JP2000009956A

JP2000009956A - 変更された感光性プロフィルを有するろ波光ファイバ

Info

Publication number: JP2000009956A
Application number: JP11154116A
Authority: JP
Inventors: Isabelle Riant; イザベル・リアン; Pierre Sansonetti; ピエール・サンソネツテイ
Original assignee: Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2000-01-14
Also published as: EP0962791A1; FR2779238B1; US6314221B1; FR2779238A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ろ波リバウンドを除去するために感光性プロ
フィルが変更されたろ波光ファイバを提供する。【解決手段】感光性プロフィルを変更することによっ
て、フィルタの特性曲線をより良く調整することができ
る。特に有効帯域（３４）内に存在する反射ピーク（３
１）を除去することができる。感光性プロフィルは十分
な程度に逆にされる。実際上、ファイバのコアは、ファ
イバのクラッド内に存在する感光性ドーピング材料の量
に比べ、感光性ドーピング材料を２０％しか有していな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの透過
スペクトルを変更するための周波数フィルタに関する。
本発明では、周波数フィルタは、ろ波能力を付与するた
めに変更された光ファイバ部分で作製される。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバフィルタの分野では、このよ
うな光ファイバのコアセクションにブラッグ格子を設け
ることが知られている。ブラッグ格子は、ファイバ材料
の屈折率を周期的に変化させることによって作製され
る。かかる変化は、これらのファイバコアセクションに
紫外線を放射することによって得られる。光にさらされ
ることによって生じる屈折率の変化は、「光屈折効果」
として知られている。この効果は永久的である。このよ
うな光放射の下で変わりうる屈折率をもつ材料の性質
を、ここでは「感光性」と呼ぶ。従来の技術において
は、感光性特性は、光ファイバのシリカマトリックス中
にゲルマニウム欠陥が存在していることに関係してい
る。また、ファイバのコアを感光性にする他のドーパン
トも、使用することができる。ゲルマニウムの利点は、
ゲルマニウムが通常光ファイバのコア内に存在している
ことである。なぜならば、ゲルマニウムはファイバのコ
アの屈折率を、このコアを取り巻く光クラッドの屈折率
よりも高くすることを可能にするからである。「屈折率
ステップ」ともいわれるこの屈折率増加は、ファイバの
コア内における光信号の導波を確保する。

【０００３】光ファイバの製造の際、ドープされた、あ
るいはドープされなかったシリカの異なる層が、管の内
側に逐次堆積させられ、これらの層が管の内壁に付着す
ることによって、光ファイバを構成する様々な層が徐々
に形成される。このようにして形成されたプリフォーム
の直径は、ファイバの直径よりも相似的に大きい。次
に、ファイバは、プリフォームの加熱と線引きによって
得られる。

【０００４】ブラッグ格子の作製にあたっては、フィル
タの役割を果たさなければならないファイバコアのある
セクションに、紫外線が選択的かつ周期的に放射され
る。この放射によって、屈折率の永久的な局所変化がも
たらされる。これらの変化は、コア内におけるゲルマニ
ウム原子結合の化学的変化および構造的変化に関係して
いる。これらの変化から生じるファイバコアの屈折率の
値の変化は、千分のいくつかに達することができる。

【０００５】それによって、格子は、減衰フィルタを形
成しているセクションに沿って屈折率の変調として現出
する。

【０００６】従来的には、屈折率格子の変化が光ファイ
バの軸線に直角であると、フィルタによって透過されな
い光量は、光ファイバのコアに沿って後方へ反射され
る。この反射は、一つの共振条件によって決まるブラッ
グ波長において最大である。物理的には、前方へ伝搬す
る基本モードと反対方向に伝搬するモードとの結合が生
じる。

【０００７】露光を受けたセクションの長さに応じて、
またこのセクションに沿った変化の繰り返し周期に応じ
て、さらには（変化が起こる場所での屈折率の変化の大
小に左右される）変化の強弱に応じて、次のような透過
特性をそれぞれ変えることができる。すなわち、帯域
幅、フィルタの中心周波数および得られる減衰度。

【０００８】光によって誘発される屈折率変化が強くて
も、より短い波長において、基本モードとクラッドモー
ドとの結合が生じる。このことは、９５年にサンディエ
ゴのＰｏｓｔＤｅａｄｌｉｎｅ５で開催されたＯＦ
Ｃ学術会議で、Ｅ．ＤＥＬＥＶＡＱＵＥ他によって発表
された文献「Optical fiber design for strong gratin
gs photo-imprinting with radiation mode suppressio
n」によれば、コアに近いクラッド部分にゲルマニウム
をドーピングすることによって回避されることができ
る。この場合、フッ素のコドーパントが、屈折率ステッ
プを回復させるためにクラッド中に添加される。

【０００９】一つの具体的な適用として、非常に長い距
離の光リンクに沿って使用される増幅器の非平坦ゲイン
特性を補償する試みが、このようなフィルタを用いてな
された。実際のところ、距離が非常に長い場合、特に海
底ケーブルの形をとる場合、光ケーブル内における波の
１キロメートルあたりの減衰は、所々に光増幅器を配置
する必要があるほどである。知られているように、これ
らの増幅器は、残念ながら透過帯域内のいくつかの周波
数成分を一貫してより増幅するという欠点を有してい
る。

【００１０】この現象は、このような光増幅器が、シス
テムの全体容量とモジュール性とを高めるために、様々
なチャネルが様々な周波数の光搬送波によって運ばれる
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexed：波長分割
多重）タイプのリンクで使用されるだけになおさら厄介
である。光増幅器で起こる現象を考慮するならば、この
ような増幅は、それが規則正しく補償されない限り、重
大な障害となることであろう。この適用では、特に、エ
ルビウムをドープしたファイバによる光増幅器のゲイン
を平坦化することが主眼である。もちろん、その他の適
用も想定可能である。

【００１１】したがって、この種のブラッグ格子型フィ
ルタは、ろ波に関係している諸成分について、増幅信号
の部分反射器として作用するという欠点を有している。
つまり、これらの周波数の光信号の一部が反射によって
光増幅器に戻ってくる。その結果、増幅セクションにお
いて、フィルタによって反射された信号が帰ってきて干
渉するだけでなく、ファイバによって後方散乱された信
号がラインに戻ってきて透過特性を劣化させる。

【００１２】この反射を回避するために、とりわけ１９
９３年１月２１日のＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔ
ｅｒｓ、Ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．２、ｐａｇｅ１５４〜
１５６で発表された、Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ、Ｒ．Ｗｙａ
ｔｔおよびＲ．Ｊ．Ｃａｍｐｂｅｌｌの文献「Wideband
gain flattened erbium fiber amplifier using a pho
tosensitive fiber blazed grating」で、屈折率変調ゾ
ーンを表している縞（ｆｒｉｎｇｅ）を傾斜させる原理
が考案された。これは、２４４ｎｍという波長をもつ周
波数二重化アルゴンレーザ源からの二本のビームを干渉
させることによって、またフィルタとして働くセクショ
ン上の法線を二本の露光ビームの二等分線に対して傾斜
させることによって実現されることができる。また、主
として＋１と−１の二つの回析次数と一つの非常に弱い
ゼロ次数とを発生させる、位相マスクも使用することが
できる。傾斜は、たとえば、上記文献では８度である。
傾斜の利点は反射をなくすことである。実際のところ、
この傾斜は、前方に伝搬する基本モードと反対方向に伝
搬する放射モードとを結合させる結果をもたらす。これ
らの放射モードはクラッドによってきわめて迅速に吸収
され、クラッドモードと呼ばれている。したがって、こ
れらの様々なクラッドモード中の周波数成分全体のスペ
クトルエンベロープは、光増幅器のゲインを補償するの
に使用されるフィルタの特性として利用されることがで
きる。

【００１３】この技術によって提示される欠点は、フィ
ルタの選択性にある。つまり、通信用の標準ファイバを
使用するならば、たとえば傾斜した屈折率変化をもつこ
のようなブラッグ格子型フィルタでは、２０ｎｍ未満の
フィルタスペクトル帯域を得ることが可能でない。理論
的には、コアの直径を操作することによって、フィルタ
の帯域幅を縮小することが可能である。したがって、も
しこのコアの直径がより大きいならば、たとえば３μｍ
に代えて９μｍであるならば、フィルタはより選択的で
ある。しかしながら、直径のこの増加は限定されてい
る。さらに、この技術は、その他の欠点の中でもとりわ
け、大きなコア直径をもつファイバと標準的なコア直径
（すでに約９μｍ）をもつファイバとの断面の適合化を
図らなければならないという欠点を有している。これら
の適合化は達成することが困難である。

【００１４】所望の目的に応じて、クラッドモードによ
る減衰は改良されるが、フィルタの帯域幅を狭めるのに
格子の長さを利用することはもはやできない。実際のと
ころ、角度が小さければ小さいほど、フィルタはより選
択的になりうるが、同時に、直交する縞で起こるタイプ
の反射による残留放出量がより大きくなる。逆に、角度
が傾斜していればしているほど、この反射現象の効果は
より小さくなるが、フィルタの帯域幅はより広くなる、
すなわちフィルタはさほど選択的でなくなる。いずれの
場合でも、得られる妥協は満足のゆくものではない。し
たがって、改良される余地がある。

【００１５】この種のフィルタの第二の問題点は、ろ波
が行われた有効帯域に隣接した低周波帯域内における、
ろ波の二次のフィルタピークすなわちろ波リバウンドに
関係している。このリバウンドは上述した基本モード中
の残留反射に起因している。初期においては、このリバ
ウンドは厄介ではない。なぜならば、知られている光増
幅器は、限定されたスペクトル帯域をもち、またこのろ
波リバウンドはその外に位置しているからである。ただ
し、このろ波リバウンドは小さくなければならない。し
かし、他の適用では、特に地上での適用では、フィルタ
は有効帯域内の様々な成分を減衰するために選択的に使
用されるであろう。したがって、このリバウンドのスペ
クトル位置も有効帯域内にあるであろう。これらの他の
適用では、このろ波リバウンドはしたがって有害であ
る。

【００１６】第三に、先に述べたように、スペクトルの
減衰は、実際のところ、様々なスペクトル成分をもつ減
衰エンベロープにすぎない。このことは、このエンベロ
ープ内において、いくつかのスペクトル成分は効果的に
ろ波されるが、他のスペクトル成分はさほどよくろ波さ
れないか、まったくろ波されないことを意味している。
このことはクラッドモードの離散化に起因している。こ
のような状況の下では、ろ波エンベロープは、ろ波が行
われない周波数ギャップによって互いに分離されてい
る、比較的狭い帯域をもつ離散フィルタの重ね合わせに
相当している。したがって、このようなフィルタは、光
増幅器のゲインを正確に均等化するのに使用することが
できない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明において、第二
の問題点が解決されるとともに、リバウンドは、コアと
クラッドの感光性プロフィルを逆にすることによってほ
ぼ完全に除去された。また、実際コア内の感光性を低減
することによって、コア内の屈折率格子の強さを、した
がってその作用を低減できることが明らかになった。コ
ア内を伝搬する基本モード中の残留反射はそれゆえに少
なくなる。

【００１８】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
複数の層でファイバコアとファイバクラッドとを含むブ
ラッグ格子型ろ波光ファイバであって、このファイバの
あるセクションに沿って感光性材料の屈折率を周期的に
変化させることによりブラッグ格子を構成するように、
屈折率が変えられうる感光性材料によってファイバがド
ープされ、ファイバの内側部分が、この内側部分の外側
にある外側部分の感光率より低い非ゼロの感光率を有す
ることを特徴とするファイバを提供する。

【００１９】本発明は添付図を参照しながら以下の説明
を読むことによってより良く理解されるであろう。図
は、単に例示のために与えられるものであって、本発明
を制限するものではまったくない。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は光ファイバプリフォーム１
を示している。プリフォーム１は、内側の円筒形リング
３と外側の円筒形リング４によって取り囲まれた第一の
円筒２をもつ。この円筒およびこれらのリングは、光フ
ァイバが線引きによって製作されるときに、この光ファ
イバ中に存在する様々な材料層を表している。円筒およ
び円筒形リング２〜４の半径方向の寸法は、ひとたび光
ファイバが線引きによって製作されたならば、この光フ
ァイバ中の対応する部分の寸法よりはるかにより小さい
が相似的である。実際上、層２と３とにそれぞれ対応し
ているファイバのコアおよびクラッドは、各々複数層で
できている。したがって、層２と３とは、プリフォーム
が形づけられるに従って様々なドーパントをドープされ
る。

【００２１】図２は、ファイバのコア５内に、屈折率格
子ともいわれる、屈折率変化格子を設けるのに使用可能
な感光性材料の好ましい露光方法を示している。従来技
術のファイバでは、ファイバのコア５は、円筒２が製作
されるときにゲルマニウムをドープされる。露光時に、
このゲルマニウムは、ろ波セクション６に対応する長さ
にわたって、コヒーレントなレーザ源からの、相互に対
して傾いた二本のレーザビーム７と８とによってもたら
される照射を受ける。これらのビームがなす角度の二等
分線９は、コア５の軸線１０にほぼ直角に向けられてい
る。引用した文献の中で報告されているように、レーザ
ビーム７と８とは、２４４ｎｍという波長をもつ周波数
二重化アルゴンレーザからもたらされることができる。
この文献の教示によれば、軸線１０を二等分線９上の法
線に対して方向１１または１２の方に傾斜させることに
より、傾斜した干渉縞を、したがって傾いた形をした屈
折率変化格子を得ることが可能である。図２は、傾斜し
たディスクのエッジ１３を概略的に断面図で示してい
る。実際には、変化度は各縞間において最小から最大ま
で徐々に変化する。本当にディスクがあるわけではない
が、このように表す方が便利である。

【００２２】変形形態として、傾いた屈折率格子は位相
マスク装置によっても作られることができる。

【００２３】直径ｄが９マイクロメートルであるコア５
の製作が知られている。つまり、米国のニューヨークに
所在するＣｏｒｎｉｎｇＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ社
の標準ファイバＳＭＦ−２８は、このような直径ｄをも
つ単一モードファイバである。円筒リング３と４とは、
これらのファイバのクラッド管アセンブリを形成するの
に役立っている。一例では、特に上記例では、このアセ
ンブリの外径Ｄは約１２５〜１３０マイクロメートルで
ある。

【００２４】本発明によれば、コア５を製作するのに役
立つ材料２にゲルマニウムをドープしただけにとどまら
ず、クラッドを構成する材料３にもドープした。それに
よって、露光時に、縞１６はコア５内のみならず、クラ
ッド３内にも広がる。このケースにおいても、図２の下
は概略的である。なぜならば、それらの縞は厳密にはデ
ィスクでないからである。

【００２５】これらの屈折率変化が広がるセクション１
７は、露光された領域の大きさに依存している。このセ
クションは長さＬをもつ。様々な変化の最大値間の間隔
は、縞間隔に相当するスペースΛ（約０．５マイクロメ
ートル）を占める。このような周期は、赤外線の波長
（約１．５μｍ）をもつフィルタを得ることを可能にす
る。変化の強さは二本のレーザビーム７と８とのパワー
と、露光時間と、ゲルマニウム濃度とに関係している。
これらの大きさは、セクション１７によって構成される
フィルタを調整する上で有用なパラメータである。

【００２６】図３ａは、光ファイバにおいて達成される
のが好ましい屈折率プロフィルを示している。したがっ
て、ファイバのコア５は、屈折率ｎ＋に、たとえば１．
４４８から１．４５２の範囲内に含まれる値に達するよ
うにドープされる。また、クラッド３の内側部分１８に
おいて（好ましい例では、内側部分１８はクラッド３全
体に相当している）、クラッド３を構成するのに役立つ
材料にゲルマニウムおよびフッ素（または同じ効果をも
つ他のドーパント）がドープされた。所望の効果は、シ
リカガラスの通常の屈折率を変えることである。たとえ
ば、このことは、光ファイバのクラッド３の部分１８に
おいて、約１．４４２〜１．４４６の屈折率ｎ−をもつ
ように導くことができる。したがって、コア５とクラッ
ド３との境界においてこのようにしてなされた屈折率ス
テップ２３は、ｎ＋ − ｎ−に等しい。クラッド３の
直径が大きい場合、たとえば２０μｍの場合には、この
屈折率ステップは、単一モード伝搬に必要な屈折率ステ
ップであるとみなすことができる。本発明のフィルタを
改良する上で、これらの様々なファクタがどのように関
与するか、以下述べる。とりわけ、フィルタの帯域幅の
制約を満たすようにゲルマニウムをドープするクラッド
部分の直径を選択した後に、ろ波エンベロープができる
だけ平滑になるような、最適な屈折率ステップの値Δｎ
を探求した。たとえば８μｍのコア直径については、５
×１０^−３の屈折率ステップ（１．４４９−１．４４
４）が最も良く適していることが分かった。クラッド内
における様々なドーパントは、ゾーン１８内においてこ
のステップを得るのに役立つ。

【００２７】図３ｂは本発明によってファイバで得られ
た、逆にされた感光性プロフィルを示している。この感
光性プロフィルは、１に標準化されている。この標準値
は、ファイバの様々な場所に分布している感光性ドーパ
ント材料の所与の濃度に対応しているとともに、感光性
材料を露光するためのファイバ全体に共通な方法にも対
応している。つまり、図３ｂは、ファイバの様々な部分
における感光性ドーパント材料の濃度を表している。ま
た、この図は感光性が逆になっていることを示してお
り、ファイバの外側部分は内側部分よりも感光性が高
い。

【００２８】図２の上で示されているように、従来の技
術では、ファイバのコア用材料２のみが感光性材料をド
ープされる。このことは、たとえば、ドーパント物質
（ゲルマニウム）の濃度レベルと、ドーパント物質が導
入される場所の横座標限界（コア５の中心から両側に４
μｍ）とを、それぞれ示している破線１９、２０および
２１によって図３ｂ上で図示されている。本発明では、
ファイバの内側部分ここではたとえばコア５が、外側部
分たとえばクラッドの内側の層１８の感光率より小さい
か等しい（どちらかといえば、小さい方が好ましい）感
光率（したがって感光性材料の可変濃度）を有している
という特徴をもつ感光性ステップ２２が設けられる。し
たがって、感光性プロフィルは逆にされる。

【００２９】したがって、ステップ２２は、感光性材料
がクラッドの層１８内に存在していることを前提として
いる。この場合、屈折率ステップ２３がコア５を越えて
移動されないようにするため、部分１８内において、感
光性材料によるドーピングの屈折率への効果を、この観
点から逆の効果を有する材料、たとえばフッ素をドーピ
ングすることによって相殺する措置が取られる。このよ
うな条件の下で、ステップ２２がステップ２３を越え
て、矢印２４及び２５に沿って（対称的に）クラッド３
の部分１８内へ移動されることが可能である。その結
果、たとえゲルマニウムによるドーピング境界２２が、
コアクラッド遷移場所２３に位置していなくても、光フ
ァイバの良好な導波機能が妨げられることはない。なぜ
ならば、屈折率ステップ２３は同じ場所に維持されるか
らである。

【００３０】逆にされた感光性ステップ２２をクラッド
３内へ移動させるよりも、むしろ外側部分、特にリング
２６内に、感光性材料の設計上の濃度を有するファイバ
コア５を製作することが可能である。ただし、ファイバ
コア５は中央部分２７内において感光性材料の欠乏また
は完全なる不在を有する。図３ｂはこの変形形態も示し
ている。このような実施形態を得ることは難しいことで
はない。なぜならば、実際のところ、図１のコアの材料
２およびクラッドの材料３は、それ自体が同心リングの
形で製作されるからであり、異なる材料で製作されうる
からである。したがって、本発明の特徴は、ここでは、
コア５の中央部分２７が、屈折率ステップ２３に寄与す
るドーパント（たとえばリン）であるが、この部分内に
おける感光率に寄与しない、あるいはより少なく寄与す
るドーパントを備えていることにある。

【００３１】二つの技術を組み合わせることによって、
感光率ステップは、二つの変形形態を組み合わせること
により二重感光性ステップ２２−２８に置き換えられる
ことさえもできる。この場合、感光性プロフィルは階段
２９を有する。感光性相対レベルｘおよびｙや、ステッ
プ２２および２８の横座標は、フィルタの様々なパラメ
ータの調整範囲および選択範囲の拡大を可能にする。図
３ｂにおいて、ｙは０に相当しているが、それは必須で
はない。図３ｂに示されているように逆にすることによ
り、フィルタによる主要モードの残留反射リバウンドを
無くするという所望の成果が達成される。

【００３２】一例として、図４ａは、屈折率変化が３゜
傾斜しており、ろ波セクションの長さＬが０．７ｍｍに
等しいフィルタについて、感光性プロフィルが（クラッ
ドのコア内に設計上の感光性１９をもつ）従来的である
場合におけるろ波特性曲線を示している。この場合、追
求されたろ波は、主要モードとクラッドモードとの結合
からもたらされる減衰ピーク３０によって概ね得られ
る。なお、ここでは、中心周波数はほぼ波長１５５８．
２ｎｍに相当している。

【００３３】図４ａは、追求されたピーク３０を示して
いるだけでなく、このようにして作られたフィルタは約
１５６２．２ｎｍのｆ０に中心を有する基本モード中に
おいて反射３１を引き起こすことも示している。減衰３
０は所望されるが、ピーク３１は有害である。つまり、
所与の適用において、減衰３１の周波数が伝送すべき帯
域内に位置している場合がありうる。この場合、付随的
な減衰３１の不都合な関与は重大な障害となることであ
ろう。

【００３４】図４ｂに、本発明によってもたらされた顕
著な改良、すなわち反射ピーク３１の除去を示した。ま
た、このようなフィルタでは、ろ波ゲインを０．７ｄＢ
にすることができるのに対して、図４ａのフィルタで
は、ろ波ゲインは４ｄＢに達する。したがって、本発明
では、もし大きな減衰が必要ならば、それぞれがろ波へ
の平滑化された寄与をもたらす複数のろ波セクション１
７を、ファイバ内に互いに十分な間隔をあけて並置する
ことができる。

【００３５】また、本発明の別の改良によれば、フィル
タのろ波帯域の端の低周波側に位置する基本反射モード
３１を除去するために、いくつかの製作パラメータを保
持することが欲せられるときにも最適状態があることが
分かった。

【００３６】本発明では、変更されるパラメータｎ＋、
ｎ−、ｘ、ｙ、横座標２２または横座標２８がいかなる
ものであろうとも、また設計上の濃度（設計レベル１）
に相当するドーパント濃度や決定された変化度がいかな
るものであろうとも、あらゆる場合において最適状態が
得られることが示された。

【００３７】ファイバのパラメータの選択方法は次のと
おりである。まず最初に、ろ波帯域幅の制約を満たすよ
うに、ゾーン２２の幅を選択する。次に、ほぼ対称的な
フィルタをもつように屈折率ステップΔｎを選択する。
次に、リバウンド３４を除去するように逆にする深さを
調整する。最後に、平滑化を最大にするようにセクショ
ン１７の長さを選択する。したがって、９ｎｍのスペク
トル幅をもつ非反射性減衰フィルタが、厚さ２０μｍの
感光性クラッドをもつファイバ内において、３゜傾斜し
た屈折率格子を用いて達成することができる。最適状態
は５×１０^−３の屈折率ステップをもつフィルタ形態に
ついて求められることができる。次に、感光性プロフィ
ルに関して、基本モード中の反射を低減するために最適
状態を求められることができる。この最適状態は、コア
とクラッドとの感光比が２０％である。他の所望のろ波
機能については、この最適状態は１０％〜６０％の範囲
内に含まれることができる。

【００３８】したがって、図４ｂは、ゾーン２７がな
く、ｘの値が２０％である図３ｂのケースに相当してい
る。この例では、クラッド内のゲルマニウム濃度は重量
百分率で約５％である。したがって、ファイバの全コア
５内においてはゲルマニウム濃度は重量百分率で１％で
ある。

【００３９】図５は、エルビウムをドープした光ファイ
バ系の光増幅器（ＥＤＦＡ：ErbiumDoped Fibre Amplif
iers）の有害な効果を、やや誇張気味に象徴的に示して
いる。このような増幅器は有利である。なぜならば、そ
れらは光伝送で使用される波長に中心を有する広い帯域
をもっているからである。しかしながら、それらはスペ
クトルの他の場所における増幅３４に比べ、スペクトル
のいくつかの場所において過増幅３３を発生させる欠点
を有している。これらの増幅器からの波の伝搬の中に置
かれるフィルタで克服しなければならないのは、この過
増幅３３である。

【００４０】曲線３５は、図２の下で示されているよう
に作られたろ波セクション１７を設置することによって
得られたフィルタを表している線図である。フィルタの
特性は、その特性周波数ｆ０と、それが提供する選択的
減衰の強度Ａと、その帯域幅Ｂである。知られているよ
うに、ｆ０はΛに依存しており、Ａはファイバ内に導入
された感光性材料の変化度に依存しており、また、直交
する変化をもつ従来のブラッグ格子については、Ｂはセ
クション１７の長さＬに依存している。長さＬが長くな
ればなるほど、帯域幅Ｂはより狭くすることができる。

【００４１】ファイバのコア５だけがゲルマニウムでド
ープされた、傾斜した変化をもつ従来の技術では、帯域
幅Ｂは過増幅３３の帯域幅を上回っていた。したがっ
て、フィルタは周波数の点から不適であった。上記理由
から、傾斜した屈折率変化が用いられるならば、長さＬ
を増やすことは何の役にも立たない。

【００４２】図６ａと図６ｂは、本発明の改良によるフ
ァイバで実現された屈折率プロフィルと感光性プロフィ
ルとをそれぞれ示している。ファイバのコア５の中心に
位置する中央の横座標０に対して、その両側において、
コア５の直径の両端の横座標が約４マイクロメートルの
距離に、また、クラッド３の直径の両端の横座標が約２
０マイクロメートルの距離にあることが分かる。屈折率
プロフィルは、約０．５％のステップΔｎによって示さ
れているとおりである。この屈折率プロフィルは、ファ
イバのコア内における単一光主要モードの伝搬を確保す
るのに必要である。この屈折率プロフィルは、ファイバ
のコアに、その屈折率を増加させる性質を有する材料を
ドープすることによって得られる。一般に、ゲルマニウ
ムによるドーピングが行われる。また、同様に屈折率を
高めることを可能にするリンを用いることもできる。

【００４３】ゲルマニウムは、露光によってその化学結
合と構造が変化するので、屈折率変化格子を作るのに利
用できる感光性を有している。したがって、セクション
１７に沿って、屈折率は、縞から縞へ変化δｎを伴って
徐々に、かつ周期的に変わる。変化δｎはΔｎの一部で
ある。

【００４４】図６ｂは、感光性プロフィルがこの改良の
中でファイバ本体の全部または一部内へ拡張されたこと
を示している。すなわち、コア５内だけでなく、少なく
ともクラッド３の一部内においてである。この拡張の枠
内において、感光率はどこでも同じであるか、あるいは
コア５内においてより低い。好ましくは、感光性プロフ
ィルは全クラッド層へ拡張される。この好ましい実施形
態において、クラッド層は２０μｍに設定される。これ
によって、９ｎｍ〜１０ｎｍのろ波幅を得ることが可能
になる。また、拡張をクラッド層３の内側部分に限定す
ることも可能である。クラッド３の全部または一部を通
して拡張の幅を操作することによって、フィルタの選択
性を変えることが可能である。その他の条件でも、ろ波
幅をさらに限定することができる。

【００４５】実験によって示されたことであるが、縞の
傾斜に関連したこの配置は、所与の適用に合うように、
フィルタのろ波帯域幅Ｂを調整することを可能にする。
たとえば、適用が図５に示されているような増幅に関す
るものであるならば、したがって、約８ｎｍまたは９ｎ
ｍのフィルタ周波数帯域幅Ｂを用いることによって、過
増幅３３を補償することができる。所望の帯域幅Ｂに応
じて、層３のドープされた部分はより厚くなるか、より
薄くなる。

【００４６】ろ波セクション内のファイバのクラッド
に、ゲルマニウムをドーピングすることによって、コア
５内におけるように、この外側層内の屈折率プロフィル
を変えることができる。一般に、コアは０％から１１％
の範囲内に含まれる重量百分率に基づいてゲルマニウム
をドープされる。もしクラッド３が同じ方法で作られる
ならば、屈折率プロフィルは、もはやコア５とこのクラ
ッド３との境界を適正に画定することができなくなる。
ファイバはもはや主要波を適正に伝搬できなくなる。

【００４７】この問題を解決するために、本発明はクラ
ッド３にフッ素をドーピングすることを想定している。
フッ素は、ゲルマニウムの効果と反対の効果を屈折率に
及ぼす。フッ素は屈折率を大きくするのではなく小さく
する。クラッド内におけるフッ素の量とゲルマニウムの
量とを相殺することによって、図６ａに示されているよ
うな屈折率プロフィルを維持することが可能であると同
時に、ゲルマニウムによるドーピングが存在しているの
で、図６ｂに示されているような感光性プロフィルがそ
のまま維持される。これらの条件の下で、屈折率格子が
クラッド３の全部または一部内へ広がっている図２の下
に示されているようなろ波セクションＬを製作すること
が実際に可能である。

【００４８】したがって、本発明は、想定上、コア半径
を五倍にまで（すなわち４μｍを２０μｍにまで）増加
させる。このことはフィルタをより選択的にさせる。

【００４９】また、テストで示されたことであるが、長
さＬが０．７ｍｍであるときに、ろ波エンベロープの観
点から最適状態が存在する。実際のところ、この場合、
様々なクラッドモード中の離散結合に対応した様々な異
なったレベルの減衰をもはや区別できないことが分かっ
た。エンベロープ３５はもはやリプルを呈しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のろ波光ファイバを製作するのに使用可
能な光ファイバプリフォームを示している図である。

【図２】光ファイバにろ波機能を付与するのに本発明で
使用できる方法を表している図である。

【図３ａ】光ファイバにおいて達成されるのが好ましい
屈折率プロフィルを示している図である。

【図３ｂ】本発明によってファイバで得られた、逆にさ
れた感光性プロフィルを示している図である。

【図４ａ】感光性プロフィルが従来的である場合におけ
るろ波特性曲線を示している図である。

【図４ｂ】本発明で得られたおけるろ波特性曲線を示し
ている図である。

【図５】一つの適用例において、エルビウムをドープさ
れたファイバによる光増幅器の増幅不良と、本発明のフ
ィルタによってもたらされる是正を示す周波数線図であ
る。

【図６ａ】本発明のろ波光ファイバのコアとクラッドの
屈折率プロフィルを示している線図である。

【図６ｂ】本発明のろ波光ファイバのコアとクラッドの
感光性プロフィルを示している線図である。

【符号の説明】

１プリフォーム３ファイバクラッド５ファイバコア６、１７ファイバのセクション７、８レーザ１０軸線３０減衰ピーク３１反射ピーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の層でファイバコア（５）とファイ
バクラッド（３）とを含むブラッグ格子型ろ波光ファイ
バであって、該ファイバのあるセクション（６、１７）
に沿って感光性材料の屈折率を周期的に変化させること
によりブラッグ格子を構成するように、屈折率が変えら
れうる感光性材料によってファイバがドープされ、ファ
イバの内側部分が、該内側部分の外にある外側部分の感
光率より低い非ゼロの感光率（２２）を有することを特
徴とするファイバ。
【請求項２】内側部分および外側部分が、それぞれフ
ァイバのコア（２６）内およびファイバのクラッド（２
４、２５）内に位置していることを特徴とする請求項１
に記載のファイバ。
【請求項３】内側部分および外側部分が、ファイバの
コア（２６、２７）内に位置していることを特徴とする
請求項１および２のいずれか一項に記載のファイバ。
【請求項４】感光性の低下が感光性ドーパントの濃度
の低下によって得られ、内側部分内および外側部分内の
感光性ドーパントの二つの濃度が、好ましくは２０％の
比内にあることを特徴とする請求項１から３のいずれか
一項に記載のファイバ。
【請求項５】感光性ドーパントがゲルマニウムである
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載
のファイバ。
【請求項６】感光性ドーパントがより低い濃度で存在
する場所（２７）において、ファイバが非感光性ドーパ
ントによって補足的にドープされることを特徴とする請
求項１から５のいずれか一項に記載のファイバ。
【請求項７】非感光性ドーパントがリンであることを
特徴とする請求項６に記載のファイバ。
【請求項８】感光性の劣っている度合いが、ろ波セク
ションによって反射された光透過モード（３１）を除去
するように最適状態に調整され、この最適状態がコアク
ラッド屈折率プロフィルによって決まることを特徴とす
る請求項１から７のいずれか一項に記載のファイバ。
【請求項９】クラッドは屈折率が変えられる材料をド
ープされ、このクラッド材料が、周期的でかつ傾斜して
いる屈折率変化の長手格子を形成するように変えられた
屈折率を有することを特徴とする請求項１から８のいず
れか一項に記載のファイバ。
【請求項１０】ろ波セクションの長さが１ｍｍ未満で
ある、好ましくは０．７ｍｍに等しいことを特徴とする
請求項１から９のいずれか一項に記載のファイバ。