の形
態で説明したように、冷却状態を見越して適当な損失波
長となったときに加熱を停止するようにしてもよい。

【００２７】図５は、損失波長を制御する方法および装
置の第３の実施の形態の説明図であり、図５（Ａ）は上
面図、図５（Ｂ）は側面図である。図中、図１，図３と
同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。１１
は熱付与部材、１１ａは基材、１１ｂは蓋部材である。
この実施の形態では、加熱源７によって、長周期ファイ
バグレーティングを加熱する構成として熱付与部材１１
を用いた。

【００２８】光ファイバは通常樹脂で被覆されて、光フ
ァイバ間の識別のために着色されている。被覆を加熱す
る温度が、例えば１００℃を越えると、被覆の表面の色
が変化し、さらに加熱する温度を上昇させていくと、樹
脂が変質するなどの弊害が生じる。したがって、上述し
た実施の形態で説明した加熱領域８においては、熱を与
える部分は、長周期ファイバグレーティングを作製した
ガラス部のみでよい。このガラス部のみに熱を付与する
ため、第３の実施の形態では、加熱すべきガラス部を熱
付与部材１１により加熱するようにした。

【００２９】熱付与部材１１の具体例としては、伝導性
の高い材料、例えばアルミなどを基材１１ａとして、こ
れに光ファイバのガラス部１ａを収容できる溝を形成し
ておく。ガラス部１ａを収容して、同じ材料の蓋部材１
１ｂで蓋をして、ガラス部１ａを囲み、熱付与部材１１
に発熱体を付けるなどによって、熱付与部材１１で加熱
領域を限定して、被覆部に及ぼす熱の影響を避けること
ができ、樹脂の劣化を防ぐことができる。それにより、
信頼性の高い長周期ファイバグレーティングを作製でき
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１および請求項３に記載の発明によれば、作製した長周
期ファイバグレーティングに、温度を与えて屈折率変化
量が減少することで、損失波長が短波長側にシフトする
ので損失波長を制御することができる。したがって、作
製した長周期ファイバグレーティングの損失波長が設計
値より長い場合に所定の熱を加えて屈折率変調強度を低
下させて短波長にシフトさせて、所望の損失波長の長周
期ファイバグレーティングを得ることができる。またこ
の方法によって長周期ファイバグレーティングには、使
用時における温度以上の熱が与えられ、アニールの役割
もするので温度安定性に優れた長周期ファイバグレーテ
ィングを作製することができる。また、請求項６に記載
の発明によれば、信頼性の高い長周期ファイバグレーテ
ィングを提供することができる。

【００３１】請求項２および請求項４に記載の発明によ
れば、事前に損失波長の温度特性を把握しておくことに
よって、作製された長周期ファイバグレーティングの損
失波長の測定値に対して、所望の損失波長の値から温度
をどの程度上昇させれば良いかが事前に分かり、的確な
加熱が可能となる。

【００３２】請求項５に記載の発明によれば、加熱手段
が発熱源の熱を伝える部材を有し、該部材が前記長周期
ファイバグレーティングのファイバの被覆が除去された
部分のみを覆うことにより、被覆部の樹脂に対して不要
の加熱を行なうことを防止でき、被覆部の樹脂の劣化を
防ぐことができ、信頼性の高い長周期ファイバグレーテ
ィングを作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の長周期ファイバグレーティングの作
製系の説明図である。

【図２】 形成された屈折率摂動の一部を示す説明図で
ある。

【図３】 損失波長を制御する方法および装置の第１の
実施の形態の説明図である。

【図４】 損失波長を制御する方法および装置の第２の
実施の形態の説明図である。

【図５】 損失波長を制御する方法および装置の第３の
実施の形態の説明図であり、図５（Ａ）は上面図、図５
（Ｂ）は側面図である。

【図６】 作製した長周期ファイバグレーティングを加
熱した場合の加熱温度とシフトした損失波長の実験例を
説明するための説明図である。

【符号の説明】

１…光ファイバ、１ａ…被覆除去部、１ｂ…被覆部、２
…マスク、３…紫外光、４…長周期ファイバグレーティ
ング、５…光源、６…スペクトラムアナライザ、７…加
熱源、８…加熱領域、９…加熱源制御装置、１０…制御
情報演算装置、１１…熱付与部材、１１ａ…基材、１１
ｂ…蓋部材。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の屈折率摂動を有するファイバから
   なる長周期ファイバグレーティングの損失波長を制御す
   る方法であって、前記屈折率摂動の形成後に所定の時間
   所定の温度で加熱し、所定の損失波長となるように屈折
   率を調整することを特徴とする長周期ファイバグレーテ
   ィングの損失波長制御方法。
2. 【請求項２】 事前に損失波長の温度特性を把握してお
   き、把握した前記加熱特性に基づいて加熱する温度を決
   定することを特徴とする請求項１に記載の長周期ファイ
   バグレーティングの損失波長制御方法。
3. 【請求項３】 複数の屈折率摂動を有するファイバから
   なる長周期ファイバグレーティングの損失波長を制御す
   る損失波長制御装置であって、前記屈折率摂動の形成後
   に前記長周期ファイバグレーティングを所定温度で加熱
   する加熱手段と、長周期ファイバグレーティングの損失
   波長を測定する損失波長測定手段を備えることを特徴と
   する長周期ファイバグレーティングの損失波長制御装
   置。
4. 【請求項４】 損失波長の温度特性を記憶する記憶手段
   を有し、該記憶手段に記憶された温度特性と前記損失波
   長測定手段により測定された損失波長に基づいて加熱す
   る温度を決定して前記加熱手段を制御する制御手段を備
   えることを特徴とする請求項３に記載の長周期ファイバ
   グレーティングの損失波長制御装置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段が発熱源の熱を伝える部材
   を有し、該部材が前記長周期ファイバグレーティングの
   ファイバの被覆が除去された部分のみを覆うことを特徴
   とする請求項３または４に記載の長周期ファイバグレー
   ティングの損失波長制御装置。
6. 【請求項６】 複数の屈折率摂動を有するファイバから
   なる長周期ファイバグレーティングにおいて、前記屈折
   率摂動の形成後に所定の時間所定の温度で加熱されたこ
   とを特徴とする長周期ファイバグレーティング。