JP2001033628A - ブラッグ格子の波長を安定化させ同調させるデバイス - Google Patents
ブラッグ格子の波長を安定化させ同調させるデバイスInfo
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/02195—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating
- G02B6/022—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for tuning the grating using mechanical stress, e.g. tuning by compression or elongation, special geometrical shapes such as "dog-bone" or taper
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02076—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings
- G02B6/02171—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes
- G02B6/02176—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations
- G02B6/0218—Refractive index modulation gratings, e.g. Bragg gratings characterised by means for compensating environmentally induced changes due to temperature fluctuations using mounting means, e.g. by using a combination of materials having different thermal expansion coefficients
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ブラッグ格子を利用するデバイスを提供す
る。 【解決手段】 本発明は、ブラッグ格子（１１２）が内
部で光刻設された光ファイバ（１１０）を含むデバイス
に関し、このデバイスは、光刻設されたブラッグ格子
（１１２）を含んでいるファイバの部分が、ブラッグ格
子（１１２）の波長に対する温度の影響を補償するよう
になっている能動素子またはそのスタック（１００）に
固定されていることを特徴とする。
る。 【解決手段】 本発明は、ブラッグ格子（１１２）が内
部で光刻設された光ファイバ（１１０）を含むデバイス
に関し、このデバイスは、光刻設されたブラッグ格子
（１１２）を含んでいるファイバの部分が、ブラッグ格
子（１１２）の波長に対する温度の影響を補償するよう
になっている能動素子またはそのスタック（１００）に
固定されていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はブラッグ格子を利用
するデバイスの分野に関する。
するデバイスの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ブラッグ格子を使用することが一
般的になっている。この格子は反射または透過に用いら
れ、レーザーやデマルチプレクサや色散乱補償装置、セ
ンサーなどの多くの光機能体に含まれている。
般的になっている。この格子は反射または透過に用いら
れ、レーザーやデマルチプレクサや色散乱補償装置、セ
ンサーなどの多くの光機能体に含まれている。
【０００３】ある種の応用分野、特に密波長分割マルチ
プレクシング（ＤＷＤＭ）の分野で使用されるようにな
ったために、この回折格子の特徴に関してある種の要件
が顕れるようになった。
プレクシング（ＤＷＤＭ）の分野で使用されるようにな
ったために、この回折格子の特徴に関してある種の要件
が顕れるようになった。
【０００４】ブラッグ格子の波長を安定化させる必要性
が当業者にとって非常に急速に明瞭となった。
が当業者にとって非常に急速に明瞭となった。
【０００５】従来のブラッグ格子の波長は温度によって
大幅に異なる。
大幅に異なる。
【０００６】温度に対するブラッグ格子の依存性は一般
的には１００℃で１．１ｎｍに等しい。場合によって
は、この依存性がブラッグ格子の動作を妨害しかねな
い。この格子を、一般的には−４０℃から＋８０℃とい
う広い温度範囲にわたって動作することを要求される市
販の光伝送システムに埋め込む際にこの依存性が障害と
なる。
的には１００℃で１．１ｎｍに等しい。場合によって
は、この依存性がブラッグ格子の動作を妨害しかねな
い。この格子を、一般的には−４０℃から＋８０℃とい
う広い温度範囲にわたって動作することを要求される市
販の光伝送システムに埋め込む際にこの依存性が障害と
なる。
【０００７】例えば、ＷＤＷＭを用いると、光信号チャ
ネル同士間の間隔は０．８ｎｍまたは０．４ｎｍにまで
減少させることができる。
ネル同士間の間隔は０．８ｎｍまたは０．４ｎｍにまで
減少させることができる。
【０００８】これが、光ファイバが波長という点で高度
に正確でなければならず、また、外部条件に対して非常
に安定でなければならない理由である。
に正確でなければならず、また、外部条件に対して非常
に安定でなければならない理由である。
【０００９】色散乱補償装置は、性能を維持するために
外部環境にかかわらず比較的一定である中心波長を有す
る必要もある、いわゆる「さえずり」ブラッグ格子を用
いている。
外部環境にかかわらず比較的一定である中心波長を有す
る必要もある、いわゆる「さえずり」ブラッグ格子を用
いている。
【００１０】ブラッグ格子は、圧力センサーや機械式応
力センサーにも組み込むことができる。
力センサーにも組み込むことができる。
【００１１】これらの様々な拘束によって、ブラッグ格
子が温度に対して反応しないことを保証する必要があ
る。すなわち、その温度依存性を減少させる必要があ
る。
子が温度に対して反応しないことを保証する必要があ
る。すなわち、その温度依存性を減少させる必要があ
る。
【００１２】温度依存性は、特にゲルマニウムをドープ
されたシリカ製のファイバの場合には、そのファイバの
熱膨張係数と熱・光係数の双方に原因がある。
されたシリカ製のファイバの場合には、そのファイバの
熱膨張係数と熱・光係数の双方に原因がある。
【００１３】様々な方法を用いてこの依存性を減少させ
ることができる。
ることができる。
【００１４】第１の方法では、ブラッグ格子を空調され
たエンクロージャ中におくことによってまたはそれをペ
ルチエ効果素子に固着させることによってファイバの温
度を制御する。これらの技法は格子を一定温度に保つ効
果がある。
たエンクロージャ中におくことによってまたはそれをペ
ルチエ効果素子に固着させることによってファイバの温
度を制御する。これらの技法は格子を一定温度に保つ効
果がある。
【００１５】第２の方法では、受動デバイスを用いる。
【００１６】ブラッグ波長のドリフトを受動的に安定化
させる方法では、機械膨脹差または膨張係数が負である
材料を含む構成を持つ。
させる方法では、機械膨脹差または膨張係数が負である
材料を含む構成を持つ。
【００１７】図１に示す原理に基づいて動作する既知の
補償システム（フロイリー（Ｖ．Ｆｌｅｕｒｙ）の「光
ファイバ内に光刻設されたブラッグ格子の温度安定化」
リル科学技術大学（Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｌｌ
ｅ）のレーザー光学科のコース報告に述べる、いわゆる
「テーブルトップ」デバイス）は、互いに異なった熱膨
張係数を持つ２つの材料、すなわち長さＲの材料Ｍ
１（α１）製の棒と材料Ｍ１にネジ止めされた材料Ｍ２
（α２）製の２つのブラケットとを備える。ここで、α
２≧α１であり、αｉ＞０である。
補償システム（フロイリー（Ｖ．Ｆｌｅｕｒｙ）の「光
ファイバ内に光刻設されたブラッグ格子の温度安定化」
リル科学技術大学（Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｌｉｌｌ
ｅ）のレーザー光学科のコース報告に述べる、いわゆる
「テーブルトップ」デバイス）は、互いに異なった熱膨
張係数を持つ２つの材料、すなわち長さＲの材料Ｍ
１（α１）製の棒と材料Ｍ１にネジ止めされた材料Ｍ２
（α２）製の２つのブラケットとを備える。ここで、α
２≧α１であり、αｉ＞０である。
【００１８】除去された後、光ファイバ１０は、各Ｍ２
ブラケットのあるポイントに固定され、これによって、
ブラッグ格子１２がこれらの間の距離Ｌの中間に来るよ
うにする。このように固定される際に、ブラッグ格子に
初期牽引を印加して、その波長を小分量ΔλＢだけずら
す。張力を印加されていないときの格子の波長がλＢ ｉ
＝１５５０ｎｍであるとすると、牽引がΔλＢ＝＋１ｎ
ｍに等しい場合、ΔＬ／Ｌは約０．０８％に等しい。
ブラケットのあるポイントに固定され、これによって、
ブラッグ格子１２がこれらの間の距離Ｌの中間に来るよ
うにする。このように固定される際に、ブラッグ格子に
初期牽引を印加して、その波長を小分量ΔλＢだけずら
す。張力を印加されていないときの格子の波長がλＢ ｉ
＝１５５０ｎｍであるとすると、牽引がΔλＢ＝＋１ｎ
ｍに等しい場合、ΔＬ／Ｌは約０．０８％に等しい。
【００１９】図２に別の既知のデバイス（リーブラン
（Ｊ． Ｒｉｏｕｂｌａｎｃ）らの論文「ブラッグ格子
の同調済み波長の温度によるドリフトを安定化させるた
めの受動システムの最適化」ＪＮＯＧ９６、論文番号８
５に述べる「ハーフテーブルトップ」）の線図を示す。
これも同じような結果をもたらし得る。
（Ｊ． Ｒｉｏｕｂｌａｎｃ）らの論文「ブラッグ格子
の同調済み波長の温度によるドリフトを安定化させるた
めの受動システムの最適化」ＪＮＯＧ９６、論文番号８
５に述べる「ハーフテーブルトップ」）の線図を示す。
これも同じような結果をもたらし得る。
【００２０】図３に、ピタッシ（Ｓ． Ｐｉｔａｓｓ
ｉ）らの論文「様々な包装用溶液を用いた狭帯域透過フ
ィルタの温度的感度と機械的感度」イタリア、シルティ
Ｓ．ｐ．Ａケーブル／光技術（Ｓｉｒｔｉ Ｓ．ｐ．
Ａ Ｃａｂｌｅｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ）に述べる「バイメタル片」タイプの
さらに別の既知のデバイスを示す。このタイプのサポー
トは、同じ長さＬと同じ厚さｓを持つが、互いに異なっ
た熱膨張係数α１＜α２を持った金属製の２つの棒を含
んでいる。これらの棒は一緒に固定されて１つのサポー
トを形成している。ファイバは膨張量の少ない方の材料
の両端に固着されている。波長を少しずらす初期牽引を
ブラッグ格子に印加する。温度が上昇すると、小さい膨
張係数を持つ方の材料Ｍ１（α１）と同じ側に凹面側が
ある状態で、金属片が一緒に湾曲する。したがって、Ｌ
だけ隔たって配設されている２つのポイントであって、
また、ファイバがそこで材料に固定されている２つのポ
イントが互いに接近する。このように、格子に印加され
る初期引き伸ばしが減少し、これによって、格子のブラ
ッグ波長λＢが減少する。
ｉ）らの論文「様々な包装用溶液を用いた狭帯域透過フ
ィルタの温度的感度と機械的感度」イタリア、シルティ
Ｓ．ｐ．Ａケーブル／光技術（Ｓｉｒｔｉ Ｓ．ｐ．
Ａ Ｃａｂｌｅｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｉｅｓ）に述べる「バイメタル片」タイプの
さらに別の既知のデバイスを示す。このタイプのサポー
トは、同じ長さＬと同じ厚さｓを持つが、互いに異なっ
た熱膨張係数α１＜α２を持った金属製の２つの棒を含
んでいる。これらの棒は一緒に固定されて１つのサポー
トを形成している。ファイバは膨張量の少ない方の材料
の両端に固着されている。波長を少しずらす初期牽引を
ブラッグ格子に印加する。温度が上昇すると、小さい膨
張係数を持つ方の材料Ｍ１（α１）と同じ側に凹面側が
ある状態で、金属片が一緒に湾曲する。したがって、Ｌ
だけ隔たって配設されている２つのポイントであって、
また、ファイバがそこで材料に固定されている２つのポ
イントが互いに接近する。このように、格子に印加され
る初期引き伸ばしが減少し、これによって、格子のブラ
ッグ波長λＢが減少する。
【００２１】別の既知の方法では、（図４に示すよう
に）液晶ポリマ製のチューブのブラッグ格子を固定す
る。この技法は単純であり、数十ミリメートル長の格子
にも適用可能である。負の熱膨張係数を持つポリマにフ
ァイバを固定することによって温度依存性を減少できる
ことが知られている。この論題については、イワシマ
（Ｔ．Ｉｗａｓｈｉｍａ）らの論文「液晶ポリマを用い
たファイバブラッグ格子のための温度補償技法」電磁高
額レターオンライン、Ｎｏ．１９９７０２８９およびグ
ラスベルク・ショット＆ゲン（Ｊｅｎａ ＥＲ Ｇｌａ
ｓｗｅｒｋ ＳＣＨＯＴＴ ＆ Ｇｅｎ）の論文「ゼノ
デュア（Ｚｅｎｏｄｕｒ）：その特性を合計すると、固
有ガラスセラミック」を参照されたい。この技法は、光
ファイバ内に光刻設された（photo-inscribed）ブラッ
グ格子に対して用いられてきた。温度と共に変化する波
長の分量が低下している。
に）液晶ポリマ製のチューブのブラッグ格子を固定す
る。この技法は単純であり、数十ミリメートル長の格子
にも適用可能である。負の熱膨張係数を持つポリマにフ
ァイバを固定することによって温度依存性を減少できる
ことが知られている。この論題については、イワシマ
（Ｔ．Ｉｗａｓｈｉｍａ）らの論文「液晶ポリマを用い
たファイバブラッグ格子のための温度補償技法」電磁高
額レターオンライン、Ｎｏ．１９９７０２８９およびグ
ラスベルク・ショット＆ゲン（Ｊｅｎａ ＥＲ Ｇｌａ
ｓｗｅｒｋ ＳＣＨＯＴＴ ＆ Ｇｅｎ）の論文「ゼノ
デュア（Ｚｅｎｏｄｕｒ）：その特性を合計すると、固
有ガラスセラミック」を参照されたい。この技法は、光
ファイバ内に光刻設された（photo-inscribed）ブラッ
グ格子に対して用いられてきた。温度と共に変化する波
長の分量が低下している。
【００２２】それでもなお、ブラッグ格子の波長を安定
化させる既知のデバイスでは完全な満足は得られない。
化させる既知のデバイスでは完全な満足は得られない。
【００２３】ブラッグ格子に対して一定温度を維持する
目的で能動デバイスを用いることに基づく技法では、高
レベルのエネルギ消費が必要であり、したがって装置も
かさばる。
目的で能動デバイスを用いることに基づく技法では、高
レベルのエネルギ消費が必要であり、したがって装置も
かさばる。
【００２４】受動デバイスを利用する技法もまた様々な
欠点を持っている。
欠点を持っている。
【００２５】図１と図２に示すテーブルトップデバイス
とハーフテーブルトップデバイスでは、デバイスがかな
り長くなる。ブラッグ格子の両端が固定される材料によ
って、デバイスの全長がある程度（テーブルトップデバ
イスの場合は約２倍に）増加する。加えて、２つの材料
（Ｍ１とＭ２）を一緒に接合するのは、それらの膨張係
数が互いに異なるので非常にきわどい作業となりかねな
い。
とハーフテーブルトップデバイスでは、デバイスがかな
り長くなる。ブラッグ格子の両端が固定される材料によ
って、デバイスの全長がある程度（テーブルトップデバ
イスの場合は約２倍に）増加する。加えて、２つの材料
（Ｍ１とＭ２）を一緒に接合するのは、それらの膨張係
数が互いに異なるので非常にきわどい作業となりかねな
い。
【００２６】図３に示す「バイメタル片」デバイスも上
述と同様の欠点を持っている。こられの２つの材料は膨
張係数が互いに異なっている。したがって、＋４０〜＋
８０℃の温度範囲にわたって良好な接着性を保証するの
は困難である。
述と同様の欠点を持っている。こられの２つの材料は膨
張係数が互いに異なっている。したがって、＋４０〜＋
８０℃の温度範囲にわたって良好な接着性を保証するの
は困難である。
【００２７】図４に示すような結晶ポリマチューブを用
いるデバイスは、現在まで、温度依存性をたかだか１０
分の１、一般的には０．１３ｎｍ／１００℃までにしか
減少していない。
いるデバイスは、現在まで、温度依存性をたかだか１０
分の１、一般的には０．１３ｎｍ／１００℃までにしか
減少していない。
【００２８】ある応用分野では、ブラッグ格子の波長を
同調できるようにするのが望ましいことが分かってい
る。
同調できるようにするのが望ましいことが分かってい
る。
【００２９】ＤＷＤＭシステムでは、小さいスペクトル
範囲（一般的にはナノメートル台）にわたってブラッグ
格子の波長を同調させることが可能であることがしばし
ば必要である。光信号チャネル同士間の間隔が０．８ｎ
ｍから０．４ｎｍほどに小さくなり得る波長のマルチプ
レクスまたはデマルチプレクス動作を実行する場合、様
々な格子のブラッグ波長を同調させて、光チャネルを欠
落させたり挿入したりできるようにすることが重要であ
る。この論題に関しては、ケテル（Ｌｉｏｎｅｌ Ｑｕ
ｅｔｅｌ）らの論文「プログラマブルファイバ格子に基
づいた波長デマルチプレクサ」ＯＦＣ‘９６テクニカル
ダイジェスト、１２０〜１２１ページを参照されたい。
同調目的で必要とされるスペクトル範囲は、ブラッグ波
長の変位に対応し、また、２つの光チャネル間にあっ
て、その波長の直上と直下の波長（例えば、これらのチ
ャネルが０．８ｎｍ離隔している場合は０．４ｎｍ）に
まで延長する光チャネルに対応する。
範囲（一般的にはナノメートル台）にわたってブラッグ
格子の波長を同調させることが可能であることがしばし
ば必要である。光信号チャネル同士間の間隔が０．８ｎ
ｍから０．４ｎｍほどに小さくなり得る波長のマルチプ
レクスまたはデマルチプレクス動作を実行する場合、様
々な格子のブラッグ波長を同調させて、光チャネルを欠
落させたり挿入したりできるようにすることが重要であ
る。この論題に関しては、ケテル（Ｌｉｏｎｅｌ Ｑｕ
ｅｔｅｌ）らの論文「プログラマブルファイバ格子に基
づいた波長デマルチプレクサ」ＯＦＣ‘９６テクニカル
ダイジェスト、１２０〜１２１ページを参照されたい。
同調目的で必要とされるスペクトル範囲は、ブラッグ波
長の変位に対応し、また、２つの光チャネル間にあっ
て、その波長の直上と直下の波長（例えば、これらのチ
ャネルが０．８ｎｍ離隔している場合は０．４ｎｍ）に
まで延長する光チャネルに対応する。
【００３０】ブラッグ格子の波長を同調させるいくつか
の方法が科学文献に述べられている。
の方法が科学文献に述べられている。
【００３１】同調という動作は、２つの基本的な特性に
基づいている。
基づいている。
【００３２】第１の特性は、ブラッグ波長が温度によっ
て異なる（上述の）仕方である。したがって、ブラッグ
波長を変化させるには温度を変化させるだけで十分であ
る。
て異なる（上述の）仕方である。したがって、ブラッグ
波長を変化させるには温度を変化させるだけで十分であ
る。
【００３３】第２の特性は、ブラッグ波長が伸張または
圧縮によって異なる仕方である。光ファイバに対して長
手方向に力が印加されると、長さＬのファイバは、弾性
であるためにΔＬだけ伸縮化作用を受ける。ファイバの
素材である材料の指標は光弾性効果によって修正され
る。したがって、ファイバを引き伸ばすことによってそ
の波長が増し、短縮することによってその波長が短くな
る。
圧縮によって異なる仕方である。光ファイバに対して長
手方向に力が印加されると、長さＬのファイバは、弾性
であるためにΔＬだけ伸縮化作用を受ける。ファイバの
素材である材料の指標は光弾性効果によって修正され
る。したがって、ファイバを引き伸ばすことによってそ
の波長が増し、短縮することによってその波長が短くな
る。
【００３４】ブラッグ格子が内接している光ファイバは
１％だけ伸張され１０％だけ圧縮される。様々な研究所
が、例えば、ブラッグ格子をフェルール中に置くことに
よってブラッグ格子を圧縮したり引っ張ることを可能と
するデバイスを設計してきた（例えば、ベイル（Ｇ．
Ａ． Ｂａｉｌ）らの論文「圧縮同調式単一周波数ブラ
ッグ格子ファイバレーザー」光学レター、１９９４年１
２月、第１９号、Ｎｏ．２３、１９７９〜１９８１ペー
ジを参照）。
１％だけ伸張され１０％だけ圧縮される。様々な研究所
が、例えば、ブラッグ格子をフェルール中に置くことに
よってブラッグ格子を圧縮したり引っ張ることを可能と
するデバイスを設計してきた（例えば、ベイル（Ｇ．
Ａ． Ｂａｉｌ）らの論文「圧縮同調式単一周波数ブラ
ッグ格子ファイバレーザー」光学レター、１９９４年１
２月、第１９号、Ｎｏ．２３、１９７９〜１９８１ペー
ジを参照）。
【００３５】ブラッグ波長を狭いスペクトル範囲（数ｎ
ｍ）にわたって同調可能とするために、１つの解決策
は、圧電素子などの能動素子のスタック（stack）に格
子を固着させることである。このスタックに印加される
電圧によって格子が引き伸ばされる。そのブラッグ波長
は長くなる。この論題に関しては、前述したケテル（Ｌ
ｉｏｎｅｌ Ｑｕｅｔｅｌ）らの論文「プログラマブル
ファイバ格子に基づいた波長デマルチプレクサ」ＯＦＣ
‘９６テクニカルダイジェスト、１２０〜１２１ページ
を参照することができる。
ｍ）にわたって同調可能とするために、１つの解決策
は、圧電素子などの能動素子のスタック（stack）に格
子を固着させることである。このスタックに印加される
電圧によって格子が引き伸ばされる。そのブラッグ波長
は長くなる。この論題に関しては、前述したケテル（Ｌ
ｉｏｎｅｌ Ｑｕｅｔｅｌ）らの論文「プログラマブル
ファイバ格子に基づいた波長デマルチプレクサ」ＯＦＣ
‘９６テクニカルダイジェスト、１２０〜１２１ページ
を参照することができる。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
が知る限りでは、現時点では、ブラッグ格子の波長を同
調させることと安定化させることの両方を満足させるデ
バイスはいまだ提案されていない。
が知る限りでは、現時点では、ブラッグ格子の波長を同
調させることと安定化させることの両方を満足させるデ
バイスはいまだ提案されていない。
【００３７】１つの解決策として、例えばペルチエ効果
素子にブラッグ格子を配設するなど、ファイバの温度を
変化させることができるデバイス内にブラッグ格子を配
設し、これにより、この温度を安定化させる方法もあ
る。しかしながら、上述したとおり、このような方法は
高エネルギ消費につながる。
素子にブラッグ格子を配設するなど、ファイバの温度を
変化させることができるデバイス内にブラッグ格子を配
設し、これにより、この温度を安定化させる方法もあ
る。しかしながら、上述したとおり、このような方法は
高エネルギ消費につながる。
【００３８】上記の既知の技術水準に鑑みて、本発明の
目的は、ブラッグ格子の波長の同調化と安定化の双方を
可能とし、しかも容認可能な条件下でこれが発生する新
規な手段を提供することにある。
目的は、ブラッグ格子の波長の同調化と安定化の双方を
可能とし、しかも容認可能な条件下でこれが発生する新
規な手段を提供することにある。
【００３９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、ブラッグ格子が光刻設され、また、ブラッグ波長
を温度に依存しないようにする熱特性を有する能動素子
またはそのスタックに固定されているファイバの部分を
含むデバイスによって達成される。
的は、ブラッグ格子が光刻設され、また、ブラッグ波長
を温度に依存しないようにする熱特性を有する能動素子
またはそのスタックに固定されているファイバの部分を
含むデバイスによって達成される。
【００４０】本発明においては、「能動素子」という用
語は、電圧や電界や磁場を印加することによって変更す
ることが可能な幾何学的特徴を有するなんらかの材料ま
たはそのような材料のスタックを示す目的で用いられ
る。
語は、電圧や電界や磁場を印加することによって変更す
ることが可能な幾何学的特徴を有するなんらかの材料ま
たはそのような材料のスタックを示す目的で用いられ
る。
【００４１】本デバイスは、格子が固定される材料（例
えば、セラミック）を１つだけ用いることが好ましい。
えば、セラミック）を１つだけ用いることが好ましい。
【００４２】本デバイスは、光ファイバ中にブラッグ格
子が光刻設されるいかなるタイプのブラッグ格子にも応
用可能である。
子が光刻設されるいかなるタイプのブラッグ格子にも応
用可能である。
【００４３】これによって、その波長は、上記能動素子
または上記能動素子のスタックに印加される制御信号、
例えば電圧の関数として線形に変化する。
または上記能動素子のスタックに印加される制御信号、
例えば電圧の関数として線形に変化する。
【００４４】得られた結果によれば、本発明によるデバ
イスは、ブラッグ波長の温度依存性を少なくとも２０分
の１に改善し得ることが示されている。
イスは、ブラッグ波長の温度依存性を少なくとも２０分
の１に改善し得ることが示されている。
【００４５】本発明の他の特徴、目的および利点は、本
願発明を制限するものではない実施の形態で与えられた
添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めばすぐ
に明らかになるであろう。
願発明を制限するものではない実施の形態で与えられた
添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めばすぐ
に明らかになるであろう。
【００４６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のいく
つかについて図面を参照しながら説明する。
つかについて図面を参照しながら説明する。
【００４７】上述したように、本発明にかかるデバイス
は、光刻設されたブラッグ格子を含む光ファイバを備え
ている。ブラッグ格子の一部は、能動素子またはそのス
タックに固定されている格子を有し、能動素子またはそ
のスタックは、ブラッグ格子の波長に対する温度の影響
を補償するようになっている。
は、光刻設されたブラッグ格子を含む光ファイバを備え
ている。ブラッグ格子の一部は、能動素子またはそのス
タックに固定されている格子を有し、能動素子またはそ
のスタックは、ブラッグ格子の波長に対する温度の影響
を補償するようになっている。
【００４８】より正確には、本発明者らは、能動素子ま
たはそのスタックを構成する材料は全体として−７．２
×１０−６／℃のオーダーの熱膨張係数を有することが
より好ましいと判断した。
たはそのスタックを構成する材料は全体として−７．２
×１０−６／℃のオーダーの熱膨張係数を有することが
より好ましいと判断した。
【００４９】本発明において用いられる補償の原理と
は、ファイバ上での牽引を緩和することによって、温度
によるブラッグ波長のドリフトに対抗することである。
この緩和は、第１には材料の温度膨張係数が負の値であ
るとともにその材料が温度に依存して伸張することであ
り、この伸張はαｅｌｏｎｇａｔｉｏｎと呼ばれる係数
で示すことができる。補償を実現するためには、２つの
分布の和が次式の関係を満足しなければならない： αｍａｔｅｒｉａｌ＋αｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ＝−７．
２×１０−６／℃ 本発明は、上記関係式を満足し、したがって補償を可能
とするあらゆる能動材料をその範囲に収めている。
は、ファイバ上での牽引を緩和することによって、温度
によるブラッグ波長のドリフトに対抗することである。
この緩和は、第１には材料の温度膨張係数が負の値であ
るとともにその材料が温度に依存して伸張することであ
り、この伸張はαｅｌｏｎｇａｔｉｏｎと呼ばれる係数
で示すことができる。補償を実現するためには、２つの
分布の和が次式の関係を満足しなければならない： αｍａｔｅｒｉａｌ＋αｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ＝−７．
２×１０−６／℃ 本発明は、上記関係式を満足し、したがって補償を可能
とするあらゆる能動材料をその範囲に収めている。
【００５０】この材料は、石英や、例えば鉛の合金や、
ジルコニウム、チタン合金（一般にＰＺＴとして知られ
ている）、バリウムの合金、タリウムの合金、酸素で構
成される圧電素子のセラミックのスタックなどの自然材
料で可能である。
ジルコニウム、チタン合金（一般にＰＺＴとして知られ
ている）、バリウムの合金、タリウムの合金、酸素で構
成される圧電素子のセラミックのスタックなどの自然材
料で可能である。
【００５１】また、この応用分野に適する様々な能動セ
ラミックも存在する。「磁歪」効果（すなわち、電界の
作用によって伸びる効果）を有し、鉛、マグネシウムお
よびニオブ酸塩（一般に、ＰＭＮとして知られている）
で製造されるセラミックは温度によって伸張する特性を
有している。
ラミックも存在する。「磁歪」効果（すなわち、電界の
作用によって伸びる効果）を有し、鉛、マグネシウムお
よびニオブ酸塩（一般に、ＰＭＮとして知られている）
で製造されるセラミックは温度によって伸張する特性を
有している。
【００５２】「磁歪」特性（磁場の作用によって伸張す
る特性）を有するセラミックで、テルビウムやジスプロ
ジウムや鉄（一般的にトレフェノールと呼ばれる）で製
造されるセラミックもまた、温度の関数として変化して
伸張し、また、本発明において用いることもできる。
る特性）を有するセラミックで、テルビウムやジスプロ
ジウムや鉄（一般的にトレフェノールと呼ばれる）で製
造されるセラミックもまた、温度の関数として変化して
伸張し、また、本発明において用いることもできる。
【００５３】一実施形態として、発明者らは、ＰＺＴセ
ラミックの積層体によって構成される圧電スタックをと
りわけ試験した。これらは、αｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ＝
−１．７×１０−６／℃に等しい逆圧電効果係数を持つ
−２０〜＋１２０℃の温度範囲にわたってα
ｍａｔｅｒｉａｌ＝−５．５×１０−６／℃に近い負の
温度膨張係数を有していた。
ラミックの積層体によって構成される圧電スタックをと
りわけ試験した。これらは、αｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ＝
−１．７×１０−６／℃に等しい逆圧電効果係数を持つ
−２０〜＋１２０℃の温度範囲にわたってα
ｍａｔｅｒｉａｌ＝−５．５×１０−６／℃に近い負の
温度膨張係数を有していた。
【００５４】このデバイスの図を図５に示す。ブラッグ
格子１１２の両端１１４と１１６は、圧電スタック１０
０に固定されている。この固定は接着剤や半田付けや機
械式の固定で実行できる。
格子１１２の両端１１４と１１６は、圧電スタック１０
０に固定されている。この固定は接着剤や半田付けや機
械式の固定で実行できる。
【００５５】スタック１００に低アンペアの直流電流
（１ｍＡ未満）を与えると、ファイバが引っ張られ、こ
れによってブラッグ格子の波長を同調させることが可能
となる。加えて、ある電圧を超えると、ブラッグ格子は
安定する。ファイバは、約１０ｍｍを占有するブラッグ
格子１１２を有している。２つの固定ポイント１１４と
１１６は、ファイバ１１０の軸に沿って約２ｍｍのサイ
ズを有し、ブラッグ格子１１２の互いに反対側に位置し
て、約１６ｍｍだけ離隔している。すなわち、これら２
つのポイントは、圧電セラミック１００の両端に位置し
ている。
（１ｍＡ未満）を与えると、ファイバが引っ張られ、こ
れによってブラッグ格子の波長を同調させることが可能
となる。加えて、ある電圧を超えると、ブラッグ格子は
安定する。ファイバは、約１０ｍｍを占有するブラッグ
格子１１２を有している。２つの固定ポイント１１４と
１１６は、ファイバ１１０の軸に沿って約２ｍｍのサイ
ズを有し、ブラッグ格子１１２の互いに反対側に位置し
て、約１６ｍｍだけ離隔している。すなわち、これら２
つのポイントは、圧電セラミック１００の両端に位置し
ている。
【００５６】図５に示すデバイスに対して実行された試
験では、使用された圧電セラミック１００は、１８ｍｍ
×５ｍｍ×５ｍｍの寸法を有していた。
験では、使用された圧電セラミック１００は、１８ｍｍ
×５ｍｍ×５ｍｍの寸法を有していた。
【００５７】圧電スタック１００に印加された電圧の関
数としてのブラッグ波長の変動を図６に示す。
数としてのブラッグ波長の変動を図６に示す。
【００５８】図７に、様々な印加電圧に対して、圧電ス
タック１００に固定された際の格子１１２のブラッグ波
長の変動を示す。この変動は−２０〜＋７０℃の範囲に
わたって測定された。
タック１００に固定された際の格子１１２のブラッグ波
長の変動を示す。この変動は−２０〜＋７０℃の範囲に
わたって測定された。
【００５９】印加電圧が６０Ｖ〜１５０Ｖ（すなわち、
０．７ｎｍの同調）の範囲にある場合、ブラッグ格子１
１２は温度に依存しない特性を有する。温度の対する波
長の依存性は−２０〜＋７０℃の範囲にわたって５０ｐ
ｍでしかない。このように、ブラッグ波長の温度依存性
は約２０分の１に減少した。
０．７ｎｍの同調）の範囲にある場合、ブラッグ格子１
１２は温度に依存しない特性を有する。温度の対する波
長の依存性は−２０〜＋７０℃の範囲にわたって５０ｐ
ｍでしかない。このように、ブラッグ波長の温度依存性
は約２０分の１に減少した。
【００６０】勿論、本発明は上述した特定の実施形態に
制限されるものではなく、本発明の精神の範囲内にある
いかなる変更例をも及ぶものである。
制限されるものではなく、本発明の精神の範囲内にある
いかなる変更例をも及ぶものである。
【００６１】
【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明は、以下の
効果を奏する。
効果を奏する。
【００６２】即ち、本発明によれば、ブラッグ格子の波
長の同調化と安定化の双方を実現するデバイスが提供さ
れる。
長の同調化と安定化の双方を実現するデバイスが提供さ
れる。
【図１】ブラッグ格子の波長を安定化させる従来の構造
体の第１の例を示す図である。
体の第１の例を示す図である。
【図２】ブラッグ格子の波長を安定化させる従来の構造
体の第２の例を示す図である。
体の第２の例を示す図である。
【図３】ブラッグ格子の波長を安定化させる従来の構造
体の第３の例を示す図である。
体の第３の例を示す図である。
【図４】ブラッグ格子の波長を安定化させる従来の構造
体の第４の例を示す図である。
体の第４の例を示す図である。
【図５】本発明にかかるデバイスの実施の形態を示す図
である。
である。
【図６】本発明にかかるデバイスにおいて圧電スタック
に印加される電圧の関数としてブラッグ波長の変動をプ
ロットしたグラフである。
に印加される電圧の関数としてブラッグ波長の変動をプ
ロットしたグラフである。
【図７】本発明によるデバイスにおける圧電スタックに
印加される様々な電圧に対する温度（−２０〜＋７０℃
の範囲にわたって）の関数としてブラッグ波長がどのよ
うに変化するかをプロットしたグラフである。
印加される様々な電圧に対する温度（−２０〜＋７０℃
の範囲にわたって）の関数としてブラッグ波長がどのよ
うに変化するかをプロットしたグラフである。
【符号の説明】 １００ スタック １１０ ファイバ １１２ ブラッグ格子 １１４，１１６ 固定ポイント
フロントページの続き (72)発明者 ローラン、ラブロンド フランス国ラ、ロシュ、ドリヤン、リュ、 ド、ピティエ、パサージュ、デュ、ミモザ (72)発明者 クロード、ボトン フランス国トレガステル、ルート、デュ、 カルベール、４
Claims (14)
- 【請求項１】ブラッグ格子（１１２）が光刻設されてい
る光ファイバ（１１０）を含むデバイスであって、 前記ファイバのうち、前記光刻設されているブラッグ格
子（１１２）を包含している部分は、前記ブラッグ格子
（１１２）の波長に対する温度の影響を補償するように
適用された能動素子または能動素子のスタック（１０
０）に固定されていることを特徴とするデバイス。 - 【請求項２】前記能動素子または前記能動素子のスタッ
ク（１００）を含む材料は、−７．２×１０−６／℃の
オーダーの総合膨張係数（熱膨張係数と伸張の温度依存
性の係数とを加算した値）を有することを特徴とする請
求項１に記載のデバイス。 - 【請求項３】前記能動素子または前記能動素子のスタッ
ク（１００）は、電圧に感応する材料から作られている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。 - 【請求項４】前記能動素子または前記能動素子のスタッ
ク（１００）は、電界に感応する材料から作られている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。 - 【請求項５】前記能動素子または前記能動素子のスタッ
クは、磁場に反応する材料から作られていることを特徴
とする請求項１または２に記載のデバイス。 - 【請求項６】前記能動素子または前記能動素子のスタッ
ク（１００）は、セラミックを用いて作られていること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のデバ
イス。 - 【請求項７】前記能動素子または前記能動素子のスタッ
ク（１００）は、磁歪効果を現すセラミックに基づいて
作られていることを特徴とする請求項１ないし６のいず
れかに記載のデバイス。 - 【請求項８】前記能動素子または前記能動素子のスタッ
ク（１００）は、鉛、マグネシウムもしくはニオブ酸
塩、または、鉛、マグネシウムおよびニオブ酸塩に基づ
くセラミックで作られていることを特徴とする請求項１
ないし７のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項９】前記能動素子または前記能動素子のスタッ
ク（１００）は、磁歪効果を示すセラミック系で作られ
ていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに
記載のデバイス。 - 【請求項１０】前記能動素子または前記能動素子のスタ
ック（１００）は、テルビウム、ジスプロジウムもしく
は鉄、または、テルビウム、ジスプロジウムおよび鉄に
基づくセラミックから作られていることを特徴とする請
求項１ないし６および請求項９のいずれかに記載のデバ
イス。 - 【請求項１１】前記能動素子または前記能動素子のスタ
ック（１００）は、石英および圧電セラミックのスタッ
クを含む群から選ばれることを特徴とする請求項１ない
し６のいずれかに記載のデバイス。 - 【請求項１２】前記圧電セラミックのスタック（１０
０）は、鉛、ジルコニウムおよびチタンのスタック、ま
たはバリウム、タリウムおよび酸素のスタックから構成
されていることを特徴とする請求項１１に記載のデバイ
ス。 - 【請求項１３】前記能動素子のスタック（１００）は、
各々が−５．５×１０−６／℃のオーダーの熱膨張係数
を有するセラミック積層体のスタックから作られている
ことを特徴とする請求項１ないし６、１１および１２の
いずれかに記載のデバイス。 - 【請求項１４】前記ブラッグ格子は、接着、半田付けま
たは機械的固定によって前記能動素子または前記能動素
子のスタックに固定されていることを特徴とする請求項
１ないし１３のいずれかに記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9907933A FR2795528B1 (fr) | 1999-06-22 | 1999-06-22 | Procede de stabilisation et d'accordabilite de la longueur d'onde de reseaux de bragg |
| FR9907933 | 1999-06-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001033628A true JP2001033628A (ja) | 2001-02-09 |
Family
ID=9547141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000188230A Withdrawn JP2001033628A (ja) | 1999-06-22 | 2000-06-22 | ブラッグ格子の波長を安定化させ同調させるデバイス |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1063546A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001033628A (ja) |
| FR (1) | FR2795528B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10032060C2 (de) * | 2000-07-05 | 2002-11-21 | Advanced Optics Solutions Gmbh | Faser-Bragg-Gitter-Anordnung |
| EP1279975A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-01-29 | Alcatel | Device comprising a Bragg grating optical fiber tunable by a piezoelectric actuator |
| FR2830086B1 (fr) | 2001-09-27 | 2004-08-27 | Cit Alcatel | Filtre accordable compose d'une fibre optique et procede correspondant |
| FR3069661A1 (fr) * | 2017-07-27 | 2019-02-01 | Thales | Dispositif de compensation en temperature et transpondeur electro-optique mettant en oeuvre un tel dispositif |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4914667A (en) * | 1987-01-21 | 1990-04-03 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Hybrid laser for optical communications, and transmitter, system, and method |
| US5042898A (en) * | 1989-12-26 | 1991-08-27 | United Technologies Corporation | Incorporated Bragg filter temperature compensated optical waveguide device |
| US5126618A (en) * | 1990-03-06 | 1992-06-30 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Longitudinal-effect type laminar piezoelectric/electrostrictive driver, and printing actuator using the driver |
| US5259885A (en) * | 1991-04-03 | 1993-11-09 | American Superconductor Corporation | Process for making ceramic/metal and ceramic/ceramic laminates by oxidation of a metal precursor |
| US5694503A (en) * | 1996-09-09 | 1997-12-02 | Lucent Technologies Inc. | Article comprising a temperature compensated optical fiber refractive index grating |
| US5892582A (en) * | 1996-10-18 | 1999-04-06 | Micron Optics, Inc. | Fabry Perot/fiber Bragg grating multi-wavelength reference |
| AU5385198A (en) * | 1996-12-03 | 1998-07-15 | Micron Optics, Inc. | Temperature compensated fiber bragg gratings |
| DE69829211T2 (de) * | 1997-11-24 | 2006-04-13 | Koheras A/S | Temperaturstabilisierung von optischen wellenleitern |
| US6597481B1 (en) * | 1999-02-19 | 2003-07-22 | Lucent Technologies Inc. | Controllable wavelength-selective optical cross-connect |
-
1999
- 1999-06-22 FR FR9907933A patent/FR2795528B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-20 EP EP00401751A patent/EP1063546A1/fr not_active Withdrawn
- 2000-06-22 JP JP2000188230A patent/JP2001033628A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2795528B1 (fr) | 2002-07-26 |
| FR2795528A1 (fr) | 2000-12-29 |
| EP1063546A1 (fr) | 2000-12-27 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070904 |