JP2000089045A - Manufacture of fiber grating and manufacturing device - Google Patents

Manufacture of fiber grating and manufacturing device

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JP2000089045A
JP2000089045A JP11076971A JP7697199A JP2000089045A JP 2000089045 A JP2000089045 A JP 2000089045A JP 11076971 A JP11076971 A JP 11076971A JP 7697199 A JP7697199 A JP 7697199A JP 2000089045 A JP2000089045 A JP 2000089045A
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JP
Japan
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grating
fiber
tension
core
wavelength
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Application number
JP11076971A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Imamura
一雄 今村
Takeshi Genchi
武士 源地
Katsuaki Kondo
克昭 近藤
Tadahiko Nakai
忠彦 中井
Takahide Sudo
恭秀 須藤
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To expand the control range of wavelength characteristics by enabling a shift control of wavelength characteristics toward the short wavelength side and the impression of a high tension, and to obtain a manufacturing device for a fiber grating in which the wavelength is controlled. SOLUTION: Both side parts in the fiber axis direction, while interposing ultraviolet laser beam-irradiating region of a coated optical fiber 1, in which a covering layer is formed of an ultraviolet ray transmissive resin, between them, are wound around a pair of winding drums 34, 35 so as not to overlap each other, are fixed so as not to be relatively moved. One winding drum 35 is forcibly rotated by a set rotational amt. around a Y axis with a pulse motor, thereby impressing a tension, thus keeping a core in a state of being under a prescribed elongation strain (tension impressing stage). In this state, the grating is written on the core by irradiating the covering layer with an ultraviolet laser beam via a phase mask from above the covering layer (irradiating stage), the motor is rotated in the opposite direction, thereby releasing the elongation strain, the coated optical fiber is contracted to an original state, thereby making the grating pitch narrow (tension releasing stage), and again, screening is carried out by impressing a tension for testing.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバのコア
に対し縞状に屈折率に差をつけた回折格子(グレーティ
ング)を書き込み、このグレーティングによってそのグ
レーティングピッチに対応した波長特性の光を反射もし
くは透過させるフィルタ等として用いられるファイバグ
レーティングの作製装置及び作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of writing a diffraction grating (grating) having a refractive index difference in a stripe pattern on a core of an optical fiber, and reflecting light having a wavelength characteristic corresponding to the grating pitch by the grating. Also, the present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a fiber grating used as a filter that transmits light.

【0002】[0002]

【従来の技術】ファイバグレーティングは、光ファイバ
のコアに対しファイバ軸方向に所定のグレーティングピ
ッチ(周期)で屈折率変調縞が形成されたものである。
このような屈折率変調縞により構成されるグレーティン
グを上記コアに書き込むことによりファイバグレーティ
ングを作製する方法として、従来より、2光束干渉法も
しくは位相マスク法等が知られている(例えば特開平6
−235808号公報、特開平7−140311号公
報、特許第2521708号参照)。このようなファイ
バグレーティング作製方法においては、ゲルマニウム
(Ge)をドープした石英ガラス(コア)に対しコヒー
レントな紫外レーザ光を照射することにより該当個所に
光誘起屈折率変化を生ぜしめて上記の屈折率変調縞を生
成(書き込み)されるようになっている。
2. Description of the Related Art In a fiber grating, a refractive index modulation fringe is formed at a predetermined grating pitch (period) in a fiber axis direction with respect to a core of an optical fiber.
Conventionally, a two-beam interference method or a phase mask method has been known as a method for producing a fiber grating by writing a grating composed of such refractive index modulation fringes on the core (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
JP-A-235808, JP-A-7-140311, and Patent No. 2521708). In such a fiber grating manufacturing method, a silica glass (core) doped with germanium (Ge) is irradiated with a coherent ultraviolet laser beam to generate a photo-induced refractive index change at a corresponding portion, thereby causing the above-described refractive index modulation. Stripes are generated (written).

【0003】このようなファイバグレーティングとして
は、グレーティングピッチが約1μm以下の短周期グレ
ーティング(ファイバブラッググレーティング:FBG
とも称される。)およびグレーティングピッチが数百μ
m程度の長周期グレーティングがある。
As such a fiber grating, a short-period grating having a grating pitch of about 1 μm or less (fiber Bragg grating: FBG
Also called. ) And grating pitch of several hundred microns
There is a long period grating of about m.

【0004】短周期グレーティングはグレーティングピ
ッチに対応した特定波長の光を反射もしくは透過すると
いう波長特性を有している。ここで、上記グレーティン
グピッチをP、実効屈折率をnとすると、グレーティン
グにより反射される特定波長λBは次式により表され
る。
[0004] The short-period grating has a wavelength characteristic of reflecting or transmitting light of a specific wavelength corresponding to the grating pitch. Here, assuming that the grating pitch is P and the effective refractive index is n, the specific wavelength λB reflected by the grating is expressed by the following equation.

【0005】λB=2・n・P つまり、上記特定波長λBはグレーティングピッチPと
比例関係にある。そして、上記の波長特性を制御するこ
とによりフィルタ,分波器,分散補償器,ファイバレー
ザーミラー,EDF利得等価器,共振器もしくは温度セ
ンサ等の用途への応用が考えられている。従って、この
ような各種用途への応用に際し、ファイバグレーティン
グの有する波長特性を用途に応じて適切なものに設定す
るという制御が重要になる。
ΛB = 2 · n · P That is, the specific wavelength λB is proportional to the grating pitch P. By controlling the wavelength characteristics described above, applications to applications such as filters, duplexers, dispersion compensators, fiber laser mirrors, EDF gain equalizers, resonators, and temperature sensors are being considered. Therefore, when applying to such various applications, it is important to control the wavelength characteristics of the fiber grating to be set appropriately according to the application.

【0006】長周期グレーティングは、コアの前方伝搬
モードがクラッドの後方伝搬モードへ結合する特性を有
している。複数のクラッドモードへの結合によって、複
数の特定波長ピークが発生する。長周期グレーティング
においても短周期グレーティングと同様に、各種の用途
に応じて波長特性を適切に制御することが重要である。
[0006] Long-period gratings have the property that the forward propagation mode of the core couples to the backward propagation mode of the cladding. Coupling to multiple cladding modes results in multiple specific wavelength peaks. As with the short-period grating, it is important for the long-period grating to appropriately control the wavelength characteristics according to various applications.

【0007】上記の波長特性の制御法として、上記の位
相マスク法においては位相マスクの位相格子の間隔(マ
スクピッチ)に対応してグレーティングピッチが定まる
ことから、必要となる波長特性に対応した位相マスクを
用意しその位相マスクを介して光ファイバに紫外線を照
射することにより、ファイバグレーティングの波長特性
を所要のものに制御するようにしている。
As a method of controlling the wavelength characteristics, in the phase mask method, the grating pitch is determined in accordance with the interval (mask pitch) between the phase gratings of the phase mask. By preparing a mask and irradiating the optical fiber with ultraviolet rays via the phase mask, the wavelength characteristics of the fiber grating are controlled to a required one.

【0008】また、ファイバグレーティングの波長特性
の制御方法として、紫外線の照射によるグレーティング
の書き込み後に、そのグレーティングが書き込まれたフ
ァイバグレーティングに対しファイバ軸方向に張力を印
加させて引張歪みが残留したままの状態にすることによ
り、書き込み時のグレーティングピッチを長波長側にシ
フトさせる方法が知られている(宇野弘幸他,”引張歪
みによるファイバグレーティングのブラッグ波長変
化”,1998年電子通信情報学会総合全国大会,C-3-
123,289頁,1998年3月参照)。つまり、グレーテ
ィングピッチの長波長側シフトによって、そのグレーテ
ィングにより反射される波長(反射ピーク波長)がより
長波長側にシフトさせることが可能になる。
Further, as a method of controlling the wavelength characteristics of the fiber grating, after writing the grating by irradiating ultraviolet rays, a tension is applied to the fiber grating on which the grating has been written in the fiber axis direction so that the tensile strain remains. A method of shifting the grating pitch at the time of writing to a longer wavelength side by setting the state is known (Hiroyuki Uno et al., "Bragg wavelength change of fiber grating due to tensile strain", 1998 IEICE General Conference. , C-3-
123, p. 289, March 1998). That is, the shift of the grating pitch on the long wavelength side makes it possible to shift the wavelength reflected by the grating (reflection peak wavelength) to a longer wavelength side.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のグレ
ーティング書き込み後の張力印加の場合には、引張側の
歪みを与えるものであるため、波長特性の制御として書
き込み時のグレーティングピッチを長波長側にシフトさ
せることは可能であるものの、書き込み時のグレーティ
ングピッチを短波長側にシフト制御することはできない
という決定的な不都合がある。
However, in the case of applying the tension after writing the above-mentioned grating, since the strain on the tensile side is given, the grating pitch at the time of writing is shifted to the longer wavelength side as a control of the wavelength characteristic. Although it is possible to shift the grating pitch, there is a decisive inconvenience that the grating pitch at the time of writing cannot be shifted to the shorter wavelength side.

【0010】しかも、上記の波長特性を長波長側へシフ
トさせる方法においては、その波長シフトを維持するた
めに例えば接着固定等の手段によりファイバグレーティ
ングを引張歪みが残留したままの状態に固定する必要が
あり、上記の各種用途に適用する際の装置構成に制限が
生じることになる。
In the method of shifting the wavelength characteristics to the longer wavelength side, it is necessary to fix the fiber grating in a state where the tensile strain remains by means of, for example, adhesive fixing in order to maintain the wavelength shift. Therefore, there is a restriction on the device configuration when applied to the above various applications.

【0011】加えて、張力の印加を、光ファイバに対し
損傷を与えない手段・方法により行う必要がある上に、
試験設備としてではなくて大量生産を可能とする手段・
方法により行う必要がある。
In addition, it is necessary to apply the tension by a means and a method that does not damage the optical fiber.
Means that enable mass production, not as a test facility
It must be done by the method.

【0012】また、紫外線照射によるグレーティングの
書き込みはその紫外線照射により光ファイバのコアに光
誘起屈折率変化を生じさせて屈折率変調縞を生成するも
のであるため、紫外線を照射する対象の光ファイバはそ
のコアにおける有効な光誘起屈折率変化を確保する観点
から紫外線を照射する領域の被覆層を除去した状態にさ
れるのが通常である。このため、被覆層無しのコア及び
クラッドからなる光ファイバ素線に対しグレーティング
を書き込み、その書き込み後に張力を印加するという従
来の方法においては、その印加張力として上記光ファイ
バ素線に破断のおそれが生じない程度の印加張力値(引
張荷重値)を上限とする必要がある。ここで、上記光フ
ァイバ素線の場合、その伸び量が概略1%を超えると通
常は破断することになるため、伸び量が1%未満の低張
力領域での張力印加に止まる。この結果、長波長側への
シフトもそれに対応して微小なものしか期待できなくな
る。この点について、通常の光ファイバ素線の場合の伸
び量1%に対応する引張荷重値は略1kgであり、上記
のグレーティング書き込み後の張力印加による方法が記
載された文献によれば0.5kgに対し波長シフト量が
5.4nmと極めて小さいものであることが報告されて
いる。加えて、引張荷重の値の増大に略比例して波長シ
フト量が増大する点も示されている。
In addition, the writing of the grating by the irradiation of ultraviolet rays is to generate a refractive index modulation fringe by causing a light-induced refractive index change in the core of the optical fiber by the irradiation of the ultraviolet rays. Usually, from the viewpoint of ensuring an effective photoinduced refractive index change in the core, the coating layer in the region to be irradiated with ultraviolet light is removed. Therefore, in the conventional method of writing a grating on an optical fiber consisting of a core and a clad without a coating layer and applying a tension after the writing, there is a possibility that the applied optical fiber may break as the applied tension. It is necessary to set the applied tension value (tensile load value) to such an extent as not to occur as an upper limit. Here, in the case of the above-mentioned optical fiber, when the amount of elongation exceeds approximately 1%, the fiber usually breaks, so that tension application is stopped in a low tension region where the amount of elongation is less than 1%. As a result, only a very small shift to the longer wavelength side can be expected. Regarding this point, the tensile load value corresponding to the elongation of 1% in the case of the ordinary optical fiber is approximately 1 kg, and according to the above-mentioned document describing the method of applying the tension after writing the grating, 0.5 kg It is reported that the wavelength shift amount is extremely small at 5.4 nm. In addition, it is shown that the amount of wavelength shift increases substantially in proportion to an increase in the value of the tensile load.

【0013】さらに、1本の光ファイバに複数のグレー
ティングを書き込むためには、光ファイバの中間領域の
被覆層を除去する必要が生じる。ストリッパーなどを用
いて光ファイバの中間領域の被覆層を機械的に除去する
と、光ファイバ素線の表面が損傷を受け、引張強度は数
百グラム程度にまで低下する。従って、1本の光ファイ
バに複数のグレーティングを書き込むと歩留まりが著し
く低下する。また、薬品を用いて被覆層を除去する方法
は、光ファイバイバ素線の表面に損傷を与えないが、ガ
ラス部分が直接外気に曝されるため、光ファイバの中間
領域の被覆層の除去時に強度劣化を引き起こす。従っ
て、これまで、1本の光ファイバに連続した複数のグレ
ーティングを形成することはできなかった。
Further, in order to write a plurality of gratings on one optical fiber, it is necessary to remove a coating layer in an intermediate region of the optical fiber. When the coating layer in the intermediate region of the optical fiber is mechanically removed using a stripper or the like, the surface of the optical fiber is damaged, and the tensile strength is reduced to about several hundred grams. Therefore, when a plurality of gratings are written on one optical fiber, the yield is significantly reduced. In addition, the method of removing the coating layer using a chemical does not damage the surface of the optical fiber strand, but since the glass portion is directly exposed to the outside air, the strength is reduced when the coating layer in the middle area of the optical fiber is removed. Causes deterioration. Therefore, a plurality of continuous gratings cannot be formed on one optical fiber.

【0014】また、通常の光ファイバの製造において
は、製造された光ファイバに対し機械的特性についての
スクリーニング試験が通常行われている。ところが、フ
ァイバグレーティングにおいては、波長特性等の伝送性
能についての検査方法はほぼ確立されているものの、強
度等の機械的特性についての検査方法は未だ確立されて
いない現状がある。これは、従来のファイバグレーティ
ングは実用的な機械強度が無く、ファイバグレーティン
グに機械的な強度が印加されない状態(例えばパッケー
ジされて)で使用されいたため、ファイバグレーティン
グの機械強度のスクリーニングは全く必要なかったから
である。
In the production of ordinary optical fibers, screening tests for mechanical properties are usually performed on the produced optical fibers. However, in fiber gratings, although inspection methods for transmission characteristics such as wavelength characteristics have been almost established, inspection methods for mechanical characteristics such as strength have not yet been established. This is because the conventional fiber grating has no practical mechanical strength and is used in a state where no mechanical strength is applied to the fiber grating (for example, in a packaged state), so that no screening of the mechanical strength of the fiber grating is required. This is because the.

【0015】ここで、紫外線照射系等を備えたファイバ
グレーティング作製装置を用いて作製されたファイバグ
レーティングに対し、上記の通常の光ファイバに対する
スクリーニング試験装置を用いてスクリーニング試験を
実施することも考えられる。しかし、この場合にはファ
イバグレーティングの作製と、スクリーニング試験とが
個別に行われることになり工程及び作業が煩雑になる。
Here, it is conceivable to carry out a screening test on a fiber grating manufactured using a fiber grating manufacturing apparatus equipped with an ultraviolet irradiation system or the like using the above-described ordinary optical fiber screening test apparatus. . However, in this case, the production of the fiber grating and the screening test are performed separately, and the steps and operations are complicated.

【0016】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、張力印加方式
を用いて波長特性の短波長側へのシフト制御が可能なフ
ァイバグレーティングの作製方法及び作製装置を提供す
ることにある。加えて、高張力印加を可能として波長特
性のシフト量の増大化、及び、波長特性の制御範囲の拡
大化を図ること、ファイバグレーティングの作製後にそ
のスクリーニング試験による機械的特性の検査をも同じ
作製装置により一連の工程により行い得るようにするこ
と、上記波長特性のシフト(波長制御)を用いたファイ
バグレーティングの作製装置として大量生産に適したも
のを提供すること等をも併せて目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to fabricate a fiber grating capable of controlling the shift of the wavelength characteristic to a shorter wavelength side by using a tension applying method. It is to provide a method and a manufacturing device. In addition, the application of high tension enables the shift amount of wavelength characteristics to be increased, the control range of wavelength characteristics to be expanded, and the inspection of mechanical characteristics by screening test after the fiber grating is manufactured. It is also an object of the present invention to perform the process in a series of steps by using an apparatus, and to provide an apparatus suitable for mass production as an apparatus for manufacturing a fiber grating using the shift of the wavelength characteristic (wavelength control).

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、張力を印加して引張歪みを生じさせた状
態のままでグレーティングの書き込みを行った後に、上
記の印加した張力を解放することにより上記引張歪みを
弾性復元させれば、コアに書き込まれたグレーティング
のグレーティングピッチが上記弾性復元分だけ狭くな
り、これにより、波長特性を短波長側にシフトすること
ができ、しかも、その短波長側にシフトした状態を安定
的に維持し得る点に着目してなされたものである。本願
明細書におけるシフト量とは、歪み(張力)を印加状態
におけるグレーティングの特性波長(反射ピーク波長ま
たは透過ピーク波長)と歪み(張力)を印加していない
状態(解放状態)におけるグレーティングの特性波長と
の差を指す。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for writing a grating in a state where tension is applied and tensile strain is generated, and then the applied tension is reduced. If the tensile strain is elastically restored by releasing, the grating pitch of the grating written in the core becomes narrower by the elastic restoration, whereby the wavelength characteristics can be shifted to the shorter wavelength side, and The focus is on the fact that the state shifted to the short wavelength side can be stably maintained. The shift amount in the present specification refers to the characteristic wavelength (reflection peak wavelength or transmission peak wavelength) of the grating when strain (tension) is applied and the characteristic wavelength of the grating when strain (tension) is not applied (open state). And the difference.

【0018】(第1の発明)具体的には、ファイバグレ
ーティング作製方法に係る第1の発明は、ファイバグレ
ーティング作製対象である光ファイバにおけるグレーテ
ィングの書き込み予定領域に対しファイバ軸方向への張
力を予め印加することによりファイバ軸方向の引張歪み
を生じさせる張力印加工程と、この張力印加工程により
張力が印加された状態の光ファイバに対し紫外線を照射
することによりファイバ軸方向に所定のグレーティング
ピッチのグレーティングを上記光ファイバのコアに書き
込む照射工程と、この照射工程の後に上記張力の印加を
解放することにより上記コアに書き込まれたグレーティ
ングのグレーティングピッチを短波長側にシフトする張
力解放工程とを備えていることを特定事項とするもので
ある。
(First Invention) Specifically, a first invention according to a fiber grating manufacturing method is to apply a tension in a fiber axial direction to a writing area of a grating in an optical fiber to be manufactured. A tension applying step of applying a tensile strain in the fiber axis direction by applying a voltage, and a grating having a predetermined grating pitch in the fiber axis direction by irradiating the optical fiber with tension applied in the tension applying step with ultraviolet rays. An irradiation step of writing the core of the optical fiber, and a tension release step of shifting the grating pitch of the grating written on the core to a shorter wavelength side by releasing the application of the tension after the irradiation step. Is a particular matter.

【0019】この第1の発明の場合、張力印加工程によ
り、光ファイバのコアにはファイバ軸方向の引張歪み
(伸び歪み)が生じて、そのコアがファイバ軸方向に伸
びた状態にされる。次に、この状態で照射工程が行わ
れ、上記の伸びた状態のコアに対し所定のグレーティン
グピッチのグレーティングが書き込まれることになる。
そして、このグレーティングが書き込まれた光ファイバ
に対する張力が次の張力解放工程によって解放され、こ
れにより、上記伸び歪みが弾性復元し、これに伴い上記
の書き込まれたグレーティングのグレーティングピッチ
が狭くなる側に移行する。この結果、そのグレーティン
グにより反射される光の波長がグレーティングピッチが
狭くなった分、短波長側に移行(シフト)することにな
る。従って、従来のグレーティング書き込み後に張力を
印加した状態に保持する張力印加方法では実現し得なか
った波長特性の短波長側へのシフト制御が本方法では可
能になる。また、この場合、上記従来の張力印加方法と
異なり、予め張力印加状態にしてグレーティングの書き
込みを行い、その後に上記張力を解放するものであるた
め、上記の短波長側にシフトされたグレーティングが無
負荷状態の光ファイバのコアに対し安定した状態で形成
されていることになり、上記短波長側にシフトされたフ
ァイバグレーティングの波長特性が安定的に得られるこ
とになる。その上に、上記の従来の張力印加方法と比
べ、グレーティング書き込み後の光ファイバを個別に張
力印加状態に保持する必要がなく、取扱に優れる上に張
力印加により波長制御されるファイバグレーティングを
大量生産することが容易に実現することになる。
In the case of the first aspect of the present invention, a tensile strain (elongation strain) occurs in the core of the optical fiber in the fiber axis direction by the tension applying step, and the core is extended in the fiber axis direction. Next, an irradiation step is performed in this state, and a grating having a predetermined grating pitch is written to the core in the above-mentioned extended state.
Then, the tension on the optical fiber on which the grating has been written is released by the next tension releasing step, whereby the elongation strain is elastically restored, and the grating pitch of the written grating is narrowed accordingly. Transition. As a result, the wavelength of the light reflected by the grating is shifted (shifted) to the shorter wavelength side as the grating pitch becomes narrower. Therefore, the present method enables the shift control of the wavelength characteristic to the shorter wavelength side, which cannot be realized by the conventional tension applying method in which the tension is applied after writing the grating. Also, in this case, unlike the above-described conventional tension applying method, the grating is written in advance in a tension applied state, and then the tension is released. Therefore, the grating shifted to the short wavelength side does not exist. This means that the fiber grating is formed in a stable state with respect to the core of the optical fiber in the loaded state, and the wavelength characteristics of the fiber grating shifted to the short wavelength side can be obtained stably. In addition, compared to the above-mentioned conventional tension application method, there is no need to individually maintain the optical fiber after the writing of the grating in the tension application state, and it is excellent in handling and mass-produces a fiber grating whose wavelength is controlled by applying tension. Will be easily realized.

【0020】また、本発明によると、大きさの異なる張
力を印加しながら、紫外線照射することによって、1本
のファイバ心線にピッチの異なる複数のグレーティング
を作製することができる。グレーティングのピッチはグ
レーティングを書き込み時にファイバ心線に印加されて
いる張力(歪み)によって決まるので、書き込み光のピ
ッチ(強度分布)は同一でよい。例えば、位相マスク法
を用いてグレーティングの書き込みを行う場合には、同
一の位相マスクを用いて、異なるピッチのグレーティン
グを作製することができる。従って、本発明によると複
数のグレーティングを容易に高い生産性で作製すること
ができる。
Further, according to the present invention, a plurality of gratings having different pitches can be manufactured on one fiber core by irradiating ultraviolet rays while applying tensions having different magnitudes. Since the pitch of the grating is determined by the tension (strain) applied to the fiber core when writing the grating, the pitch (intensity distribution) of the writing light may be the same. For example, when writing a grating using a phase mask method, gratings with different pitches can be manufactured using the same phase mask. Therefore, according to the present invention, a plurality of gratings can be easily manufactured with high productivity.

【0021】さらに、複数のグレーティングを1本のフ
ァイバ心線に書き込む際に、先に形成されたグレーティ
ングを含む領域に張力を印加しながら後のグレーティン
グを書き込む際に、先に形成したグレーティングの波長
特性(反射特性および/または透過特性)を測定するこ
とによって、測定された波長特性に基づいて実際にファ
イバ心線に印加されている張力の大きさを求めることが
できる。すなわち、先に形成されたグレーティングを歪
みセンサとして利用することができる。従って、このよ
うにして得られた実際の張力に基づいて、これから書き
込むグレーティングに必要な張力を正確に決定すること
が可能となる。この方法によると、例えば、隣接するグ
レーティングの反射ピーク波長の差が1nm以下の短周
期グレーティングを高精度で高生産性で作製することが
できる。ここで、印加している張力を測定するためのグ
レーティングの形成方法はいかなる方法であっても良
い。例えば、張力を印加しない状態で、所定の位相マス
クを用いて紫外線照射によって形成してもよい。
Further, when a plurality of gratings are written on one fiber core, when applying a tension to a region including the previously formed grating and writing the subsequent grating, the wavelength of the previously formed grating is used. By measuring the characteristics (reflection characteristics and / or transmission characteristics), it is possible to determine the magnitude of the tension actually applied to the fiber core based on the measured wavelength characteristics. That is, the previously formed grating can be used as a strain sensor. Therefore, based on the actual tension obtained in this way, it is possible to accurately determine the tension necessary for the grating to be written. According to this method, for example, a short-period grating in which the difference between the reflection peak wavelengths of adjacent gratings is 1 nm or less can be manufactured with high accuracy and high productivity. Here, the method of forming the grating for measuring the applied tension may be any method. For example, it may be formed by irradiating ultraviolet rays using a predetermined phase mask without applying tension.

【0022】ここで、上記第1の発明において、ファイ
バグレーティングの作製に用いる光ファイバ心線として
は、コア及びクラッドからなる被覆層の無い光ファイバ
心線(光ファイバ素線)、またはグレーティング書き込
み領域の被覆層を除去した光ファイバ心線を用いても良
いが、これに限らず、上記光ファイバ素線に対し被覆層
が形成された光ファイバ心線を用いるようにしてもよ
い。この場合には照射紫外線を透過させて紫外線照射に
よるコアにおける光誘起屈折率変化を有効に生じさせる
ために上記被覆層を紫外線透過型樹脂により形成するの
が好ましい。このような被覆層の上から紫外線の照射を
行う場合には、張力印加工程において印加し得る張力を
高い値に設定することが可能になり、印加張力の値を高
くするほど、コアに発生する引張歪み量を大きくして張
力解放工程による弾性復元量、すなわち、グレーティン
グピッチの収縮量を大きくし得ることになる。その結
果、波長特性の短波長側へのシフト量も大きくなり、波
長制御を行い得る範囲を拡大させることが可能になる。
例えば、光ファイバ素線の場合であると一般に伸び量が
1%に対応する張力の印加により破断のおそれがあるた
めにそれ以下の低張力領域で張力印加工程を行うことに
なるものの、光ファイバ心線の場合であると破断のおそ
れが生じる伸び量が一般に6%であるため、光ファイバ
心線を対象として張力印加工程を行う場合には少なくと
も4%以上の伸び量に対応する高張力を印加することが
可能になる。
In the first aspect of the present invention, the optical fiber used for fabricating the fiber grating may be an optical fiber (core optical fiber) without a coating layer comprising a core and a clad, or a grating writing area. An optical fiber core wire from which the coating layer has been removed may be used, but the present invention is not limited to this, and an optical fiber core wire having a coating layer formed on the above optical fiber strand may be used. In this case, it is preferable that the coating layer is formed of an ultraviolet-transmissive resin in order to transmit the irradiated ultraviolet rays and effectively generate a photo-induced refractive index change in the core due to the ultraviolet irradiation. When the ultraviolet irradiation is performed from above such a coating layer, the tension that can be applied in the tension applying step can be set to a high value, and the higher the value of the applied tension, the more the tension is generated in the core. By increasing the amount of tensile strain, the amount of elastic recovery by the tension releasing step, that is, the amount of contraction of the grating pitch can be increased. As a result, the shift amount of the wavelength characteristic to the short wavelength side also increases, and the range in which the wavelength control can be performed can be expanded.
For example, in the case of an optical fiber, an application of a tension corresponding to an elongation amount of 1% may cause a breakage. In the case of a core wire, the amount of elongation that may cause breakage is generally 6%. Therefore, when performing the tension applying step on the optical fiber core wire, a high tension corresponding to at least 4% or more of the elongation amount is required. It becomes possible to apply.

【0023】また、上記の波長制御のための張力印加及
びその解放を行った後に、作製されたファイバグレーテ
ィングに対し所定の設定張力を印加することによりグレ
ーティング書き込み領域についてのスクリーニング試験
を行うというスクリーニング工程を続いて行うようにし
てもよい。これにより、上記波長制御されたグレーティ
ング書き込み領域についての機械的特性、すなわち、強
度や表面傷の有無等についての検査をもファイバグレー
ティングの作製と併せて行うことが可能になり、ファイ
バグレーティングの大量生産システムとして好適なもの
となる。
Further, after applying and releasing the tension for controlling the wavelength, a screening step of performing a screening test on the writing area of the grating by applying a predetermined set tension to the manufactured fiber grating. May be performed subsequently. As a result, the mechanical characteristics of the wavelength-controlled grating writing area, that is, the inspection for the strength and the presence or absence of surface flaws can be performed together with the production of the fiber grating. It becomes suitable as a system.

【0024】なお、上記のスクリーニング工程は、上記
の張力印加工程及び張力解放工程の両者を行わずに照射
工程のみを行うことによりグレーティングを書き込むと
いう通常のファイバグレーティング作製方法に引き続い
て実施するようにしてもよい。これにより、ファイバグ
レーティングの作製において、グレーティングの書き込
みと、そのグレーティングが書き込まれたファイバグレ
ーティングについてのスクリーニング試験とが一連の工
程により行われることになり、この場合においてもファ
イバグレーティングの大量生産システムとして好適なも
のとなる。
The above screening step is carried out following the usual method of fabricating a fiber grating in which the grating is written by performing only the irradiation step without performing both the tension applying step and the tension releasing step. You may. As a result, in the production of the fiber grating, the writing of the grating and the screening test on the fiber grating on which the grating is written are performed in a series of steps, and in this case also, it is suitable as a mass production system for fiber gratings. It becomes something.

【0025】(第2の発明)上記の如き第1の発明に係
るファイバグレーティング作製方法を実施するためのフ
ァイバグレーティング作製装置に係る第2の発明は、フ
ァイバグレーティング作製対象である光ファイバに対
し、ファイバ軸方向に所定のグレーティングピッチのグ
レーティングが上記光ファイバのコアに書き込まれるよ
うに紫外線を照射する紫外線照射系と、この紫外線照射
系により紫外線が照射される領域の光ファイバに対しフ
ァイバ軸方向の引張歪みが生じるよう張力を一時的に印
加する張力印加機構とを備えていることを特定事項とす
るものである。ここで、上記の「紫外線照射系」として
は、紫外線、好ましくは紫外レーザ光を上記光ファイバ
に対しグレーティングを書き込む軸方向範囲にわたり照
射することによりグレーティングを書き込むための全て
の器機及び機構を含み、例えばレーザ源、位相マスク、
レーザ光の照射位置変更機構等を含むものである。ま
た、上記の「張力印加機構」としては、上記紫外線照射
領域を挟んだ軸方向両側位置の光ファイバを把持、接
着、摩擦等の手段により位置固定し、その位置固定した
領域の一方もしくは双方を軸方向に移動させることによ
り、上記紫外線照射領域に対し張力を付与した状態にす
るように構成すればよい。
(Second Invention) A second invention according to a fiber grating manufacturing apparatus for carrying out the fiber grating manufacturing method according to the first invention as described above is directed to an optical fiber for which a fiber grating is manufactured. An ultraviolet irradiation system for irradiating ultraviolet rays so that a grating having a predetermined grating pitch is written on the core of the optical fiber in the fiber axis direction, and an optical fiber in an area irradiated with ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation system in the fiber axis direction. The present invention is particularly characterized in that a tension applying mechanism for temporarily applying a tension so as to generate a tensile strain is provided. Here, the above-mentioned `` ultraviolet irradiation system '' includes all devices and mechanisms for writing a grating by irradiating ultraviolet rays, preferably an ultraviolet laser beam, to the optical fiber over an axial range of writing the grating, For example, a laser source, a phase mask,
It includes a laser light irradiation position changing mechanism and the like. Further, as the above-mentioned "tension applying mechanism", the optical fibers at both axial positions sandwiching the ultraviolet irradiation region are gripped, bonded, and fixed in position by means of friction or the like, and one or both of the fixed regions is fixed. What is necessary is just to comprise so that it may be in the state where tension was given to the said ultraviolet irradiation area | region by moving to an axial direction.

【0026】上記の第2の発明の場合、上記張力印加機
構により紫外線照射領域に対しファイバ軸方向の張力を
印加させてそれを維持させることにより上記の張力印加
工程が行われ、その張力を印加させた状態で紫外線照射
系からの紫外線を照射することにより照射工程が行わ
れ、これにより、上記紫外線照射によるグレーティング
の書き込みが上記張力印加によりファイバ軸方向への引
張歪みが生じた状態のコアに対し行われることになる。
そして、グレーティングの書き込み後に上記張力印加機
構による張力印加を解放させることにより張力解放工程
が行われる。これにより、上記コアはファイバ軸方向に
収縮して復元し、そのコアの収縮に伴い上記の書き込ま
れたグレーティングもファイバ軸方向に収縮する結果、
グレーティングピッチも当初書き込まれたものよりも狭
いものとなる。この結果、そのグレーティングにより反
射される光の波長を張力印加状態で書き込まれたグレー
ティングよりも短波長側にシフトさせることが可能にな
る。
In the case of the second aspect of the present invention, the above-described tension applying step is performed by applying a tension in the fiber axial direction to the ultraviolet irradiation region by the above-mentioned tension applying mechanism and maintaining the tension, and the tension is applied. Irradiation step is performed by irradiating ultraviolet rays from an ultraviolet irradiation system in the state where the core is in a state where tensile strain is generated in the fiber axis direction due to the application of the tension due to the writing of the grating by the ultraviolet irradiation. Will be performed.
Then, after writing the grating, the tension release step is performed by releasing the tension application by the tension application mechanism. As a result, the core contracts and restores in the fiber axis direction, and as the core contracts, the written grating also contracts in the fiber axis direction,
The grating pitch will also be narrower than originally written. As a result, it becomes possible to shift the wavelength of the light reflected by the grating to a shorter wavelength side than the grating written under tension.

【0027】ここで、上記の「張力印加機構」として、
具体的には、紫外線照射系により紫外線が照射される領
域を挟んでファイバ軸方向に互いに離れた両側位置の光
ファイバをそれぞれ固定する一対の固定手段と、この一
対の固定手段の内、少なくとも一方を他方に対しファイ
バ軸方向に強制的に進退移動させる移動手段とを備えた
ものにより構成すればよい。
Here, the above-mentioned "tension applying mechanism"
Specifically, a pair of fixing means for fixing the optical fibers on both sides separated from each other in the fiber axis direction with the region irradiated with ultraviolet rays by the ultraviolet irradiation system, and at least one of the pair of fixing means And a moving means for forcibly moving in the fiber axis direction with respect to the other.

【0028】さらに具体的な構成を示すと、例えば、上
記各「固定手段」として、光ファイバをファイバ軸方向
に直交する軸の回りに巻き付けることにより、その光フ
ァイバとの間の摩擦抵抗に基づいて上記光ファイバを固
定する巻胴が挙げられる。つまり、巻胴の外周面に対し
光ファイバを巻き付けることによりその光ファイバと巻
胴の外周面との間に発生する摩擦抵抗によって光ファイ
バがその軸方向に相対移動しないように固定するもので
ある。この場合、上記移動手段により移動される側の巻
胴をファイバ軸方向の同一位置において上記直交する軸
の回りに回転可能に支持されたものとし、その移動され
る側の巻胴を上記光ファイバが巻き付けられた状態で設
定回転量だけ強制回転させるモータにより上記の「移動
手段」を構成すればよい。上記のように摩擦抵抗により
光ファイバの位置固定が行われるため、その光ファイバ
自体に傷が付くおそれを確実に回避した状態で光ファイ
バの固定が可能になる上に、巻胴をその中心軸回りに上
記モータにより強制回転させれば、上記光ファイバに対
し張力を付与することが容易かつ確実に達成される。な
お、上記の「巻胴」としては円筒形もしくは円柱形のも
のが採用され、上記「モータ」としては張力印加制御の
容易性から入力パルスの数に比例して回転量が定まるパ
ルスモータ等を採用するのが好ましい。
More specifically, for example, as each of the above-mentioned "fixing means", an optical fiber is wound around an axis orthogonal to the fiber axis direction, and based on the frictional resistance between the optical fiber and the optical fiber. To fix the above optical fiber. That is, by winding the optical fiber around the outer peripheral surface of the winding drum, the optical fiber is fixed so as not to relatively move in the axial direction due to frictional resistance generated between the optical fiber and the outer peripheral surface of the winding drum. . In this case, the winding drum on the side moved by the moving means is rotatably supported around the orthogonal axis at the same position in the fiber axial direction, and the moving drum on the moving side is the optical fiber. The "moving means" may be constituted by a motor that forcibly rotates by a set amount of rotation in a state in which is wound. Since the position of the optical fiber is fixed by the frictional resistance as described above, it is possible to fix the optical fiber in a state in which the possibility of damaging the optical fiber itself is surely avoided, and furthermore, the winding drum is connected to the center axis thereof. By forcibly rotating the optical fiber around the optical fiber, it is possible to easily and reliably apply tension to the optical fiber. Note that a cylindrical or columnar shape is adopted as the above-mentioned "winding drum", and a pulse motor or the like whose rotation amount is determined in proportion to the number of input pulses due to ease of tension application control is used as the "motor". It is preferable to employ it.

【0029】特に、短周期ファイバグレーティングを位
相マスク法を用いて作製する際には、位相マスクのピッ
チが1μm以下になるので、位相マスクに対してファイ
バを高い精度で正確に保持する必要が生じる。このよう
に、高い精度での位置あわせが必要な場合には、ステッ
ピングモータとウォームギヤとを組み合わせて用いるこ
とが好ましい。さらに、ファイバの振動を抑制・防止す
るために、紫外線が照射されるファイバの両端を押させ
る機構を設けることが好ましい。このような構成にする
ことによって、ステッピングモータの振動が紫外線照射
領域に伝わることを抑制・防止するとともに、ステッピ
ングモータを定位置に保持するために必要な保持電流を
小さくすることができる。
In particular, when fabricating a short-period fiber grating using the phase mask method, the pitch of the phase mask becomes 1 μm or less, so that it is necessary to accurately hold the fiber with high precision with respect to the phase mask. . As described above, when positioning with high accuracy is required, it is preferable to use a combination of a stepping motor and a worm gear. Further, in order to suppress or prevent the vibration of the fiber, it is preferable to provide a mechanism for pressing both ends of the fiber irradiated with ultraviolet rays. With such a configuration, it is possible to suppress and prevent the transmission of the vibration of the stepping motor to the ultraviolet irradiation region, and to reduce the holding current necessary for holding the stepping motor at a fixed position.

【0030】また、円筒形または円柱形の巻胴のマンド
レル(例えば図5中の351)の外周面(ファイバと接
触する面)に溝を設け、その溝の内面とファイバの表面
とが少なくとも一部で接触する構成とすることによっ
て、摩擦抵抗を増加できるとともに、ファイバ同士が重
なり合うことを防止することもできる。
Further, a groove is provided on the outer peripheral surface (surface in contact with the fiber) of the mandrel (for example, 351 in FIG. 5) of the cylindrical or cylindrical winding drum, and the inner surface of the groove and at least one surface of the fiber are provided. By adopting a configuration in which the fibers contact each other, the frictional resistance can be increased, and the fibers can be prevented from overlapping each other.

【0031】また、上記のファイバグレーティング作製
装置を用いれば、上記の照射工程とスクリーニング工程
とのみを行う場合においても、グレーティングの書き込
みと、そのグレーティングが書き込まれたファイバグレ
ーティングのスクリーニング試験との双方が同じ作製装
置を用いて行うことが可能になる。すなわち、グレーテ
ィングの書き込みを紫外線照射系からの紫外線照射によ
り無負荷状態の光ファイバに対し行った後、張力印加機
構によりスクリーニング試験用の所定の伸び歪みがファ
イバ軸方向に生じるように張力を印加するようにすれば
よい。
Further, when the above-described fiber grating manufacturing apparatus is used, even when only the above-described irradiation step and screening step are performed, both writing of the grating and screening test of the fiber grating on which the grating is written are performed. This can be performed using the same manufacturing apparatus. That is, after writing the grating to the unloaded optical fiber by ultraviolet irradiation from the ultraviolet irradiation system, a tension is applied by a tension applying mechanism so that a predetermined elongation strain for a screening test is generated in the fiber axis direction. What should I do?

【0032】本願明細書においては、「張力」という用
語と「歪み」という用語とを実質的に同意で用いてい
る。すなわち、所定の「張力」を印加することは所定の
「歪み」を印加することに相当する。本発明における
「張力印加機構」は、ファイバの軸方向に実質的に所定
の歪みを与えられる機構であればよい。ファイバに所定
の歪みを与えるために、「歪み量」を直接の制御パラメ
ータとして、所定の歪み量が得られる張力を印加する機
構を用いても良いし、ファイバ心線に固有の弾性特性
(張力−歪み関係)に基づいて所定の歪み量を得るため
に必要な張力を求め、「張力」を直接の制御パラメータ
として必要な張力を印加する機構を用いても良い。
In the present specification, the terms “tension” and “strain” are used substantially interchangeably. That is, applying a predetermined “tension” corresponds to applying a predetermined “strain”. The “tension applying mechanism” in the present invention may be any mechanism that can apply a substantially predetermined strain in the axial direction of the fiber. In order to apply a predetermined strain to the fiber, a mechanism for applying a tension that can obtain a predetermined amount of strain using the “strain amount” as a direct control parameter may be used, or an elastic characteristic (tension) inherent to the fiber core may be used. A mechanism that obtains a tension necessary to obtain a predetermined amount of distortion based on (strain relationship) and applies the necessary tension using “tension” as a direct control parameter may be used.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図1は、本発明の実施形態に係るファイバ
グレーティング作製方法を用いて作製されたファイバグ
レーティングを示し、1はファイバグレーティングの作
製対象対象の光ファイバとしての所定長さの光ファイバ
心線、2はグレーティング21が書き込まれたコア、3
は上記光ファイバ心線1のクラッド、4はこのクラッド
3の外表面に被覆された被覆層、5は上記グレーティン
グ21を書き込むための位相マスクである。上記光ファ
イバ心線1は、図2にも示すように光ファイバ母材から
線引きにより製造されたコア2及びクラッド3からなる
光ファイバ素線1′に対し被覆層4がコーティングされ
たものである。そして、その被覆層4の外側から紫外線
としての紫外レーザ光が位相マスク5を介して照射され
ることにより、光ファイバ心線1のコア2に対しファイ
バ軸方向に周期的な屈折率変調縞(グレーティング)が
書き込まれてファイバグレーティングが作製されるよう
になっている。この多数の屈折率変調縞の間隔がグレー
ティングピッチである。このように被覆層4の外側から
紫外レーザ光を照射することによりグレーティングの書
き込みを有効に行うために、以下に説明するようにコア
2及び被覆層4として特別な構成を採用するのが好まし
い。
FIG. 1 shows a fiber grating manufactured by using the fiber grating manufacturing method according to the embodiment of the present invention, and 1 denotes an optical fiber core having a predetermined length as an optical fiber to be manufactured. 2, the core on which the grating 21 is written, 3
Is a cladding of the optical fiber core 1, 4 is a coating layer covering the outer surface of the cladding 3, and 5 is a phase mask for writing the grating 21. As shown in FIG. 2, the optical fiber core 1 is obtained by coating a coating layer 4 on an optical fiber 1 'comprising a core 2 and a clad 3 manufactured by drawing from an optical fiber preform. . Then, ultraviolet laser light as ultraviolet light is irradiated from outside the coating layer 4 through the phase mask 5, so that the core 2 of the optical fiber core 1 has a periodic refractive index modulation fringe (periodic in the fiber axis direction). (Grating) is written to produce a fiber grating. The interval between these many refractive index modulation fringes is the grating pitch. In order to effectively perform writing of the grating by irradiating the ultraviolet laser light from the outside of the coating layer 4 as described above, it is preferable to adopt a special configuration as the core 2 and the coating layer 4 as described below.

【0035】上記コア2としては、通常仕様の光ファイ
バと同等濃度のGe に加えSn 、或いは、Sn 及びAl
、もしくは、Sn,Al及びBのドーパントを添加し
たものを用いるのが光誘起屈折率変化を定常的に高める
上で好ましい。ここで、通常仕様の光ファイバとは上記
光ファイバ心線1に対し接続される接続対象の光ファイ
バ心線のことであり、このような光ファイバ心線はその
コアに対し比屈折率差が0.9%となる程度の量のGe
がドープされて製造されたものである。そして、上記光
ファイバ心線1のコア2には、上記の通常仕様の光ファ
イバのコアと同量(比屈折率差が0.9%となる程度の
量)のGe に加え、濃度10000ppm以上、好まし
くは濃度10000〜15000ppmのSn 、或い
は、このような濃度のSn 及び濃度1000ppm以下
のAl等を共ドープすればよい。上記のドープは種々の
公知の方法により行えばよく、例えば液浸により行う場
合には、上記Ge やSn の化合物(Sn の場合、例えば
Sn Cl2 ・2H2 O)をメチルアルコールと混合し、
その溶液の中に浸漬すればよい。
As the core 2, Sn, or Sn and Al in addition to Ge having the same concentration as that of the optical fiber of the normal specification.
Alternatively, it is preferable to use a dopant to which Sn, Al and B dopants are added in order to constantly increase the photoinduced refractive index change. Here, the normal specification optical fiber is an optical fiber core to be connected to the optical fiber core 1, and such an optical fiber core has a relative refractive index difference with respect to its core. Ge amount of about 0.9%
Is produced by doping. The core 2 of the optical fiber core 1 is provided with the same amount of Ge as that of the core of the above-mentioned normal specification optical fiber (an amount having a relative refractive index difference of 0.9%) and a concentration of 10,000 ppm or more. Preferably, Sn having a concentration of 10,000 to 15000 ppm, or Sn having such a concentration and Al having a concentration of 1000 ppm or less may be co-doped. The above-mentioned doping may be performed by various known methods. For example, when the doping is performed by liquid immersion, the above Ge or Sn compound (for Sn, for example, SnCl2.2H2O) is mixed with methyl alcohol,
What is necessary is just to immerse in the solution.

【0036】上記被覆層4は上記光ファイバ素線1′の
線引き工程に引き続いてシングルコートにより少なくと
も30μm程度の膜厚になるように形成されたものであ
る。この被覆層4の形成素材は紫外線を透過する特性を
有する紫外線透過型の樹脂が用いられる。この紫外線透
過型の樹脂としては、グレーティング21の書き込みの
ために照射される紫外線の特定波長帯(例えば240n
m〜270nmの波長帯)を少なくとも透過させるもの
であればよく、特に好ましくは上記特定波長帯の紫外線
を殆ど吸収せずに透過させる一方、上記特定波長帯より
も短い波長または長い波長の紫外線を吸収して硬化反応
を生じさせるものを用いればよい。つまり、同じ樹脂で
はあるが波長によって紫外線吸収特性が異なり、上記特
定波長帯では紫外線透過型である一方、上記特定波長帯
よりも短い波長域または長い波長域では紫外線硬化型で
あるような樹脂により上記被覆層4を形成するのが最も
好ましい。このような樹脂としては、ウレタン系アクリ
レートもしくはエポキシ系アクリレートに対し例えば2
40nmよりも短い波長域または270nmよりも長い
波長域の紫外線を受けて硬化反応を開始・促進させるよ
うな光開始剤(フォトイニシエータ)を配合したものを
用いればよい。
The coating layer 4 is formed so as to have a thickness of at least about 30 μm by a single coating after the step of drawing the optical fiber 1 ′. As a material for forming the coating layer 4, an ultraviolet transmitting resin having a property of transmitting ultraviolet light is used. As the ultraviolet transmission type resin, a specific wavelength band (for example, 240 n
m-270 nm), and it is particularly preferable to transmit the ultraviolet light of the above specific wavelength band without substantially absorbing it, and to transmit the ultraviolet light of a shorter or longer wavelength than the above specific wavelength band. What absorbs and causes a hardening reaction may be used. In other words, although the same resin has different ultraviolet absorption characteristics depending on the wavelength, it is an ultraviolet ray transmitting type in the above specific wavelength band, and is an ultraviolet curing type resin in a wavelength range shorter or longer than the above specific wavelength band. Most preferably, the coating layer 4 is formed. As such a resin, for example, 2 to urethane acrylate or epoxy acrylate is used.
What used may be a compound containing a photoinitiator (photoinitiator) that initiates and accelerates the curing reaction by receiving ultraviolet rays in a wavelength range shorter than 40 nm or a wavelength range longer than 270 nm.

【0037】また、このような被覆層4により被覆され
た光ファイバ心線1に対し紫外線照射前に特にコア2に
対し水素充填を行うのが光誘起屈折率変化を高める上で
好ましい。水素充填を行う場合には上記光ファイバ心線
1を水素が充填された密閉容器内に入れ、室温状態でほ
ぼ20MPaの圧力下で約2週間放置すればよい。
It is preferable to fill the core 2 with hydrogen before irradiating the optical fiber core 1 covered with the coating layer 4 with ultraviolet rays, in particular, in order to increase the photo-induced refractive index change. In the case of filling with hydrogen, the optical fiber core wire 1 may be placed in a sealed container filled with hydrogen and left at room temperature under a pressure of about 20 MPa for about 2 weeks.

【0038】次に、上記の光ファイバ心線1を用いて波
長特性のシフト制御を行うことによりファイバグレーテ
ィングを作製するためのファイバグレーティング作製装
置について図3に基づいて説明する。なお、紫外線照射
によるグレーティング21の書き込み自体は周知の種々
の方法を採用して行えばよく、上記の図3は例えば位相
マスク法により行う場合を例にとって示したものであ
る。
Next, a fiber grating manufacturing apparatus for manufacturing a fiber grating by performing shift control of the wavelength characteristic using the above-described optical fiber core 1 will be described with reference to FIG. The writing of the grating 21 by ultraviolet irradiation may be performed by using various well-known methods. FIG. 3 shows an example in which the writing is performed by, for example, a phase mask method.

【0039】すなわち、上記ファイバグレーティング作
製装置は、上記光ファイバ心線1の側方直前に格子状の
位相マスク5を配設し、この位相マスク5に対しNd−
YAGレーザ源6から例えばその4倍波(4ω)である
266nmのコヒーレント紫外レーザ光をシリンドリカ
ルレンズ系7により集光した状態で照射するようになっ
ている。これにより、上記紫外レーザ光が位相マスク5
及び被覆層4を透過し、上記コア2に対し上記位相マス
ク5の格子ピッチに対応したグレーティングピッチの部
分の屈折率が増大されてグレーティング21が書き込ま
れることになる。なお、図3中8は紫外レーザ光を拡大
して平行ビーム化するビームエキスパンダー、9は上記
の平行ビーム化された紫外レーザ光のパワーが均一の部
分を切り出す微小幅のスリット、10は上記光ファイバ
心線1のファイバ軸方向(一点鎖線の矢印参照)に移動
可能とされた可動式反射ミラーである。以上の位相マス
ク5、Nd−YAGレーザ源6、シリンドリカルレンズ
系7、ビームエキスパンダー8、スリット9、及び、可
動式反射ミラー10によって紫外線照射系が構成されて
いる。可動式反射ミラー10を移動させることによっ
て、紫外線を掃引照射することができる。また、11は
光スペクトラムアナライザ、12は光アイソレータ、1
3は光カプラであり、作製されたファイバグレーティン
グの波長特性を検査するための装置部分である。
That is, in the fiber grating manufacturing apparatus, a grid-like phase mask 5 is disposed immediately before the side of the optical fiber core wire 1, and the phase mask 5 is Nd−
The YAG laser source 6 irradiates, for example, a 266 nm coherent ultraviolet laser beam, which is a fourth harmonic (4ω) thereof, in a state of being condensed by the cylindrical lens system 7. Thereby, the ultraviolet laser light is applied to the phase mask 5.
Then, the light passes through the coating layer 4, and the refractive index of the portion of the grating pitch corresponding to the grating pitch of the phase mask 5 with respect to the core 2 is increased, so that the grating 21 is written. In FIG. 3, reference numeral 8 denotes a beam expander for enlarging the ultraviolet laser beam into a parallel beam, 9 denotes a slit having a minute width for cutting out a portion where the power of the above-mentioned parallel laser beam is uniform, and 10 denotes the light beam. This is a movable reflection mirror that can be moved in the fiber axis direction of the fiber core wire 1 (see the dashed line arrow). The above-described phase mask 5, Nd-YAG laser source 6, cylindrical lens system 7, beam expander 8, slit 9, and movable reflection mirror 10 constitute an ultraviolet irradiation system. By moving the movable reflection mirror 10, it is possible to irradiate the ultraviolet ray by sweeping. 11 is an optical spectrum analyzer, 12 is an optical isolator, 1
Reference numeral 3 denotes an optical coupler, which is a device for inspecting the wavelength characteristics of the manufactured fiber grating.

【0040】以上の装置構成を前提として本実施形態で
は上記光ファイバ心線1に対しファイバ軸方向の張力を
印加する張力印加機構30が付加されている。この張力
印加機構30は、その詳細を図4に示すように、光ファ
イバ心線1の紫外線照射領域を囲むようにして配設され
たフレーム31と、このフレーム31から上記光ファイ
バ心線1のファイバ軸方向両側にそれぞれ突出された一
対のアーム部材32,33と、各アーム部材32,33
の先端に支持された一対の固定手段としての巻胴34,
35と、ファイバ軸方向一側(図4の右側)の巻胴35
を回転駆動するモータ36(図5参照)とを備えたもの
である。
On the premise of the above-described apparatus configuration, in this embodiment, a tension applying mechanism 30 for applying a tension in the fiber axial direction to the optical fiber core 1 is added. As shown in FIG. 4 in detail, the tension applying mechanism 30 includes a frame 31 disposed so as to surround an ultraviolet irradiation area of the optical fiber core 1, and a fiber axis of the optical fiber core 1 from the frame 31. A pair of arm members 32, 33 protruding from both sides in the direction, respectively;
The winding drum 34 as a pair of fixing means supported at the tip of
And a winding drum 35 on one side (the right side in FIG. 4) in the fiber axial direction.
And a motor 36 (see FIG. 5) for rotationally driving the motor.

【0041】上記フレーム31は、少なくとも光ファイ
バ心線1の側方部分(図4の上方部分)に紫外レーザ光
が通過し得る開口部311を有し、上記一対のアーム部
材32,33を保持し得るものであればその形状等につ
いての制約はない。上記各アーム部材32,33は、L
字状に形成され、一端が上記フレーム31に固定される
一方、他端に上記巻胴34,35が連結されている。上
記各巻胴34,35は巻胴本体を構成するマンドレル3
41,351と、それぞれの両側に配設された一対の鍔
部342,352とから構成されている。ファイバ軸方
向一側(図4の右側)の巻胴34がアーム部材33に対
しファイバ軸方向に直交する方向に配置された軸Yの回
りに回転可能に連結される一方、ファイバ軸方向他側
(図4の左側)の巻胴34がアーム部材32に対し相対
回転しないように固定されている。また、上記モータ3
6はパルスモータにより構成され、その出力軸が上記マ
ンドレル351に対し直結もしくは連結部材を介して接
続されている。上記モータ36は図示省略のコントロー
ラからの制御信号を受けて設定回転量だけ上記マンドレ
ル351を強制回転させるようになっている。
The frame 31 has an opening 311 at at least a side portion (upper portion in FIG. 4) of the optical fiber core 1 through which an ultraviolet laser beam can pass, and holds the pair of arm members 32 and 33. There is no restriction on the shape or the like as long as it can be performed. Each of the arm members 32 and 33 is L
One end is fixed to the frame 31, and the other end is connected to the winding drums 34 and 35. Each of the winding drums 34 and 35 is a mandrel 3 that constitutes a winding drum main body.
41, 351 and a pair of flanges 342, 352 disposed on both sides of each. A winding drum 34 on one side in the fiber axial direction (right side in FIG. 4) is rotatably connected to the arm member 33 around an axis Y arranged in a direction orthogonal to the fiber axial direction, while the other side in the fiber axial direction. The winding drum 34 (on the left side in FIG. 4) is fixed so as not to rotate relative to the arm member 32. In addition, the motor 3
Reference numeral 6 denotes a pulse motor, the output shaft of which is directly connected to the mandrel 351 or connected via a connecting member. The motor 36 receives a control signal from a controller (not shown) and forcibly rotates the mandrel 351 by a set rotation amount.

【0042】次に、上記ファイバグレーティング作製装
置を用いてファイバグレーティングを作製する方法につ
いて説明する。
Next, a method for manufacturing a fiber grating using the above-described fiber grating manufacturing apparatus will be described.

【0043】ファイバグレーティングを作製するには、
張力印加工程と、照射工程と、張力解放工程と、スクリ
ーニング工程とを順に行う。すなわち、張力印加工程と
して、まず、グレーティング21の書き込み予定領域を
挟んだ両側位置の光ファイバ心線1を巻胴34,35の
マンドレル341,351の外周面に対し互いに重なら
ないように二重もしくは三重(図5参照)に巻き付けて
光ファイバ心線1を一直線状に延ばした状態にセットす
る。これにより、上記各巻胴34,35のマンドレル3
41,351の外周面と光ファイバ心線1の外表面との
間の摩擦抵抗によって光ファイバ心線1が上記各マンド
レル341,351の外周面に対しファイバ軸方向に相
対移動しないように固定する。次に、モータ36を作動
せてマンドレル351を設定回転量だけ強制回転させ、
この状態を保持させる。これにより、一対のマンドレル
341,351の間の光ファイバ心線1は上記マンドレ
ル351の強制回転量に対応する周長だけファイバ軸方
向に強制的に延ばされて、つまり、張力が印加されてコ
ア2に引張側の弾性歪み(伸び歪み)が生じた状態とな
り、この状態で次の照射工程が行われる。
To fabricate a fiber grating,
The tension applying step, the irradiation step, the tension releasing step, and the screening step are sequentially performed. That is, as the tension applying step, first, the optical fiber core wires 1 on both sides of the writing area of the grating 21 are doubled or overlapped so as not to overlap with the outer peripheral surfaces of the mandrels 341 and 351 of the winding drums 34 and 35. The optical fiber core wire 1 is set in a state where it is wound around three times (see FIG. 5) and the optical fiber core wire 1 is linearly extended. Thereby, the mandrel 3 of each of the winding drums 34 and 35 is formed.
The optical fiber core 1 is fixed so as not to move relative to the outer peripheral surface of each of the mandrels 341 and 351 in the fiber axial direction due to frictional resistance between the outer peripheral surface of the optical fiber 41 and the outer surface of the optical fiber core 1. . Next, the motor 36 is operated to forcibly rotate the mandrel 351 by the set rotation amount.
This state is maintained. Thereby, the optical fiber core wire 1 between the pair of mandrels 341 and 351 is forcibly extended in the fiber axis direction by a circumferential length corresponding to the forcible rotation amount of the mandrel 351, that is, tension is applied. The core 2 is in a state in which elastic strain (elongation strain) on the tensile side is generated, and the next irradiation step is performed in this state.

【0044】上記照射工程として、まず、上記位相マス
ク5が上記光ファイバ心線1のグレーティング21の書
き込み予定領域に対しセットされ、この位相マスク5の
ファイバ軸方向の一端側から他端側までの範囲にわたり
紫外線照射系からの紫外レーザ光が上記位相マスク5を
介して光ファイバ心線1に対し照射される。上記のファ
イバ軸方向範囲における紫外レーザ光の照射位置の変更
は反射ミラー10のファイバ軸方向に対する移動により
行われる。そして、この紫外レーザ光の照射により上記
の伸び歪みが生じた状態のコア2に対し上記位相格子5
の格子ピッチに対応したグレーティングピッチのグレー
ティング21が書き込まれることになる。
In the irradiation step, first, the phase mask 5 is set on the writing area of the grating 21 of the optical fiber core 1 and the phase mask 5 is moved from one end to the other end in the fiber axis direction of the phase mask 5. Ultraviolet laser light from an ultraviolet irradiation system is applied to the optical fiber core 1 through the phase mask 5 over the range. The change of the irradiation position of the ultraviolet laser light in the fiber axial direction range is performed by moving the reflection mirror 10 in the fiber axial direction. Then, the phase grating 5 is applied to the core 2 in a state where the above-described elongation strain is generated by the irradiation of the ultraviolet laser light.
Will be written with a grating pitch corresponding to the lattice pitch of

【0045】この照射工程によりグレーティング21の
書き込みが行われた後、張力解放工程が行われ、この張
力解放工程において、上記モータ36が上記の設定回転
量だけ逆回転作動されて光ファイバ心線1が張力印加前
の元の状態に復元されて無負荷状態になる。これによ
り、上記のコア2に生じていた伸び歪みが元の状態に復
元、つまり収縮され、この収縮に伴い上記の書き込まれ
たグレーティング21のグレーティングピッチが狭めら
れることになる。このため、グレーティング21の波長
特性が上記のグレーティングピッチの狭くなった分だけ
短波長側にシフトされる。
After the writing of the grating 21 is performed in this irradiation step, a tension releasing step is performed. In the tension releasing step, the motor 36 is rotated reversely by the above-mentioned set amount of rotation, and the optical fiber core 1 is rotated. Is restored to the original state before the application of the tension, and the state becomes a no-load state. As a result, the elongation strain generated in the core 2 is restored to the original state, that is, contracted, and the contraction of the grating causes the grating pitch of the written grating 21 to be narrowed. For this reason, the wavelength characteristic of the grating 21 is shifted to the shorter wavelength side by the narrowing of the grating pitch.

【0046】以上でファイバグレーティングの作製自体
は終了するが、本実施形態では、引き続いてスクリーニ
ング工程が行われる。すなわち、このスクリーニング工
程においては、張力印加機構30のモータ36を作動さ
せることによりファイバグレーティングに対しファイバ
軸方向に一定の伸び歪みを所定時間与え、機械強度特性
についてのスクリーニング試験を実施する。そして、欠
陥のあるファイバグレーティングを製品から排除し、欠
陥のないファイバグレーティングを製品とするようにす
る。これにより、ファイバグレーティングの作製におい
て、波長特性をシフト制御したグレーティング21の形
成と、このようなグレーティング21が形成されたファ
イバグレーティングのスクリーニングとの双方が、同じ
作製装置において一連の工程により行うことができる。
従って、本ファイバグレーティング作製装置及び作製方
法によりファイバグレーティングの大量生産に好適なも
のが提供されることになる。
Although the fabrication of the fiber grating itself is completed as described above, in the present embodiment, a screening step is subsequently performed. That is, in this screening step, a constant elongation strain is applied to the fiber grating in the fiber axis direction for a predetermined time by operating the motor 36 of the tension applying mechanism 30, and a screening test for mechanical strength characteristics is performed. Then, the defective fiber grating is eliminated from the product, and the fiber grating without the defect is used as the product. As a result, in the production of the fiber grating, both the formation of the grating 21 whose wavelength characteristics are shift-controlled and the screening of the fiber grating on which such a grating 21 is formed can be performed by a series of steps in the same production apparatus. it can.
Therefore, the present fiber grating manufacturing apparatus and method provide a material suitable for mass production of fiber gratings.

【0047】上記の張力印加工程、照射工程及び張力解
放工程による波長特性の短波長側へのシフト制御におい
ては、グレーティング21を書き込む対象として被覆層
4が形成された光ファイバ心線1を用いているため、張
力印加工程で印加する張力として被覆層4の除去された
光ファイバ素線1′を対象とする場合と比べて大幅に高
い値にすることができる。このため、上記照射工程を高
張力が印加された状態、すなわち、コア2に大きな伸び
歪みが生じた状態で行うことができ、その分、張力解放
工程によるコア2の収縮量、つまりグレーティングピッ
チを狭くし得る度合いを大きくすることができる。従っ
て、張力解放工程後のファイバグレーティングの波長特
性の短波長側へのシフト量を極めて大きなものにするこ
とができ、短波長側へのシフト制御を極めて広い波長範
囲にわたり行うことができるようになる。
In the shift control of the wavelength characteristics to the shorter wavelength side by the above-described tension applying step, irradiation step and tension releasing step, the optical fiber core 1 on which the coating layer 4 is formed is used as a target for writing the grating 21. Therefore, the tension applied in the tension applying step can be set to a value significantly higher than the case where the optical fiber 1 ′ from which the coating layer 4 is removed is targeted. For this reason, the irradiation step can be performed in a state where a high tension is applied, that is, in a state where a large elongation strain is generated in the core 2, and accordingly, the contraction amount of the core 2 due to the tension release step, that is, the grating pitch is reduced. The degree of narrowing can be increased. Therefore, the shift amount of the wavelength characteristic of the fiber grating to the short wavelength side after the tension releasing step can be made extremely large, and the shift control to the short wavelength side can be performed over an extremely wide wavelength range. .

【0048】なお、実際の波長特性のシフト制御(波長
制御)においては、印加張力と短波長側への波長特性の
シフト量との関係を予め試験により求めておき、この関
係に基づいてシフト制御する波長のシフト量に対応した
印加張力を設定し、この印加張力が光ファイバ心線1に
発生するようにモータ36の設定回転数を定めればよ
い。
In the actual wavelength characteristic shift control (wavelength control), the relationship between the applied tension and the shift amount of the wavelength characteristic to the shorter wavelength side is determined in advance by a test, and the shift control is performed based on this relationship. It is sufficient to set an applied tension corresponding to the shift amount of the wavelength to be performed, and determine the set rotation speed of the motor 36 so that the applied tension is generated in the optical fiber 1.

【0049】また、以上のファイバグレーティング作製
方法において、被覆層4の上からの紫外レーザ光の照射
によるグレーティング21の書き込みをより確実なもの
とするために、紫外レーザ光の照射を以下のようにして
もよい。
In the above-described fiber grating manufacturing method, in order to more reliably write the grating 21 by irradiating the ultraviolet laser light from above the coating layer 4, the ultraviolet laser light irradiation is performed as follows. You may.

【0050】すなわち、上記紫外レーザ光の照射を、そ
の照射エネルギー密度が1.5kJ/cm2程度になる
ように行う。これにより、被覆層4の外側から紫外レー
ザ光の照射を行う場合に、その被覆層4がほぼ30μm
以上というかなり厚肉の膜厚を有していても、その被覆
層4を透過してコア2に対し高屈折率変調を生じさせて
高反射率のブラッググレーティング21を書き込みし得
るようになる。
That is, the irradiation with the ultraviolet laser light is performed so that the irradiation energy density becomes about 1.5 kJ / cm 2 . Thereby, when the ultraviolet laser light is irradiated from the outside of the coating layer 4, the coating layer 4 has a thickness of approximately 30 μm.
Even when the core 2 has a considerably thick film thickness as described above, high refractive index modulation is generated on the core 2 through the coating layer 4 so that the Bragg grating 21 with high reflectivity can be written.

【0051】加えて、図6に示すように書き込み対象の
光ファイバ心線1をシリンドリカルレンズ系7により集
光される紫外レーザ光のビームパターンBPに対し特定
の位置に位置付け、この状態で紫外レーザ光の照射を行
うようにする。上記ビームパターンBPはシリンドリカ
ルレンズ系7に入射した平行ビームが焦点Fに向かうよ
うに集光されたものであり、このビームパターンBPに
対し上記光ファイバ心線1の全体が上記ビームパターン
BPの内部に位置し、かつ、その光ファイバ心線1の被
覆層4の外周面が上記ビームパターンBPの外縁に内接
するように上記光ファイバ心線1を位置付ける。なお、
このような位置関係を満足すれば、上記光ファイバ心線
1の配設位置は図6に実線で示すように焦点Fの前側で
あると、同図に一点鎖線で示すように焦点Fの後側であ
るとを問わない。一例を示すと、焦点距離L1が100
mmの場合に、外径200μmの光ファイバ心線1を焦
点Fからほぼ2mmの距離L2だけ離れた光軸上に配設
すればよい。光ファイバ心線1の全体を上記ビームパタ
ーンBPの内部に位置付けることにより、上記の被覆層
4の全体に対し均一な照射エネルギー密度で紫外レーザ
光を照射することができるようになる。その上に、上記
光ファイバ心線1を焦点F側に対しより近づけた位置に
配設した場合に生じ易い被覆層4の局部的なダメージ
(強度劣化)発生等を防止し、かつ、このような強度劣
化の発生を防止し得る範囲で最も照射エネルギー密度が
高くなる位置において上記光ファイバ心線1に対する照
射を行うことができ、グレーティングの書き込みに要す
る時間の短縮化を図ることができる。 <他の実施形態>なお、本発明は上記実施形態に限定さ
れるものではなく、その他種々の実施形態を包含するも
のである。すなわち、上記実施形態では、張力印加機構
における張力の印加を一方の巻胴35をアーム部材33
に対し回転可能に支持し、その巻胴35をモータ36に
より強制回転させることにより行っているが、これに限
らず、両巻胴34,35をアーム部材32,33に対し
共に回転しないように固定し、一方のアーム部材33の
一端部331を図4に一点鎖線により示すようにフレー
ム31に対しファイバ軸方向に移動可能に案内・支持さ
せ、このアーム部材33を例えばラック及びピニオン等
の伝達機構とモータの組み合わせ、又は、流体圧シリン
ダ等のアクチュエータによって図4の右側に強制移動さ
せるように装置を構成することにより光ファイバ心線1
に対し張力を印加させるようにしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 6, the optical fiber 1 to be written is positioned at a specific position with respect to the beam pattern BP of the ultraviolet laser light focused by the cylindrical lens system 7, and in this state, the ultraviolet laser Light irradiation is performed. The beam pattern BP is obtained by converging a parallel beam incident on the cylindrical lens system 7 so as to be directed to the focal point F, and the entire optical fiber core 1 is located inside the beam pattern BP with respect to the beam pattern BP. And the optical fiber core 1 is positioned such that the outer peripheral surface of the coating layer 4 of the optical fiber core 1 is inscribed in the outer edge of the beam pattern BP. In addition,
If such a positional relationship is satisfied, the arrangement position of the optical fiber core wire 1 is located in front of the focal point F as shown by a solid line in FIG. It does not matter if it is the side. For example, when the focal length L1 is 100
mm, the optical fiber core wire 1 having an outer diameter of 200 μm may be disposed on the optical axis at a distance L2 of about 2 mm from the focal point F. By positioning the entire optical fiber core 1 inside the beam pattern BP, it becomes possible to irradiate the entire coating layer 4 with an ultraviolet laser beam at a uniform irradiation energy density. Furthermore, it is possible to prevent local damage (deterioration in strength) of the coating layer 4 which is likely to occur when the optical fiber core wire 1 is disposed at a position closer to the focal point F side. Irradiation to the optical fiber core wire 1 can be performed at a position where the irradiation energy density is the highest within a range where the occurrence of excessive strength deterioration can be prevented, and the time required for writing the grating can be reduced. <Other Embodiments> Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various other embodiments. That is, in the above-described embodiment, the tension application by the tension application mechanism is performed by using one of the winding drums 35 as the arm member 33.
, And the winding drum 35 is forcibly rotated by a motor 36. However, the present invention is not limited to this, and both the winding drums 34, 35 are not rotated with respect to the arm members 32, 33. The one end 331 of one of the arm members 33 is guided and supported so as to be movable in the fiber axis direction with respect to the frame 31 as shown by a chain line in FIG. The optical fiber core 1 is constructed by configuring the device to be forcibly moved to the right side in FIG. 4 by a combination of a mechanism and a motor or an actuator such as a hydraulic cylinder.
May be applied with tension.

【0052】本発明のファイバーグレーティングの作製
方法は、短周期グレーティングおよび長周期グレーティ
ングのいずれの作製にも好適に適用される。短周期グレ
ーティングは約1μm以下のピッチを有し、長周期グレ
ーティングは数百μm程度のピッチを有するグレーティ
ングである。
The method for producing a fiber grating of the present invention is suitably applied to the production of both a short-period grating and a long-period grating. The short-period grating has a pitch of about 1 μm or less, and the long-period grating has a pitch of about several hundred μm.

【0053】以下、本発明の実施例を説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

【0054】[0054]

【実施例】(実施例1)本実施例1では、複数の短周期
グレーティングを同一の位相マスクを用いて同一のファ
イバ心線に作製した。
(Embodiment 1) In Embodiment 1, a plurality of short-period gratings were manufactured on the same fiber core using the same phase mask.

【0055】短周期ファイバ作製用のファイバ素線とし
て、GeとSnとを共ドープした石英ガラス系ファイバ
を用いた。このファイバ素線の比屈折率差(Δ)は0.
97%、カットオフ波長(λc)は1.27μm、Sn
濃度は1,500ppmであった。
A silica glass fiber co-doped with Ge and Sn was used as a fiber strand for producing a short-period fiber. The relative refractive index difference (Δ) of this fiber strand is 0.5.
97%, cutoff wavelength (λc) is 1.27 μm, Sn
The concentration was 1,500 ppm.

【0056】上記ファイバ素線の表面をグレーティング
書き込み用の紫外線に対する透過率が高い紫外線透過型
UV硬化樹脂を用いて被覆した。本実施例においては、
波長約240nm〜約270nmの紫外線に対する透過
率が約10%以上の脂肪族系ウレタンアクリレート(光
重合開始剤:2,4,6,−トリメチルベンゾイルジフ
ェニルホスフィンオキサイド)を用いて、厚さ約60μ
mの被覆層(単層)を形成することによって被覆ファイ
バ心線を得た。被覆ファイバ心線の光誘起屈折率変化を
大きくするために、被覆ファイバ心線を約20MPaの
高圧水素ガス中に約2週間放置し、水素充填処理を施し
た。
The surface of the fiber was covered with an ultraviolet-transmissive UV-curable resin having a high transmittance to ultraviolet rays for writing the grating. In this embodiment,
Using an aliphatic urethane acrylate (photopolymerization initiator: 2,4,6, -trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide) having a transmittance of about 10% or more for ultraviolet rays having a wavelength of about 240 nm to about 270 nm, a thickness of about 60 μm
A coated fiber core was obtained by forming a coating layer (monolayer) of m. In order to increase the photo-induced refractive index change of the coated fiber core, the coated fiber core was left in a high-pressure hydrogen gas of about 20 MPa for about two weeks to perform a hydrogen filling treatment.

【0057】上記ファイバ素線及び上記水素充填処理さ
れた被覆ファイバ心線に、位相マスク法を用いてグレー
ティングの書き込みを行った。グレーティングの書き込
みには、図3及び図5に示したファイバグレーティング
作製装置を用いた。ファイバ心線の軸方向に歪み(張
力)を印加しながら、Nd−YAGレーザの4倍波(2
66nm:強度10mW)を掃引照射(約22mm)し
た。なお、反射ピーク波長の反射レベルが同じになるよ
うに、レーザの照射時間を調節した。歪み印加(張力印
加)は、ステッピングモータとウォームギヤを組み合わ
せ、ステッピングモータの回転量(ステップ数)で歪み
量を制御した。
A grating was written on the fiber strand and the coated fiber core filled with hydrogen by using a phase mask method. For writing the grating, the fiber grating manufacturing apparatus shown in FIGS. 3 and 5 was used. While applying strain (tension) in the axial direction of the fiber core, the fourth harmonic (2) of the Nd-YAG laser is applied.
66 nm: intensity of 10 mW) was swept and irradiated (about 22 mm). The laser irradiation time was adjusted so that the reflection level at the reflection peak wavelength was the same. In the distortion application (tension application), a stepping motor and a worm gear were combined, and the amount of distortion was controlled by the rotation amount (the number of steps) of the stepping motor.

【0058】上記ファイバ素線に対して、歪み印加無し
(0ステップ)、歪み0.21%(300ステップ)、
歪み0.35%(500ステップ)、それぞれの状態で
グレーティングを書き込んだ。得られたグレーティング
の反射スペクトルを図7に示す。図7から分かるよう
に、0.21%歪みおよび0.35%歪みで、それぞれ
3.4nmおよび4.4nmの短波長化が確認された。
ファイバ素線の場合、引張強度が弱く、約1%歪みで破
壊してしまうので、張力印加による短波長化の程度は小
さい。
No strain was applied (0 step), strain was 0.21% (300 steps),
A grating was written in each state with a distortion of 0.35% (500 steps). FIG. 7 shows the reflection spectrum of the obtained grating. As can be seen from FIG. 7, shortening of the wavelength by 3.4 nm and 4.4 nm was confirmed at 0.21% strain and 0.35% strain, respectively.
In the case of the fiber strand, the tensile strength is weak and the fiber is broken by about 1% strain, so that the degree of shortening the wavelength by applying the tension is small.

【0059】水素充填被覆ファイバ心線に、20段階の
異なる歪みを印加し、1本のファイバ心線に約5cm間
隔で20個のグレーティングを作製した。20段階の異
なる印加歪みは、隣接するグレーティング間の反射ピー
クの波長差が等間隔となるようにステッピングモータの
回転量を制御し、印加歪みの大きさを調整した。ファイ
バ心線に20段階の異なる歪みを印加した条件(ステッ
ピングモータの回転量(ステップ数)および歪み量)、
得られたグレーティングの反射ピーク波長(歪み印加状
態および歪み解放状態)を表1に示す。
Twenty different strains were applied to the hydrogen-filled coated fiber core, and 20 gratings were produced on one fiber core at intervals of about 5 cm. For the 20 different applied strains, the magnitude of the applied strain was adjusted by controlling the amount of rotation of the stepping motor so that the wavelength difference between the reflection peaks between adjacent gratings was equal. Conditions in which 20 different strains are applied to the fiber core (rotation amount (number of steps) and distortion amount of the stepping motor),
Table 1 shows the reflection peak wavelength (strain applied state and strain released state) of the obtained grating.

【0060】[0060]

【表1】 [Table 1]

【0061】また、連続作製した20個のグレーティン
グを有するファイバグレーティングを水素除去安定化処
理した後の反射スペクトルを図8に示す。水素除去安定
化後においてさらに約1.7nmの短波長化が確認され
た。図8から、20波のグレーティングが、隣接するグ
レーティング間の平均で約0.82nmの波長間隔で形
成されていることが分かる。また、歪み量1.4%にお
いて約17nmの短波長化が確認された。このように、
被覆ファイバは引張強度が高いので、従来の露出ファイ
バ心線(ファイバ素線)の破壊歪み(約1%)を超える
歪み量を印加した状態でグレーティングを書き込むこと
ができる。
FIG. 8 shows the reflection spectrum of a continuously manufactured fiber grating having 20 gratings after the hydrogen removal stabilization treatment. After the stabilization of hydrogen removal, the wavelength was further reduced to about 1.7 nm. From FIG. 8, it can be seen that gratings of 20 waves are formed at an average wavelength interval of about 0.82 nm between adjacent gratings. Further, it was confirmed that the wavelength was shortened by about 17 nm at a distortion amount of 1.4%. in this way,
Since the coated fiber has a high tensile strength, the grating can be written in a state where a strain exceeding the breaking strain (about 1%) of the conventional exposed fiber core (fiber strand) is applied.

【0062】図9に、印加歪み量(ステッピングモータ
の回転量から算出)と反射スペクトルにおける反射ピー
ク波長との関係を示した。図9中の×はグレーティング
書き込み時の歪み印加状態における反射ピーク波長を示
し、○は歪みを解放した状態における反射ピーク波長を
それぞれ示す。図9から明らかなように、いずれの場合
においても、印加歪み量と反射ピークの短波長化の程度
とはほぼ線形関係を有している。歪み印加状態および歪
み解放状態のそれぞれについての、印加歪み量(x)と
反射ピーク波長(y)との関係は下記の式(1)及び
(2)で表される。
FIG. 9 shows the relationship between the applied distortion (calculated from the rotation of the stepping motor) and the reflection peak wavelength in the reflection spectrum. In FIG. 9, x indicates the reflection peak wavelength in the state of applying strain during writing of the grating, and ○ indicates the reflection peak wavelength in the state where the strain is released. As is clear from FIG. 9, in each case, the applied distortion amount and the degree of shortening of the reflection peak have a substantially linear relationship. The relation between the applied strain amount (x) and the reflection peak wavelength (y) in each of the strain applied state and the strain released state is expressed by the following equations (1) and (2).

【0063】 歪み印加状態:y=−2.3177x+1544.1 (1) 歪み解放状態:y=−12.138x+1543.3 (2) また、図10に示すように、歪み印加状態(照射時)の
反射ピーク波長(x)と歪み解放状態の反射ピーク波長
(y)とは、下記の式(3)で表される線形関係にあ
る。
Strain applied state: y = −2.3177x + 1544.1 (1) Strain released state: y = −12.138x + 1543.3 (2) As shown in FIG. 10, in the strain applied state (during irradiation). The reflection peak wavelength (x) and the reflection peak wavelength (y) in the strain released state have a linear relationship represented by the following equation (3).

【0064】 y=5.2302x−6532.4 (3) 従って、上記の関係式から、歪み解放状態において所定
の反射ピーク波長を得るために必要な印加歪み量(印加
歪み状態における反射ピーク波長)を求めることができ
る。さらに、1本のファイバ心線に複数のグレーティン
グを作製する際に、先に形成した特定のグレーティング
(参照グレーティングと称する)の反射ピーク波長のシ
フト量から、実際に印加されている印加歪み量を参照グ
レーティングを作製した際に印加された歪み量に対する
相対値として求めることができる。従って、参照グレー
ティングの反射ピーク波長をモニタすることによって、
より正確に複数のグレーティングの反射ピーク波長の相
対値(波長間隔)を正確に制御することができる。すな
わち、参照グレーティングを歪みセンサとして利用する
ことができる。
Y = 5.2302x−6552.4 (3) Therefore, from the above relational expression, the amount of applied strain necessary to obtain a predetermined reflection peak wavelength in the strain release state (the reflection peak wavelength in the applied strain state) Can be requested. Further, when a plurality of gratings are manufactured on one fiber core, the amount of applied strain actually applied is determined from the amount of shift of the reflection peak wavelength of a specific grating (referred to as a reference grating) formed earlier. It can be obtained as a relative value to the amount of strain applied when the reference grating was manufactured. Therefore, by monitoring the reflection peak wavelength of the reference grating,
The relative values (wavelength intervals) of the reflection peak wavelengths of a plurality of gratings can be controlled more accurately. That is, the reference grating can be used as a strain sensor.

【0065】具体的には、所定の波長間隔だけ反射ピー
ク波長が異なる複数のグレーティングを作製する方法に
おいて、以下のようにして印加歪みを制御することがで
きる。
Specifically, in a method of manufacturing a plurality of gratings having different reflection peak wavelengths at a predetermined wavelength interval, the applied strain can be controlled as follows.

【0066】所定の波長シフトが得られるように予め決
めた第1の歪みを印加しながら第1のグレーティングを
作製する。勿論、第1のグレーティングを作製する際に
歪みを印加しなくてもよい。その後、第2のグレーティ
ングを作製するための第2の歪みを印加する工程におい
て、第1のグレーティングの反射ピーク波長を実際にモ
ニタしながら、印加歪み量を増加する。第1のグレーテ
ィングの反射ピーク波長のシフト量が所定の波長間隔と
なった時点で、印加歪み量を固定し、第2のグレーティ
ングを書き込む。この操作を繰り返すことによって、一
定の班長間隔で隣接する複数のグレーティングを高い精
度で形成することができる。第2のグレーティングより
後のグレーティングの形成工程において歪みセンサとし
て用いる参照グレーティングは、既に形成されているグ
レーティングの内から適宜選択すればよい。作製中のグ
レーティングに印加する張力を正確に測定するために、
近接した位置のグレーティングを参照グレーティングと
して用いることが好ましい。
A first grating is manufactured while applying a predetermined first strain so as to obtain a predetermined wavelength shift. Of course, it is not necessary to apply a strain when producing the first grating. Thereafter, in the step of applying a second strain for producing the second grating, the amount of applied strain is increased while actually monitoring the reflection peak wavelength of the first grating. When the shift amount of the reflection peak wavelength of the first grating reaches a predetermined wavelength interval, the amount of applied strain is fixed, and the second grating is written. By repeating this operation, a plurality of adjacent gratings can be formed with high accuracy at a constant group length interval. A reference grating used as a strain sensor in a grating forming process after the second grating may be appropriately selected from already formed gratings. To accurately measure the tension applied to the grating during fabrication,
It is preferable to use a grating at a close position as a reference grating.

【0067】なお、グレーティング書き込み時に反射ピ
ーク波長をモニタするグレーティングは、これから書き
込むグレーティングと同じ歪みが印加状態であることが
好ましいが、歪み解放状態のグレーティングの反射ピー
ク波長からそのグレーティングについて印加した歪み量
と実際の反射ピーク波長との関係を用いて、これから書
き込むグレーティングに対して印加すべき歪み量を較正
することができる。もちろん、この較正は、グレーティ
ングの書き込み工程中に行う必要は無く、予めファイバ
毎に較正曲線を形成しおいてもよい。
The grating for monitoring the reflection peak wavelength at the time of writing the grating is preferably in the same applied state as the grating to be written from now on, but the amount of distortion applied to the grating is calculated from the reflection peak wavelength of the grating in the strain released state. Using the relationship between and the actual reflection peak wavelength, the amount of strain to be applied to the grating to be written can be calibrated. Of course, this calibration does not need to be performed during the grating writing process, and a calibration curve may be formed in advance for each fiber.

【0068】上述したように、本発明によれば、単一の
マスクを用いて、単一のファイバ心線に、反射ピーク波
長の異なる複数のグレーティングを形成することができ
る。また、先に形成したグレーティングを一種の歪みセ
ンサとして用いることによって、それ以降のグレーティ
ングの形成ために印加する歪み量を正確に制御すること
ができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of gratings having different reflection peak wavelengths can be formed on a single fiber core using a single mask. In addition, by using the previously formed grating as a kind of strain sensor, the amount of strain applied for forming the subsequent grating can be accurately controlled.

【0069】本実施例の短波長グレーティングは、例え
ば、多重光通信において特定の波長の光を取り出すため
のフィルタとして好適に用いられる。なお、上記の実施
例においては、20個のグレーティングの反射ピーク波
長が全て異なる構成を示したが、本発明は上記の構成に
限られず、複数のグレーティングの反射ピーク波長の関
係は任意であってよい。
The short-wavelength grating of this embodiment is suitably used as a filter for extracting light of a specific wavelength in multiplex optical communication, for example. Note that, in the above-described embodiment, the configuration in which the reflection peak wavelengths of the 20 gratings are all different is shown. However, the present invention is not limited to the above configuration, and the relationship between the reflection peak wavelengths of a plurality of gratings is arbitrary. Good.

【0070】(実施例2)本実施例2では、長周期グレ
ーティングを作製する。ファイバ心線としては、実施例
1と同じ水素充填処理を施した被覆ファイバ心線を用い
た。また、グレーティングの作製には、図3および図5
に示したグレーティング作製装置を用いて、実施例1と
同様の方法で行った。但し、位相マスクのピッチは20
0ミクロンとした。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, a long period grating is manufactured. A coated fiber core subjected to the same hydrogen filling treatment as in Example 1 was used as the fiber core. 3 and FIG.
Was performed in the same manner as in Example 1 using the grating manufacturing apparatus shown in FIG. However, the pitch of the phase mask is 20
0 microns.

【0071】ファイバ心線に異なる歪みを印加した条件
(ステッピングモータの回転量(ステップ数)および歪
み量)、得られたグレーティングの透過ピーク波長(歪
み解放状態)を表2に示す。また、得られたファイバグ
レーティングの歪み解放状態における透過スペクトルを
図11に示す。
Table 2 shows the conditions (the amount of rotation (the number of steps) and the amount of distortion of the stepping motor) under which different strains were applied to the fiber core, and the transmission peak wavelength (strain released state) of the obtained grating. FIG. 11 shows a transmission spectrum of the obtained fiber grating in a strain-relaxed state.

【0072】[0072]

【表2】 [Table 2]

【0073】図11から分かるように、測定波長領域
1.2〜1.7μmに7次のクッラドモードとの結合に
よる光まで観測され、それぞれの透過ピーク波長が歪み
印加によって短波長側にシフトしていることが確認され
た。図12に示した、印加歪み量と透過ピーク波長との
関係から、高次の透過光ほど歪みによる短波長側へのシ
フト量が大きいことが分かる。光通信に用いられる1.
58μm付近の光の透過スペクトルを図13に、印加歪
み量と1.58μm付近の透過ピーク波長との関係を図
14に示した。これらの図から分かるように、1.58
μm付近の透過ピーク波長は、歪み量0.42%で約
6.6nmの短波長化している。
As can be seen from FIG. 11, light due to coupling with the seventh-order Cladd mode in the measurement wavelength range of 1.2 to 1.7 μm is observed, and the respective transmission peak wavelengths shift to shorter wavelengths due to the application of strain. It was confirmed that. From the relationship between the amount of applied distortion and the transmission peak wavelength shown in FIG. 12, it can be seen that the higher the transmitted light, the greater the amount of shift to the shorter wavelength side due to distortion. 1. Used for optical communication
FIG. 13 shows the transmission spectrum of light near 58 μm, and FIG. 14 shows the relationship between the amount of applied strain and the transmission peak wavelength near 1.58 μm. As can be seen from these figures, 1.58
The transmission peak wavelength near μm is shortened to about 6.6 nm at a distortion amount of 0.42%.

【0074】上述したように、本発明によれば、同じマ
スクを用いて透過ピーク波長の異なる複数の長周期グレ
ーティングを作製することができる。本発明による長周
期グレーティングは、バンドパスフィルタとして好適に
用いられる。さらに、透過ピーク波長の異なる複数の長
周期グレーティングを1本のファイバ心線に作製するこ
とによって、異なるバンド幅を有するバンドパスフィル
タを作製することができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of long-period gratings having different transmission peak wavelengths can be manufactured using the same mask. The long-period grating according to the present invention is suitably used as a band-pass filter. Furthermore, by forming a plurality of long-period gratings having different transmission peak wavelengths on one fiber core, bandpass filters having different bandwidths can be manufactured.

【0075】[0075]

【発明の効果】本発明のファイバグレーティング作製方
法によれば、従来のグレーティング書き込み後に張力を
印加した状態に保持する張力印加方法では実現し得なか
った波長特性の短波長側へのシフト制御が可能になる。
また、上記短波長側にシフトされたファイバグレーティ
ングの波長特性が安定的に得られることになる。その上
に、上記の従来の張力印加方法と比べ、グレーティング
書き込み後の光ファイバを個別に張力印加状態に保持す
る必要がなく、取扱に優れる上に張力印加により波長制
御されるファイバグレーティングを容易に大量生産する
ことができるようになる。
According to the fiber grating manufacturing method of the present invention, it is possible to control the shift of the wavelength characteristic to the shorter wavelength side, which cannot be realized by the conventional tension applying method in which the tension is applied after writing the grating. become.
Further, the wavelength characteristics of the fiber grating shifted to the short wavelength side can be stably obtained. In addition, compared to the above-mentioned conventional tension applying method, there is no need to individually maintain the optical fiber after the writing of the grating in the tension applied state. It can be mass-produced.

【0076】また、本発明によると、大きさの異なる張
力を印加しながら、紫外線照射することによって、1本
のファイバ心線にピッチの異なる複数のグレーティング
を作製することができる。例えば、位相マスク法を用い
てグレーティングの書き込みを行う場合には、同一の位
相マスクを用いて1本のファイバ心線に、異なるピッチ
のグレーティングを作製することができる。さらに、先
に形成されたグレーティングを含む領域に張力を印加し
ながら後のグレーティングを書き込むようにすると、先
に形成したグレーティングの波長特性(反射特性および
/または透過特性)をモニタすることによって、実際に
ファイバ心線に印加されている張力の大きさを求めるこ
とができるので、これから書き込むグレーティングに必
要な張力を正確に決定することが可能となる。従って、
グレーティングピッチの差の小さな複数のグレーティン
グを高精度で高生産性で作製することができる。
According to the present invention, a plurality of gratings having different pitches can be manufactured on one fiber core by irradiating ultraviolet rays while applying tensions having different magnitudes. For example, when writing a grating using the phase mask method, gratings having different pitches can be manufactured on one fiber core using the same phase mask. Furthermore, if a subsequent grating is written while applying tension to a region including the previously formed grating, the wavelength characteristics (reflection characteristics and / or transmission characteristics) of the previously formed grating can be monitored, and Since the magnitude of the tension applied to the fiber core can be determined at the same time, the tension required for the grating to be written can be accurately determined. Therefore,
A plurality of gratings having a small difference in grating pitch can be manufactured with high accuracy and high productivity.

【0077】また、ファイバグレーティングの作製に用
いる光ファイバとして、被覆層が形成された光ファイバ
心線を用いることにより、印加し得る張力を被覆層なし
の光ファイバ素線を用いる場合に比べ大幅に高くするこ
とができ、これにより、波長特性の短波長側へのシフト
量も大きくすることができ、波長制御を行い得る範囲を
大幅に拡大させることができるようになる。さらに、1
本の光ファイバ心線に複数のグレーティングを書き込む
ことによる歩留まりの低下も抑制される。
Further, by using an optical fiber core having a coating layer as an optical fiber used for fabricating a fiber grating, the tension that can be applied is greatly reduced as compared with the case where an optical fiber without the coating layer is used. Accordingly, the shift amount of the wavelength characteristic to the short wavelength side can be increased, and the range in which the wavelength control can be performed can be greatly expanded. In addition, 1
A decrease in yield due to writing a plurality of gratings on one optical fiber core is also suppressed.

【0078】さらに、作製されたファイバグレーティン
グに対し所定の設定張力を印加することによりグレーテ
ィング書き込み領域についてのスクリーニング試験を行
うというスクリーニング工程を続いて行うようにするこ
とにより、上記波長制御されたグレーティング書き込み
領域についての機械的特性、すなわち、強度や表面傷の
有無等についての検査をもファイバグレーティングの作
製と併せて行うことができるようになり、波長制御を伴
うファイバグレーティングの大量生産システムとして好
適なものとすることができる。
Further, by applying a predetermined set tension to the produced fiber grating to perform a screening test for a writing area of the grating, a screening step is continuously performed. Inspection of the mechanical properties of the region, that is, the strength and the presence or absence of surface flaws, etc. can be performed together with the production of the fiber grating, which is suitable as a mass production system of fiber grating with wavelength control It can be.

【0079】本発明のファイバグレーティング作製方法
によれば、ファイバグレーティングの作製において、紫
外線照射によるグレーティングの書き込みと、そのグレ
ーティングが書き込まれたファイバグレーティングのス
クリーニング試験とが一連の連続した工程により終了す
るため、ファイバグレーティングの大量生産システムと
して好適なものとすることができる。
According to the fiber grating manufacturing method of the present invention, in the manufacturing of the fiber grating, the writing of the grating by irradiating ultraviolet rays and the screening test of the fiber grating on which the grating is written are completed by a series of continuous steps. Thus, the present invention can be suitably used as a mass production system for fiber gratings.

【0080】本発明のファイバグレーティング作製装置
によれば、上述の張力印加工程、照射工程及び張力解放
工程による波長特性を短波長側にシフト制御したファイ
バグレーティングの作製方法を容易かつ確実に実施する
ことができ、上記の如き波長制御を伴うファイバグレー
ティングを容易かつ確実に作製することができる。
According to the fiber grating manufacturing apparatus of the present invention, a method of manufacturing a fiber grating in which the wavelength characteristics of the above-described tension applying step, irradiation step, and tension releasing step are controlled to be shifted to the shorter wavelength side can be easily and reliably implemented. Thus, a fiber grating with wavelength control as described above can be easily and reliably manufactured.

【0081】しかも、そのシフト制御されたファイバグ
レーティングのスクリーニング工程をも同一の作製装置
により容易かつ確実に実施することができる。
Further, the screening process of the shift-controlled fiber grating can be easily and reliably performed by the same manufacturing apparatus.

【0082】また、本発明のファイバグレーティング作
製装置を用いれば、照射工程とスクリーニング工程との
みを行う場合においても、グレーティングの書き込み
と、そのグレーティングが書き込まれたファイバグレー
ティングのスクリーニング試験との双方が同じ作製装置
を用いて行うことができるようになる。
When the fiber grating manufacturing apparatus of the present invention is used, even when only the irradiation step and the screening step are performed, both the writing of the grating and the screening test of the fiber grating on which the grating is written are the same. This can be performed using a manufacturing apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の作製対象の光ファイバ心線とグレーテ
ィングとを示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an optical fiber core wire and a grating to be manufactured according to the present invention.

【図2】図1の光ファイバ心線の横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical fiber ribbon of FIG. 1;

【図3】実施形態に係るファイバグレーティング作製装
置を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a fiber grating manufacturing apparatus according to an embodiment.

【図4】図3の張力印加機構の拡大説明図である。FIG. 4 is an enlarged explanatory view of the tension applying mechanism of FIG. 3;

【図5】図4のA−A線における拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view taken along line AA of FIG. 4;

【図6】光ファイバ心線とシリンドリカルレンズ系との
位置関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between an optical fiber core wire and a cylindrical lens system.

【図7】異なる歪みを印加して得られた複数の短周期グ
レーティングの反射スペクトルである。
FIG. 7 is a reflection spectrum of a plurality of short-period gratings obtained by applying different strains.

【図8】20波の短周期グレーティングを含むファイバ
グレーティングの反射スペクトルである。
FIG. 8 is a reflection spectrum of a fiber grating including a short-period grating of 20 waves.

【図9】グレーティング書き込み時の印加歪み量と得ら
れたファイバグレーティングの反射スペクトル(歪み印
加状態および歪み解放状態)における反射ピーク波長と
の関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a relationship between an applied strain amount at the time of writing a grating and a reflection peak wavelength in a reflection spectrum (in a strain applied state and in a strain released state) of the obtained fiber grating.

【図10】歪み印加状態の反射ピーク波長と歪み解放状
態の反射ピーク波長との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a reflection peak wavelength in a strain applied state and a reflection peak wavelength in a strain released state.

【図11】異なる歪みを印加して得られた複数の長周期
グレーティングの透過スペクトルである。
FIG. 11 is a transmission spectrum of a plurality of long-period gratings obtained by applying different strains.

【図12】グレーティング書き込み時の印加歪み量と得
られたファイバグレーティングの透過スペクトル(歪み
解放状態)における透過ピーク波長との関係を示すグラ
フである。
FIG. 12 is a graph showing a relationship between an applied strain amount at the time of writing a grating and a transmission peak wavelength in a transmission spectrum (strain released state) of the obtained fiber grating.

【図13】異なる歪みを印加して得られた複数の長周期
グレーティングの1.58μm付近のスペクトルであ
る。
FIG. 13 shows spectra around 1.58 μm of a plurality of long-period gratings obtained by applying different strains.

【図14】印加歪み量と1.58μm付近の透過ピーク
波長との関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the amount of applied strain and the transmission peak wavelength near 1.58 μm.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光ファイバ心線(光ファイバ) 2 コア 3 クラッド 4 被覆層 21 グレーティング 30 張力印加機構 34 巻胴(固定手段) 35 巻胴(移動される側の巻胴;固定手段) 36 モータ(移動手段) Y軸 ファイバ軸方向に直交する軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical fiber core wire (optical fiber) 2 Core 3 Cladding 4 Coating layer 21 Grating 30 Tension applying mechanism 34 Winding drum (fixing means) 35 Winding drum (moving drum on the side to be moved; fixing means) 36 Motor (moving means) Y axis Axis orthogonal to fiber axis direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 克昭 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 中井 忠彦 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 須藤 恭秀 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Katsuaki Kondo 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Itami Works (72) Inventor Tadahiko Nakai 4-3-1 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Cable Industries Inside Itami Works (72) Inventor Yasuhide Sudo 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Prefecture Mitsubishi Cable Industries Co., Ltd. Itami Works

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コアおよびクラッドを有するファイバ心
線を用意する工程と、 前記ファイバ心線の第1領域に
第1張力を印加することによって、ファイバ軸方向に第
1引張歪みを生じさせる第1張力印加工程と、 前記第1引張歪みが生じた状態の前記ファイバ心線に紫
外線を照射することによって、ファイバ軸方向に第1の
ピッチを有する第1グレーティングを前記ファイバ心線
の前記第1領域内の前記コアに書き込む第1照射工程
と、 前記第1張力を解放することによって前記コアに書き込
まれた前記第1グレーティングの第1ピッチを短波長側
にシフトする第1張力解放工程と、 を包含するファイバグレーティング作製方法。
A first step of preparing a fiber core having a core and a cladding; and applying a first tension to a first region of the fiber core to generate a first tensile strain in a fiber axial direction. A tension applying step, and irradiating the fiber core wire in a state where the first tensile strain is generated with ultraviolet rays, thereby forming a first grating having a first pitch in a fiber axis direction in the first region of the fiber core wire. A first irradiation step of writing the core in the first, and a first tension releasing step of shifting the first pitch of the first grating written on the core to a shorter wavelength side by releasing the first tension. Includes a fiber grating manufacturing method.
【請求項2】 前記第1照射工程の前に、前記ファイバ
ー心線に他のグレーティングを形成する工程をさらに包
含し、 前記第1張力印加工程は、前記他のグレーティングを含
む前記第1領域に前記第1張力を印加する工程であっ
て、前記他のグレーティングの波長特性を測定する工程
と、前記他のグレーティングの測定された波長特性に基
づいて、前記第1領域に印加されている張力の大きさを
求める工程と、求められた張力の大きさに基づいて前記
第1張力の大きさを決定する工程とを包含する、請求項
1に記載のファイバーグレーティング作製方法。
2. The method according to claim 1, further comprising, before the first irradiation step, a step of forming another grating on the fiber core wire, wherein the first tension applying step includes a step of applying the other tension to the first region including the other grating. The step of applying the first tension, the step of measuring the wavelength characteristic of the other grating, and the step of measuring the wavelength characteristic of the other grating based on the measured wavelength characteristic of the other grating. The fiber grating manufacturing method according to claim 1, further comprising: determining a magnitude; and determining the magnitude of the first tension based on the magnitude of the determined tension.
【請求項3】 前記第1照射工程の後に、 前記ファイバ心線の前記第1領域を包含する第2領域
に、前記第1張力とは異なる第2張力を印加することに
よって、ファイバ軸方向に第2引張歪みを生じさせる第
2張力印加工程と、 前記第2引張歪みが生じた状態の前記ファイバ心線に紫
外線を照射することによって、ファイバ軸方向に第2ピ
ッチを有する第2グレーティングを前記ファイバ心線の
前記第2領域内の前記コアに書き込む第2照射工程と、 前記第2張力を解放することにより前記コアに書き込ま
れた前記第2グレーティングの前記第2ピッチを短波長
側にシフトする第2張力解放工程と、 をさらに包含し、 前記第2張力印加工程は、前記第1グレーティングの波
長特性を測定する工程と、前記第1グレーティングの測
定された波長特性に基づいて、前記第2領域に印加され
ている張力の大きさを求める工程と、求められた張力の
大きさに基づいて前記第2張力の大きさを決定する工程
とを包含し、 前記第2照射工程における前記第2ピッチは、前記第1
照射工程における前記第1のピッチと同じである請求項
1に記載のファイバグレーティング作製方法。
3. After the first irradiating step, by applying a second tension different from the first tension to a second region including the first region of the fiber core in a fiber axial direction. A second tension applying step for generating a second tensile strain, and irradiating the fiber core wire in a state where the second tensile strain is generated with ultraviolet rays, thereby forming a second grating having a second pitch in a fiber axis direction. A second irradiation step of writing to the core in the second region of the fiber core; shifting the second pitch of the second grating written to the core to a shorter wavelength side by releasing the second tension; A second tension releasing step, wherein the second tension applying step includes: measuring a wavelength characteristic of the first grating; and measuring a measured wave of the first grating. A step of determining the magnitude of the tension applied to the second region based on the characteristic; and a step of determining the magnitude of the second tension based on the determined magnitude of the tension. The second pitch in the second irradiation step is the first pitch.
2. The method of manufacturing a fiber grating according to claim 1, wherein the first pitch in the irradiation step is the same as the first pitch.
【請求項4】 前記ファイバ心線として、前記クラッド
を覆う紫外線透過型樹脂からなる被覆層を更に有するフ
ァイバ心線を用いることを特徴とする請求項1から3の
いずれかに記載のファイバグレーティング作製方法。
4. The fiber grating fabrication according to claim 1, wherein a fiber core further comprising a coating layer made of an ultraviolet transmitting resin covering the clad is used as the fiber core. Method.
【請求項5】 前記第1張力解放工程の後に、 前記ファイバ心線に対し、設定張力を印加することによ
りグレーティング書き込み領域についてのスクリーニン
グ試験を行うスクリーニング工程をさらに包含する請求
項1に記載のファイバグレーティング作製方法。
5. The fiber according to claim 1, further comprising, after the first tension releasing step, a screening step of performing a screening test on a grating writing area by applying a set tension to the fiber core. Grating fabrication method.
【請求項6】 ファイバグレーティング作製対象である
ファイバ心線に対し、ファイバ軸方向に所定のグレーテ
ィングピッチのグレーティングが上記ファイバ心線のコ
アに書き込まれるように紫外線を照射する紫外線照射系
と、 この紫外線照射系により紫外線が照射される領域のファ
イバ心線に対しファイバ軸方向の引張歪みが生じるよう
張力を一時的に印加する張力印加機構と、 を備えているファイバグレーティング作製装置。
6. An ultraviolet irradiation system for irradiating an ultraviolet ray to a fiber core to be manufactured, so that a grating having a predetermined grating pitch is written on a core of the fiber core in a fiber axis direction. A fiber grating manufacturing apparatus, comprising: a tension applying mechanism for temporarily applying a tension so that a tensile strain in a fiber axial direction is generated in a fiber core in an area irradiated with ultraviolet rays by an irradiation system.
【請求項7】 前記張力印加機構は、 前記紫外線照射系により紫外線が照射される領域を挟ん
でファイバ軸方向に互いに離れた両側位置のファイバ心
線をそれぞれ固定する一対の固定手段と、 前記一対の固定手段の内、少なくとも一方を他方に対し
ファイバ軸方向に強制的に進退移動させる移動手段と、 を備えている請求項6に記載のファイバグレーティング
作製装置。
7. The tension applying mechanism comprises: a pair of fixing means for fixing fiber core wires at both positions separated from each other in a fiber axis direction with a region irradiated with ultraviolet light by the ultraviolet irradiation system; The fiber grating manufacturing apparatus according to claim 6, further comprising: moving means for forcibly moving at least one of the fixing means with respect to the other in the fiber axis direction.
【請求項8】前記1対の固定手段のそれぞれは、前記フ
ァイバ心線をファイバ軸方向に直交する軸の回りに巻き
付けることにより前記ファイバ心線との間の摩擦抵抗に
基づいて前記ファイバ心線を固定する巻胴を有し、か
つ、前記移動手段により移動される側の巻胴がファイバ
軸方向の同一位置において前記直交する軸の回りに回転
可能に支持され、 前記移動手段は、前記移動される側の巻胴を上記ファイ
バ心線が巻き付けられた状態で設定回転量だけ強制回転
させるモータにより構成されている、 請求項7に記載のファイバグレーティング作製装置。
8. The fiber core according to claim 1, wherein each of the pair of fixing means winds the fiber core around an axis orthogonal to a fiber axis direction, based on frictional resistance between the fiber core and the fiber core. And a winding drum that is moved by the moving means is rotatably supported around the orthogonal axis at the same position in the fiber axis direction, and the moving means The fiber grating manufacturing apparatus according to claim 7, further comprising a motor that forcibly rotates a winding drum on a side to be rotated by a set rotation amount in a state where the fiber core is wound.
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