JP2000206345A - 光ファイバ回折格子を有する光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回折格子での光学特性を悪化させることな
く、回折格子が形成された光ファイバ部分を基材に対し
て確実に固定することが可能な光ファイバ回折格子を有
する光学装置を提供すること。 【解決手段】 光ファイバ１の基材２に固定される部分
は、クラッド部３の周囲に設けられた樹脂製被覆層６が
所定長さにわたって除去されて、クラッド部３が露出し
ている露出部分１ａが形成されている。クラッド部３が
露出している露出部分１ａには、第１金属保護層７が設
けられている。基材２の両端部には、光ファイバ１を固
定する固定部として、所定高さを有する凸部８が形成さ
れている。凸部８は、略Ｖ字状の溝部１０が形成された
上面部９を有している。上面部９に形成された溝部１０
に、第１金属保護層７が設けられた光ファイバ部分が載
置されることになる。溝部１０にはその表面に、高延性
を有した金属材料、例えば、銅あるいは金からなる第２
金属保護層１１が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバのコア
部の屈折率を光軸に沿って周期的に変化させた回折格子
が形成されている光ファイバ回折格子を有する光学装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ回折格子は、入射光に対して
特定の反射波長の光を出射することができるため、波長
の異なる光信号を１本の光ファイバを介して多重伝送す
る分割多重伝送波長分割多重伝送方式の光通信システム
等における重要な光部品として注目されている。

【０００３】光ファイバ回折格子では、一般に、クラッ
ド部の周囲に設けられ樹脂からなる被覆層を軸方向の所
定長さにわたって除去し、クラッド部を露出させた状態
で紫外線を照射することにより、露出したクラッド部の
内側に位置するコア部の光軸方向に沿った所定領域に回
折格子を形成している。このように構成した光ファイバ
回折格子は、使用温度範囲では光ファイバが正の熱膨張
係数を有しているため、周囲温度が変化すると、光ファ
イバが伸縮して、光ファイバに応力が印加されることに
なる。したがって、光弾性効果により、光ファイバガラ
ス部の屈折率が変化するため、回折格子によるブラッグ
波長が変化することになる。このため、回折格子が形成
された光ファイバを負の熱膨張係数を有する基材に、固
定することで、ブラッグ波長がほぼ温度に依存しなくな
るようにし、上述した光ファイバ回折格子における温度
変化に対する反射波長の不安定性に関する問題を解決し
た構造のものが提案されている。（特開平１０−９６８
２７号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らの調査研究
の結果、樹脂系接着剤は、高湿環境下では接着剤中の樹
脂成分が水分を吸収し、膨潤してしまう。この樹脂成分
の膨潤が光ファイバに伝わることにより、光ファイバに
変位を与えてしまい、その結果所望の光学特性を得るこ
とができない可能性があることが判明した。樹脂系接着
剤の代わりにガラスハンダを用いると、上述した膨潤の
問題はないが、ガラスハンダの溶融温度が４００℃以上
と高温のため、この熱が光ファイバの回折格子部分に伝
わり、回折格子の光学特性を悪化させる可能性が考えら
れる。

【０００５】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、回折格子での光学特性を悪化させることなく、回折
格子が形成された光ファイバ部分を基材に対して確実に
固定することが可能な光ファイバ回折格子を有する光学
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光を導波させる主要部であるコア部と、コア部の周
囲に設けられコア部の屈折率より小さい屈折率を有する
クラッド部と、クラッド部の周囲に設けられ樹脂からな
る被覆層とを有しており、軸方向の所定長さにわたっ
て、少なくともコア部の光軸方向に沿った所定領域に回
折格子が形成された光ファイバと、光ファイバの使用温
度範囲で負の熱膨張係数を有する基板とを備え、基材の
温度変化に伴う伸縮によってコア部の光軸方向に生じる
変位を光ファイバに印加するようにした光ファイバ回折
格子を有する光学装置であって、基板には、回折格子が
形成された光ファイバ部分の両側部を挟持することによ
り、光ファイバを固定するクランプ部が設けられられる
とともに、光ファイバは、クランプ部により挟持される
部分の被覆層が除去されており、被覆層が除去された部
分のクラッド部とクランプ部との間に、被覆層より大き
いヤング係数を有する部材からなる保護層を介在させた
ことを特徴としている。

【０００７】請求項１に記載の光ファイバ回折格子を有
する光学装置によれば、クランプ部により光ファイバを
挟持して、光ファイバに対して側圧を与えることによ
り、クランプ部と光ファイバとの間の摩擦を大きくし
て、光ファイバを基板に固定している。従って、上述し
た樹脂系接着剤あるいはガラスハンダ等による固定のよ
うに、回折格子の光学特性を悪化させることなく、回折
格子が形成された光ファイバ部分を基材に対して確実に
固定することが可能となる。また、クランプ部により挟
持される部分の被覆層が除去され、被覆層が除去された
部分のクラッド部とクランプ部との間に、被覆層より大
きいヤング係数を有する部材からなる保護層を介在させ
ているので、光ファイバを機械的なクランプ機構により
基材に固定する場合に、基材の熱変位を効率的に光ファ
イバ（回折格子）に伝えることができる。更に、保護層
を介して光ファイバを挟持することになるので、光ファ
イバと基材とが直接接触することはなく、クランプ部か
らの側圧により光ファイバ（クラッド部）に傷が付くこ
とを防止できる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、保護層は、被覆
層が除去された部分のクラッド部の外周に形成されてい
ることを特徴としている。この場合には、保護層の形成
が簡易且つ容易に実現することができる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、保護層が、クランプ部の光ファイバを
挟持する面に、クランプ部により光ファイバを挟持した
際に塑性変形を起こすように、高延性を有した金属材料
により形成されていることを特徴としている。この場合
には、クランプ部の光ファイバを挟持する面には、クラ
ンプ部により光ファイバを挟持した際に塑性変形を起こ
すように、高延性を有した金属材料から成る保護層が形
成されているので、クランプ時に保護層を形成する金属
材料が容易に塑性変形し、光ファイバとの接触部が点接
触とならずに、面接触となる。従って、クランプ部の表
面粗さによる側圧不足あるいは基材の硬さを吸収して、
クランプ部からの側圧が集中することなく安定して光フ
ァイバを挟持することが可能となる。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一項に記載の発明において、クランプ部の光フ
ァイバを挟持する面には、略Ｖ字状の溝部が形成されて
いることを特徴としている。この場合には、効率的に光
ファイバに側圧を発生させることができるとともに、光
ファイバの位置決めが容易に行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１２】図１〜図５は、本発明にかかる第１の実施
形態の光ファイバ回折格子を有する光学装置を示してい
る。

【００１３】図１において、光ファイバ１が負の熱膨張
係数を有する基材２に固定されている。光ファイバ１に
は、光ファイバ１の光軸方向に沿って光ファイバ１のク
ラッド部３及びコア部４の屈折率が変化する回折格子部
５が所定領域形成されている。基材２は、例えば、Ｌｉ
Ｏ２−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶化ガラスにＢａＯを
添加したものであって、（−８３〜−９４）Ｅ−７／Ｋ
の熱膨張係数を有するものを使用している。ＢａＯを添
加するのは、基材２の熱膨張係数を調整するためであ
る。これにより、光ファイバ１の使用温度範囲にわたっ
て、温度変化に対するブラッグ波長の安定性を確保する
ことが可能となる。

【００１４】光ファイバ１の基材２に固定される部分
は、クラッド部３の周囲に設けられた樹脂製被覆層６が
所定長さにわたって除去されて、クラッド部３が露出し
ている露出部分１ａが形成されている。クラッド部３が
露出している露出部分１ａには、第１金属保護層７が設
けられている。第１金属保護層７は、樹脂製被覆層６よ
りヤング係数の大きい金、銅、アルミ等を蒸着や無電解
メッキすることで、露出部分１ａの外周にコーティング
されている。また、材料としては、樹脂製被覆層６より
ヤング係数の大きいものであればよく、例えばカーボン
等の材料をコーティングしてもよい。第１金属保護層７
の厚さは、２００Å〜数十ミクロン程度とされている。

【００１５】基材２の両端部には、光ファイバ１を固定
する固定部として、所定高さを有する凸部８が形成され
ている。凸部８は、略Ｖ字状の溝部１０が形成された上
面部９を有している。上面部９に形成された溝部１０
に、第１金属保護層７が設けられた光ファイバ部分が載
置されることになる。溝部１０にはその表面に、高延性
を有した金属材料、例えば、銅あるいは金からなる第２
金属保護層１１が形成されている。第２金属保護層１１
は、溝部１０に銅あるいは金といった金属材料を蒸着又
はメッキすることにより形成される。また、第２金属保
護層１１の形成は、銅あるいは金といった金属材料の薄
膜を貼り付けることにより行ってもよい。

【００１６】光ファイバ１を基材２に固定するための上
側固定ブロック１２及び下側固定ブロック１３が設けら
れている。上側固定ブロック１２と下側固定ブロック１
３とは、ステンレス等の金属材料により形成されてい
る。上側固定ブロック１２と下側固定ブロック１３に用
いられる材料としては、低熱膨張係数を有する材料の方
が好ましい。上側固定ブロック１２と下側固定ブロック
１３とは、基材２及び光ファイバ１（第１金属保護層７
が設けられた光ファイバ部分）を挟持した状態でボルト
１４により結合される。上側固定ブロック１２及び下側
固定ブロック１３は、凸部８とともに、請求項におけ
る、クランプ部を構成している。

【００１７】上側固定ブロック１２は、押圧部１２ａ
と、押圧部１２ａの両側に設けられる脚部１２ｂとで構
成されている。押圧部１２ａは、上側固定ブロック１２
と下側固定ブロック１３との結合状態において、光ファ
イバ１（第１金属保護層７が設けられた光ファイバ部
分）に対して、基材２の方向（下側固定ブロック１３の
方向）に側圧を与える押圧面１２ｃを有している。脚部
１２ｂには、ボルト１４が挿入される挿入孔１２ｄが形
成されている。

【００１８】押圧面１２ｃには、樹脂製被覆層６よりヤ
ング係数が大きく、且つ、高延性を有した金属材料、例
えば、銅あるいは金からなる第２金属保護層１１が形成
されている。第２金属保護層１１は、押圧面１２ｃに銅
あるいは金といった金属材料を蒸着又はメッキすること
により形成される。また、第２金属保護層１１の形成
は、銅あるいは金といった金属材料の薄膜を貼り付ける
ことにより行ってもよい。第２金属保護層１１を形成す
るに際しては、金属材料を蒸着する手法より、金属材料
の薄膜を貼り付ける手法の方が保護層１１の厚さを確保
し易く、好ましい。例えば、金属材料の薄膜を貼り付け
る手法を用いれば、溝部１０及び上側固定ブロック１２
の押圧部１２ａに設けられる第２金属保護層１１の厚さ
として、１００ミクロン程度のものが容易に確保するこ
とができる。

【００１９】第１金属保護層７及び第２金属保護層１１
が、請求項における、保護層を構成している。

【００２０】下側固定ブロック１３は、押圧部１３ａ
と、押圧部１３ａの両側に設けられる脚部１３ｂとで構
成されている。押圧部１３ａは、上側固定ブロック１２
と下側固定ブロック１３との結合状態において、基材２
に対して、上側固定ブロック１２の方向に側圧を与える
押圧面１３ｃを有している。下側固定ブロック１３によ
り基材２に対して与えられた側圧が、光ファイバ１（第
１金属保護層７が設けられた光ファイバ部分）に対し
て、上側固定ブロック１２の方向の側圧として作用す
る。脚部には、ボルト１４が螺合するネジ部が形成され
たネジ付き孔１３ｄが形成されている。

【００２１】上側固定ブロック１２及び下側固定ブロッ
ク１３の押圧部１２ａ、１３ａの光ファイバ１の径方向
でみた長さは、基材２（凸部８）の光ファイバ１の径方
向での長さと同等である。これにより、上側固定ブロッ
ク１２及び下側固定ブロック１３の脚部１２ｂ、１３ｂ
は、上側固定ブロック１２と下側固定ブロック１３との
結合状態において、基材２の光ファイバ１の径方向での
がたつきを抑制する。

【００２２】光ファイバ１の基材２（凸部８）への固定
は、光ファイバ１は、回折格子部５の中心波長をモニタ
ーしながら回折格子部５に所定の張力が与えられた状態
で、上側固定ブロック１２と下側固定ブロック１３とを
ボルト１４により結合することにより行われる。光ファ
イバ１を固定する際には、基材２と光ファイバ１の回折
格子部５は所定の温度に加熱している。このようにして
光ファイバ１を固定することにより、光ファイバ１の使
用温度範囲において、基材２の熱変位が光ファイバ１に
適切に伝えられるとこになり、回折格子部５での温度変
化に対するブラッグ波長の安定性を保つことが可能とな
る。

【００２３】以上のように、本実施形態によれば、凸部
８の上面に形成された溝部１０と上側固定ブロック１２
の押圧部１２ａとにより光ファイバ１（第１金属保護層
７が設けられた光ファイバ部分）を挟持して、光ファイ
バ１に対して側圧を与えることにより、溝部１０と光フ
ァイバ１との間及び押圧部１２ａと光ファイバ１との間
の摩擦を大きくして、光ファイバ１を基材２に固定して
いる。従って、樹脂系接着剤あるいはガラスハンダ等に
よる固定のように、回折格子部５の光学特性を悪化させ
ることなく、回折格子部５が形成された光ファイバ部分
を基材２に対して確実に固定することが可能となる。

【００２４】また、上側固定ブロック１２及び下側固定
ブロック１３により挟持される部分の樹脂製被覆層６が
除去されて、クラッド部が露出している露出部分と上側
固定ブロック１２及び下側固定ブロック１３との間に、
樹脂製被覆層６よりヤング係数の大きい材料からなる第
１金属保護層７及び第２金属保護層１１が介在している
ので、光ファイバ１を機械的なクランプ機構により基材
２に固定する場合に、基材２の熱変位を効率的に光ファ
イバ１（回折格子部５）に伝えることができる。

【００２５】更に、第１金属保護層７及び第２金属保護
層１１を介して光ファイバ１を挟持することになるの
で、クラッド部３と溝部１０（凸部８）とが、あるい
は、クラッド部３と押圧部１２ａ（上側固定ブロック１
２）とが直接接触することはなく、溝部１０及び押圧部
１２ａからの側圧によりクラッド部３に傷が付くことを
防止できる。

【００２６】更に、第１金属保護層７は、被覆層６が除
去された部分のクラッド部の外周にコーティングされる
ことにより形成されているので、第１金属保護層７を簡
易且つ容易に形成することができる。

【００２７】更に、溝部１０及び押圧部１２ａの押圧面
１２ｃには、光ファイバ１を挟持した際に塑性変形を起
こすように、高延性を有した金属材料から成る第２金属
保護層１１が形成されているので、クランプ時に第２金
属保護層１１を形成する金属材料が容易に塑性変形し、
光ファイバ１との接触部が点接触とならずに、面接触と
なる。従って、溝部１０及び押圧部１２ａの押圧面１２
ｃの表面粗さによる側圧不足あるいは基材２（凸部８）
の硬さを吸収して、溝部１０及び押圧部１２ａからの側
圧が集中することなく安定して光ファイバ１を挟持する
ことが可能となる。

【００２８】塑性変形を起こすという観点では、溝部１
０及び押圧部１２ａの押圧面１２ｃに樹脂からなる保護
層を設けることも考えられる。しかしながら、保護層を
樹脂にて構成した場合には、一般的に金属よりヤング係
数が小さくなるため、基材２の温度変化に伴う伸縮よっ
て生じる変位を、光ファイバ１に対して有効に印加する
ことが困難となるおそれがある。また、高湿環境下にて
樹脂が水分を吸収して膨潤し、この膨潤が光ファイバに
伝わることにより、光ファイバに変位を与えてしまい、
その結果所望の光学特性を得ることができないおそれも
ある。従って、本実施形態においては、金属材料にて保
護層を構成している。

【００２９】更に、光ファイバ１を挟持する面である凸
部８の上面部９には、略Ｖ字状の溝部１０が形成されて
いるので、効率的に光ファイバ１に側圧を発生させるこ
とができるとともに、光ファイバ１固定時の光ファイバ
１の位置決めを容易に行うことが可能となる。

【００３０】本実施形態は、 光ファイバ１の基材２に固定される部分に、クラッ
ド部３の周囲に設けられた樹脂製被覆層６が所定長さに
わたって除去し、クラッド部３が露出している露出部分
１ａに第１金属保護層７を設ける。 光ファイバ１を固定するためのクランプ部を構成す
る上側固定ブロック１２の押圧部及び、同じくクランプ
部を構成する凸部８の溝部１０に金属材料からなる第２
金属保護層１１を設ける。の２つの構成を有している
が、必ずしも上述したの２点を有する必要はなく、
又はの少なくともいずれか一方の構成を有していれ
ばよい。

【００３１】また、第１金属保護層７を設けるに際して
は、クラッド部３の周囲に設けられた樹脂製被覆層６が
所定長さにわたって除去し、クラッド部３が露出してい
る露出部分１ａに樹脂製被覆層６よりヤング係数が大き
い材料をコーティングするようにしてもよいし、光ファ
イバ１を製造する際に、予めクラッド部３の外周に樹脂
製被覆層６よりヤング係数が大きい材料をコーティング
しておき、その後樹脂製被覆層６を形成するようにして
もよい。予めクラッド部３の外周に樹脂製被覆層６より
ヤング係数が大きい材料をコーティングしておけば、樹
脂製被覆層６を除去することにより、ヤング係数が大き
い材料による保護層が現れるので、より容易に保護層を
設けることが可能となる。

【００３２】本実施形態においては、クラッド部３及び
コア部４に回折格子部５を形成しているが、少なくとも
コア部４に回折格子部５を形成しておけばよい。また、
回折格子部５を形成するに際して、クラッド部３の周囲
に設けられた樹脂製被覆層６が所定長さにわたって除去
し、除去した後に、クラッド部３が露出している露出部
分１ａに対して回折格子部５を形成してもよい。この場
合、光ファイバ１の基材２に固定される部分も含めて、
同時に被覆層６を除去することも可能である。回折格子
部５形成のための被覆層６除去と光ファイバ１の基材２
に固定される部分の被覆層６除去が一度に行えるので、
製造工程を複雑にすることがない。回折格子部５は、ゲ
ルマニウム元素が所定割合添加された石英系光ファイバ
１のコア部４に対して紫外線を照射することによっても
形成でき、紫外線の照射は、公知のホログラフィック法
や位相格子法等により行われる。

【００３３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、回折格子での光学特性を悪化させることなく、
回折格子が形成された光ファイバ部分を基材に対して確
実に固定することができる光ファイバ回折格子を有する
光学装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光ファイバ回折格子を有する光
学装置の実施形態を示す正面図である。

【図２】本発明にかかる光ファイバ回折格子を有する光
学装置の実施形態を示す側面図である。

【図３】本発明にかかる光ファイバ回折格子を有する光
学装置の実施形態を示す分解正面図である。

【図４】本発明にかかる光ファイバ回折格子を有する光
学装置の実施形態を示す分解側面図である。

【図５】本発明にかかる光ファイバ回折格子を有する光
学装置の実施形態を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１…光ファイバ、１ａ…露出部分、２…基材、３…クラ
ッド部、４…コア部、５…回折格子部、６…樹脂製被覆
層、７…第１金属保護層、８…凸部、９…上面部、１０
…溝部、１１…第２金属保護層、１２…上側固定ブロッ
ク、１２ａ…押圧部、１２ｃ…押圧面、１３…下側固定
ブロック、１３ａ…押圧部、１３ｃ…押圧面、１４…ボ
ルト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を導波させる主要部であるコア部と、
   前記コア部の周囲に設けられ前記コア部の屈折率より小
   さい屈折率を有するクラッド部と、前記クラッド部の周
   囲に設けられ樹脂からなる被覆層とを有しており、軸方
   向の所定長さにわたって、少なくとも前記コア部の光軸
   方向に沿った所定領域に回折格子が形成された光ファイ
   バと、 前記光ファイバの使用温度範囲で負の熱膨張係数を有す
   る基板とを備え、 前記基材の温度変化に伴う伸縮によって前記コア部の光
   軸方向に生じる変位を前記光ファイバに印加するように
   した光ファイバ回折格子を有する光学装置であって、 前記基板には、前記回折格子が形成された光ファイバ部
   分の両側部を挟持することにより、前記光ファイバを固
   定するクランプ部が設けられられるとともに、 前記光ファイバは、前記クランプ部により挟持される部
   分の前記被覆層が除去されており、 前記被覆層が除去された部分の前記クラッド部とクラン
   プ部との間に、前記被覆層より大きいヤング係数を有す
   る部材からなる保護層を介在させたことを特徴とする光
   ファイバ回折格子を有する光学装置。
2. 【請求項２】 前記保護層は、前記被覆層が除去された
   部分の前記クラッド部の外周に形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の光ファイバ回折格子を有する
   光学装置。
3. 【請求項３】 前記保護層は、前記クランプ部の前記光
   ファイバを挟持する面に、前記クランプ部により前記光
   ファイバを挟持した際に塑性変形を起こすように、高延
   性を有した金属材料により形成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の光ファイバ回折格子を有する光学
   装置。
4. 【請求項４】 前記クランプ部の前記光ファイバを挟持
   する面には、略Ｖ字状の溝部が形成されていることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ファイ
   バ回折格子を有する光学装置。