JP2001116935A - グレーティング付き光ファイバの製造方法。 - Google Patents
グレーティング付き光ファイバの製造方法。Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 選択された部位における屈折率を増加させ、
簡単な方法で安定性に優れたグレーティングを付けた光
ファイバを提供する。 【構成】 ＧｅドープしたコアＦ1及びクラッドＦ2を被
覆する樹脂被覆層Ｆ3を部分的に除去し、光ファイバＦ
の内部に集光点３を調節し、光ファイバＦの固有吸収が
ない波数５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザ光２を
集光照射し、集光点３における屈折率を選択的に増加さ
せる。集光点３を光ファイバＦの内部で長さ方向に間歇
的に相対移動させて、パルスレーザ光２の集光照射を繰
り返すとき、複数の屈折率変化部位５が光ファイバＦの
長さ方向に形成される。
簡単な方法で安定性に優れたグレーティングを付けた光
ファイバを提供する。 【構成】 ＧｅドープしたコアＦ1及びクラッドＦ2を被
覆する樹脂被覆層Ｆ3を部分的に除去し、光ファイバＦ
の内部に集光点３を調節し、光ファイバＦの固有吸収が
ない波数５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザ光２を
集光照射し、集光点３における屈折率を選択的に増加さ
せる。集光点３を光ファイバＦの内部で長さ方向に間歇
的に相対移動させて、パルスレーザ光２の集光照射を繰
り返すとき、複数の屈折率変化部位５が光ファイバＦの
長さ方向に形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集光照射により屈折率
変調のグレーティングを付けた光ファイバを製造する方
法に関する。
変調のグレーティングを付けた光ファイバを製造する方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバのグレーティングは、その特
性から光通信分野において波長選択デバイスとして利用
できる。グレーティングには、周期が約０．１〜１．０
μｍと比較的短周期のブラッググレーティングと、周期
が約１００〜１０００μｍの長周期グレーティングが含
まれる。これらのグレーティングは、何れも光導波路中
を進行する所定波長帯の光を遮断する機能をもってい
る。ブラッググレーティングでは、ブラッグ波長の光を
中心とした波長帯の光を反射して、当該波長帯の光を遮
断する。長周期グレーティングでは、所定の条件を満足
する導波モード光をクラッドモード光に結合させて光損
失にすることにより、当該波長帯の光を遮断する。何れ
の場合も、グレーティングによって遮断する光の波長
は、グレーティングを構成する屈折率変調の周期やグレ
ーティングの平均実効屈折率に依存している。
性から光通信分野において波長選択デバイスとして利用
できる。グレーティングには、周期が約０．１〜１．０
μｍと比較的短周期のブラッググレーティングと、周期
が約１００〜１０００μｍの長周期グレーティングが含
まれる。これらのグレーティングは、何れも光導波路中
を進行する所定波長帯の光を遮断する機能をもってい
る。ブラッググレーティングでは、ブラッグ波長の光を
中心とした波長帯の光を反射して、当該波長帯の光を遮
断する。長周期グレーティングでは、所定の条件を満足
する導波モード光をクラッドモード光に結合させて光損
失にすることにより、当該波長帯の光を遮断する。何れ
の場合も、グレーティングによって遮断する光の波長
は、グレーティングを構成する屈折率変調の周期やグレ
ーティングの平均実効屈折率に依存している。
【０００３】グレーティングは、紫外線照射法，コアの
残留応力を開放させる方法等で作製されているが、光フ
ァイバの固有吸収がない波数５ｃｍ-1以下の波長領域の
パルスレーザ光を集光照射する方法も一部で採用されて
いる（特願平１０−３３２１９３号）。集光照射によっ
てパルスレーザ光のエネルギー密度が高くなり、集光点
におけるガラス材料の屈折率を局部的に増加させ、グレ
ーティングが形成される。この方法によるとき、光増感
性を向上させる水素拡散等の処理を必要とせず、任意の
ガラス材料について屈折率の増加が可能になる。
残留応力を開放させる方法等で作製されているが、光フ
ァイバの固有吸収がない波数５ｃｍ-1以下の波長領域の
パルスレーザ光を集光照射する方法も一部で採用されて
いる（特願平１０−３３２１９３号）。集光照射によっ
てパルスレーザ光のエネルギー密度が高くなり、集光点
におけるガラス材料の屈折率を局部的に増加させ、グレ
ーティングが形成される。この方法によるとき、光増感
性を向上させる水素拡散等の処理を必要とせず、任意の
ガラス材料について屈折率の増加が可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】パルスレーザ光の集光
照射で光誘起屈折率変化が生じるが、コアの所定個所に
グレーティングを作り込むためには、精密なレーザ照射
が必要である。照射位置がずれると、たとえば屈折率変
化がクラッドガラスにも及び、安定した特性が得られな
くなる。本発明は、このような問題を解消すべく案出さ
れたものであり、感光剤としてＧｅを添加したガラスコ
アをもつ光ファイバの内部に波数が特定された波長領域
のパルスレーザ光を集光照射することにより、クラッド
の屈折率変化を抑え、Ｇｅドープ部分の屈折率を選択的
に増加させ，簡単な方法で安定性に優れたグレーティン
グ付き光ファイバを製造することを目的とする。
照射で光誘起屈折率変化が生じるが、コアの所定個所に
グレーティングを作り込むためには、精密なレーザ照射
が必要である。照射位置がずれると、たとえば屈折率変
化がクラッドガラスにも及び、安定した特性が得られな
くなる。本発明は、このような問題を解消すべく案出さ
れたものであり、感光剤としてＧｅを添加したガラスコ
アをもつ光ファイバの内部に波数が特定された波長領域
のパルスレーザ光を集光照射することにより、クラッド
の屈折率変化を抑え、Ｇｅドープ部分の屈折率を選択的
に増加させ，簡単な方法で安定性に優れたグレーティン
グ付き光ファイバを製造することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、そ
の目的を達成するため、光ファイバの固有吸収がない波
数５ｃｍ-1以下の波長領域にあるパルスレーザ光を用
い、Ｇｅドープガラスをコアとする光ファイバの内部に
集光点を調節して集光照射し、集光点を光ファイバの長
さ方向に間歇的に相対移動させながらパルスレーザ光の
集光照射を繰り返すことにより、複数の屈折率変化部位
を光ファイバの光軸方向に形成することを特徴とする。
光ファイバのコアとしては、好ましくは２０モル％以下
の濃度でＧｅドープした石英ガラスが使用される。パル
スレーザ光としては、パルス幅が１０-10秒以下のパル
スレーザ光が好ましい。
の目的を達成するため、光ファイバの固有吸収がない波
数５ｃｍ-1以下の波長領域にあるパルスレーザ光を用
い、Ｇｅドープガラスをコアとする光ファイバの内部に
集光点を調節して集光照射し、集光点を光ファイバの長
さ方向に間歇的に相対移動させながらパルスレーザ光の
集光照射を繰り返すことにより、複数の屈折率変化部位
を光ファイバの光軸方向に形成することを特徴とする。
光ファイバのコアとしては、好ましくは２０モル％以下
の濃度でＧｅドープした石英ガラスが使用される。パル
スレーザ光としては、パルス幅が１０-10秒以下のパル
スレーザ光が好ましい。
【０００６】
【作用】パルスレーザ光の集光照射によりＧｅドープガ
ラス中に原子間結合欠陥が生成し、欠陥生成部の屈折率
が変化する。本発明では、屈折率変化に及ぼすパルスレ
ーザ光の作用を利用し、光ファイバの内部に集光点を調
節した条件下で光ファイバに集光照射する。集光点を光
ファイバの内部で長さ方向に間歇的に相対移動させなが
らパルスレーザ光の集光照射を繰り返すと、複数の屈折
率変化部位が光ファイバの長さ方向に形成される。グレ
ーティング周期は、集光点の相対移動距離によって調節
される。また、パルスレーザ光のピークパワー密度を変
化させるとき，集光点ごとに屈折率変化量が異なったグ
レーティングを付けることができる。
ラス中に原子間結合欠陥が生成し、欠陥生成部の屈折率
が変化する。本発明では、屈折率変化に及ぼすパルスレ
ーザ光の作用を利用し、光ファイバの内部に集光点を調
節した条件下で光ファイバに集光照射する。集光点を光
ファイバの内部で長さ方向に間歇的に相対移動させなが
らパルスレーザ光の集光照射を繰り返すと、複数の屈折
率変化部位が光ファイバの長さ方向に形成される。グレ
ーティング周期は、集光点の相対移動距離によって調節
される。また、パルスレーザ光のピークパワー密度を変
化させるとき，集光点ごとに屈折率変化量が異なったグ
レーティングを付けることができる。
【０００７】パルスレーザ光としては、Ｇｅドープガラ
ス中に原子間結合欠陥を生じさせるエネルギー量をも
ち、光ファイバの固有吸収がない波数５ｃｍ-1以下の波
長領域にあるパルスレーザ光が使用される。光ファイバ
を構成しているガラス材料は、固有吸収が紫外領域にあ
る。そこで、固有吸収のない５ｃｍ-1以下の長波長側に
パルスレーザ光の波長を設定すると、Ｇｅドープしたコ
ア部分だけに屈折率変化が誘起され、Ｇｅ無添加のクラ
ッド部分では屈折率変化が抑制される。
ス中に原子間結合欠陥を生じさせるエネルギー量をも
ち、光ファイバの固有吸収がない波数５ｃｍ-1以下の波
長領域にあるパルスレーザ光が使用される。光ファイバ
を構成しているガラス材料は、固有吸収が紫外領域にあ
る。そこで、固有吸収のない５ｃｍ-1以下の長波長側に
パルスレーザ光の波長を設定すると、Ｇｅドープしたコ
ア部分だけに屈折率変化が誘起され、Ｇｅ無添加のクラ
ッド部分では屈折率変化が抑制される。
【０００８】パルスレーザ光としては、Ｇｅ欠陥を生じ
させるエネルギー量をもち、波長３７０〜６００ｎｍの
パルスレーザ光が使用される。レーザ光のエネルギー量
は、１パルス当りの出力エネルギー（Ｊ）をパルス幅
（秒）で割ったピークパワー（Ｗ）の単位面積当りの密
度（Ｗ／ｃｍ2）で表される。ピークパワー密度が１０8
〜１０14Ｗ／ｃｍ2の範囲にあるパルスレーザ光を集光
照射すると、グレーティングに必要なＧｅ欠陥（屈折率
増加）がコアの内部に生成する。１０8Ｗ／ｃｍ2に満た
ないピークパワー密度では十分なＧｅ欠陥が生成せず、
逆に１０14Ｗ／ｃｍ2を超えるピークパワー密度では過
剰量のエネルギー投入により集光点以外の部位でも屈折
率が増加する虞れがある。
させるエネルギー量をもち、波長３７０〜６００ｎｍの
パルスレーザ光が使用される。レーザ光のエネルギー量
は、１パルス当りの出力エネルギー（Ｊ）をパルス幅
（秒）で割ったピークパワー（Ｗ）の単位面積当りの密
度（Ｗ／ｃｍ2）で表される。ピークパワー密度が１０8
〜１０14Ｗ／ｃｍ2の範囲にあるパルスレーザ光を集光
照射すると、グレーティングに必要なＧｅ欠陥（屈折率
増加）がコアの内部に生成する。１０8Ｗ／ｃｍ2に満た
ないピークパワー密度では十分なＧｅ欠陥が生成せず、
逆に１０14Ｗ／ｃｍ2を超えるピークパワー密度では過
剰量のエネルギー投入により集光点以外の部位でも屈折
率が増加する虞れがある。
【０００９】１パルスあたりの出力エネルギーが同じレ
ーザ光を使用する場合、パルス幅の狭いレーザ光ほど原
子間結合欠陥（屈折率増加）を生起させやすい。パルス
幅が原子間結合欠陥の生成に及ぼす影響は、１０-10秒
以下で顕著になる。他方、広すぎるパルス幅のレーザ光
では、屈折率の増加に非常に大きなエネルギーが必要と
されるため、ガラス材料自体を破壊する虞れがある。パ
ルスレーザ光の繰返し周期は、特に制約されるものでは
ないが、１Ｈｚ〜２５０ｋＨｚの範囲が好ましい。繰返
し周期が２５０ｋヘルツを超えると集光点における屈折
率変化量の制御が困難になり、逆に１Ｈｚに達しない繰
返し周期ではグレーティングの形成に長時間を要する。
ーザ光を使用する場合、パルス幅の狭いレーザ光ほど原
子間結合欠陥（屈折率増加）を生起させやすい。パルス
幅が原子間結合欠陥の生成に及ぼす影響は、１０-10秒
以下で顕著になる。他方、広すぎるパルス幅のレーザ光
では、屈折率の増加に非常に大きなエネルギーが必要と
されるため、ガラス材料自体を破壊する虞れがある。パ
ルスレーザ光の繰返し周期は、特に制約されるものでは
ないが、１Ｈｚ〜２５０ｋＨｚの範囲が好ましい。繰返
し周期が２５０ｋヘルツを超えると集光点における屈折
率変化量の制御が困難になり、逆に１Ｈｚに達しない繰
返し周期ではグレーティングの形成に長時間を要する。
【００１０】パルスレーザ光は、集光点を光ファイバの
内部に調節したレンズ等の集光装置によって集光され、
集光点を相対移動させながら光ファイバに照射される。
集光点の相対移動には、パルスレーザ光の集光点に対し
て光ファイバを移動させる方式，光ファイバ内部で集光
点を移動させる方式，あるいは両者を組み合わせた方式
が採用される。集光点又は光ファイバの移動量に応じて
グレーティングの周期が調節され，周期の異なるグレー
ティングも容易に書き込まれる。更には、屈折率の変化
量がパルスレーザ光の強度及びパルス数に依存すること
を活用し，集光点ごとに強度又はパルス数を変化させる
とき，集光点ごとに屈折率変化量が異なるグレーティン
グを書き込むことができる。
内部に調節したレンズ等の集光装置によって集光され、
集光点を相対移動させながら光ファイバに照射される。
集光点の相対移動には、パルスレーザ光の集光点に対し
て光ファイバを移動させる方式，光ファイバ内部で集光
点を移動させる方式，あるいは両者を組み合わせた方式
が採用される。集光点又は光ファイバの移動量に応じて
グレーティングの周期が調節され，周期の異なるグレー
ティングも容易に書き込まれる。更には、屈折率の変化
量がパルスレーザ光の強度及びパルス数に依存すること
を活用し，集光点ごとに強度又はパルス数を変化させる
とき，集光点ごとに屈折率変化量が異なるグレーティン
グを書き込むことができる。
【００１１】本発明で使用される光ファイバは、ガラス
材料及び被覆用プラスチック材料から構成されている。
光ファイバは、たとえばＶＡＤ法，ＭＣＶＤ法等で作製
されたプリフォームを線引き装置で紡糸することにより
製造される。ガラス材料としては、石英ガラス，Ｇｅド
ープ石英ガラス，フッ化物ガラス，酸化物ガラス，硫化
物ガラス，カルコゲナイドガラス等が使用される。酸化
物ガラスには、ケイ酸塩ガラス，ホウ酸塩ガラス，リン
酸塩ガラス，弗リン酸塩ガラス，酸化ビスマス系ガラス
等が挙げられる。これらのガラス材料は、光通信用に使
用される材料であり、パルスレーザ光を集光照射したと
き集光点で屈折率を増加させる限り、特に材質に制約を
受けるものではない。また、Ｇｅドープしたガラスで
は、パルスレーザ光の集光照射によってＧｅドープ部分
の屈折率が上昇する。ただし、材料の吸収端がＧｅの吸
収にかからないようにすることが好ましい。
材料及び被覆用プラスチック材料から構成されている。
光ファイバは、たとえばＶＡＤ法，ＭＣＶＤ法等で作製
されたプリフォームを線引き装置で紡糸することにより
製造される。ガラス材料としては、石英ガラス，Ｇｅド
ープ石英ガラス，フッ化物ガラス，酸化物ガラス，硫化
物ガラス，カルコゲナイドガラス等が使用される。酸化
物ガラスには、ケイ酸塩ガラス，ホウ酸塩ガラス，リン
酸塩ガラス，弗リン酸塩ガラス，酸化ビスマス系ガラス
等が挙げられる。これらのガラス材料は、光通信用に使
用される材料であり、パルスレーザ光を集光照射したと
き集光点で屈折率を増加させる限り、特に材質に制約を
受けるものではない。また、Ｇｅドープしたガラスで
は、パルスレーザ光の集光照射によってＧｅドープ部分
の屈折率が上昇する。ただし、材料の吸収端がＧｅの吸
収にかからないようにすることが好ましい。
【００１２】紫外線を用いた従来のグレーティングで
は、紫外線照射によって屈折率変化が生じる材料がＧｅ
に加え、高圧水素処理等の光高感度化処理を施さない限
り、屈折率変化が生じなかった。また、光ファイバの固
有吸収がない波数５ｃｍ-1以下の波長領域にあるパルス
レーザ光を集光照射して屈折率変化を生起させる方法で
は、屈折率変化がクラッドにも及びやすく、安定したフ
ィルタ特性をもつグレーティングが得られない場合があ
る。これに対し、本発明では、パルスレーザ光の集光照
射のみでＧｅドープ部分の屈折率が選択的に上昇するた
め、高圧水素処理等の光高感度化処理を必要としない。
しかも、Ｇｅ無添加のクラッド部分には屈折率変化が生
じないため、安定したフィルタ特性をもつグレーティン
グを作り込むことができる。被覆用のプラスチック材料
は、光ファイバに要求される強度を付与できる限り特に
材質的な制約を受けるものではなく、たとえばエポキシ
アクリレート，ウレタンアクリレート等のＵＶ硬化樹脂
が使用される。
は、紫外線照射によって屈折率変化が生じる材料がＧｅ
に加え、高圧水素処理等の光高感度化処理を施さない限
り、屈折率変化が生じなかった。また、光ファイバの固
有吸収がない波数５ｃｍ-1以下の波長領域にあるパルス
レーザ光を集光照射して屈折率変化を生起させる方法で
は、屈折率変化がクラッドにも及びやすく、安定したフ
ィルタ特性をもつグレーティングが得られない場合があ
る。これに対し、本発明では、パルスレーザ光の集光照
射のみでＧｅドープ部分の屈折率が選択的に上昇するた
め、高圧水素処理等の光高感度化処理を必要としない。
しかも、Ｇｅ無添加のクラッド部分には屈折率変化が生
じないため、安定したフィルタ特性をもつグレーティン
グを作り込むことができる。被覆用のプラスチック材料
は、光ファイバに要求される強度を付与できる限り特に
材質的な制約を受けるものではなく、たとえばエポキシ
アクリレート，ウレタンアクリレート等のＵＶ硬化樹脂
が使用される。
【００１３】
【実施例１】ＶＡＤ法で作製された石英系ガラス母材を
線引き装置に通して、石英系の光ファイバを紡糸し、パ
ルスレーザの照射によってグレーティングした。光ファ
イバＦとしては、径８μｍのコアＦ1，径１２５μｍの
クラッドＦ2を径２５０μｍの樹脂被覆層Ｆ3で被覆した
構造をもつ光ファイバを使用した。コアＦ1のガラス組
成はＳｉＯ2：９６．５重量％，ＧｅＯ2：３．５重量％
であり、クラッドＦ2のガラス組成は純ＳｉＯ2である。
コアＦ1の屈折率をｎ1，クラッドＦ2の屈折率をｎ2とし
たとき、比屈折率差Δ（ｎ1−ｎ2）／ｎ1が約０．３
５、波長１．５５μｍでシングルモードファイバであっ
た。このガラスファイバにウレタンアクリレート系の紫
外線硬化型樹脂を塗布して紫外線照射で固化させ、樹脂
被覆層Ｆ3を形成した。
線引き装置に通して、石英系の光ファイバを紡糸し、パ
ルスレーザの照射によってグレーティングした。光ファ
イバＦとしては、径８μｍのコアＦ1，径１２５μｍの
クラッドＦ2を径２５０μｍの樹脂被覆層Ｆ3で被覆した
構造をもつ光ファイバを使用した。コアＦ1のガラス組
成はＳｉＯ2：９６．５重量％，ＧｅＯ2：３．５重量％
であり、クラッドＦ2のガラス組成は純ＳｉＯ2である。
コアＦ1の屈折率をｎ1，クラッドＦ2の屈折率をｎ2とし
たとき、比屈折率差Δ（ｎ1−ｎ2）／ｎ1が約０．３
５、波長１．５５μｍでシングルモードファイバであっ
た。このガラスファイバにウレタンアクリレート系の紫
外線硬化型樹脂を塗布して紫外線照射で固化させ、樹脂
被覆層Ｆ3を形成した。
【００１４】グレーティングの書込みに際しては、書込
み領域にある樹脂被覆層Ｆ3を有機溶剤で除去した後、
光ファイバＦを洗浄した。次いで、図１に示すように光
ファイバＦの固有吸収がない波数５ｃｍ-1以下の波長領
域をもつパルスレーザ光源１からレーザ光２を出射し、
光ファイバＦの内部に集光点３が位置するようにレーザ
光２を集光レンズ４で集光した。パルスレーザ光源１と
しては、チタンサファイアレーザを用い、波長４９０ｎ
ｍ，パルス幅１．２×１０-13秒，繰返し周期２００ｋ
Ｈｚのパルスレーザを出射した。集光点３ではレーザ光
２のピークパワー密度が５×１０13Ｗ／ｃｍ2に高めら
れ、集光点３に当たる部分のガラスの屈折率が増加し
た。
み領域にある樹脂被覆層Ｆ3を有機溶剤で除去した後、
光ファイバＦを洗浄した。次いで、図１に示すように光
ファイバＦの固有吸収がない波数５ｃｍ-1以下の波長領
域をもつパルスレーザ光源１からレーザ光２を出射し、
光ファイバＦの内部に集光点３が位置するようにレーザ
光２を集光レンズ４で集光した。パルスレーザ光源１と
しては、チタンサファイアレーザを用い、波長４９０ｎ
ｍ，パルス幅１．２×１０-13秒，繰返し周期２００ｋ
Ｈｚのパルスレーザを出射した。集光点３ではレーザ光
２のピークパワー密度が５×１０13Ｗ／ｃｍ2に高めら
れ、集光点３に当たる部分のガラスの屈折率が増加し
た。
【００１５】屈折率増加部位５が集光点３に形成された
後、グレーティング周期分だけ光ファイバＦを移動させ
た。移動後の光ファイバＦに対し、同様なパルスレーザ
の集光照射によって次の屈折率増加部位５を形成した。
以下、必要とするグレーティング長に応じてパルスレー
ザの集光照射及び光ファイバＦの移動を繰り返し、複数
の屈折率変化部位５が形成されたグレーティング付き光
ファイバを作製した。屈折率の変化度合いは、レーザ光
２の強度及びパルス数に依存する。レーザ光２の強度又
はパルス数を増加させると、屈折率の変化量が大きくな
る。レーザ強度が一定の条件下では、照射時間を延ばし
或いは繰返し周期を増加させることにより必要とする屈
折率変化を生じさせることができる。本実施例では、一
つの屈折率増加部位５ごとに光ファイバＦをレーザ光の
集光照射に３０秒間曝した。
後、グレーティング周期分だけ光ファイバＦを移動させ
た。移動後の光ファイバＦに対し、同様なパルスレーザ
の集光照射によって次の屈折率増加部位５を形成した。
以下、必要とするグレーティング長に応じてパルスレー
ザの集光照射及び光ファイバＦの移動を繰り返し、複数
の屈折率変化部位５が形成されたグレーティング付き光
ファイバを作製した。屈折率の変化度合いは、レーザ光
２の強度及びパルス数に依存する。レーザ光２の強度又
はパルス数を増加させると、屈折率の変化量が大きくな
る。レーザ強度が一定の条件下では、照射時間を延ばし
或いは繰返し周期を増加させることにより必要とする屈
折率変化を生じさせることができる。本実施例では、一
つの屈折率増加部位５ごとに光ファイバＦをレーザ光の
集光照射に３０秒間曝した。
【００１６】屈折率変化の周期が数百μｍと比較的長い
場合、光ファイバＦのコアＦ1を伝播する光の中で、一
部の光はコアＦ1を伝播するモード（導波モード）から
クラッドＦ2を伝播するモード（クラッドモード）に結
合する。導波モードに対する実効的屈折率をｎco，クラ
ッドモードに対する実効的屈折率をｎcl，グレーティン
グの周期をΛとするとき、λ＝（ｎco−ｎcl）Λの条件
を満足する波長λの光が導波モードからクラッドモード
に結合する。波長λを１．３〜１．６μｍとするため、
グレーティングの周期Λをおおよそ１００〜２０００μ
ｍに設定した。クラッドモードに結合する光は、比較的
広い帯域（１０〜数十ｎｍ）の光であって、樹脂被覆層
Ｆ3への吸収等により減衰する。したがって、結果的に
長周期型グレーティングは、波長λ近傍の比較的広帯域
の光に損失を与えるフィルタとして機能する。そこで、
本実施例においては、グレーティング周期Λを４６０μ
ｍ，グレーティング長を３０ｍｍとした。
場合、光ファイバＦのコアＦ1を伝播する光の中で、一
部の光はコアＦ1を伝播するモード（導波モード）から
クラッドＦ2を伝播するモード（クラッドモード）に結
合する。導波モードに対する実効的屈折率をｎco，クラ
ッドモードに対する実効的屈折率をｎcl，グレーティン
グの周期をΛとするとき、λ＝（ｎco−ｎcl）Λの条件
を満足する波長λの光が導波モードからクラッドモード
に結合する。波長λを１．３〜１．６μｍとするため、
グレーティングの周期Λをおおよそ１００〜２０００μ
ｍに設定した。クラッドモードに結合する光は、比較的
広い帯域（１０〜数十ｎｍ）の光であって、樹脂被覆層
Ｆ3への吸収等により減衰する。したがって、結果的に
長周期型グレーティングは、波長λ近傍の比較的広帯域
の光に損失を与えるフィルタとして機能する。そこで、
本実施例においては、グレーティング周期Λを４６０μ
ｍ，グレーティング長を３０ｍｍとした。
【００１７】レーザ光２の集光照射によって屈折率増加
を利用した屈折率変調のグレーティングを形成している
とき、グレーティングの透過特性を同時観察することに
より所望のグレーティングが作製される。同時観察に
は、グレーティング作製中の光ファイバＦの一端から白
色光源を入射させ、他端に接続した光スペクトラムアナ
ライザで光の透過スペクトルを測定する方法が採用され
る。光スペクトルアナライザで測定されている特性は、
形成されたグレーティング（屈折率増加部位５）を透過
してきた光強度の波長依存性である。そして、パルスレ
ーザ光の集光照射及び光ファイバＦの相対移動を繰り返
しながら複数のグレーティングを形成していく過程で透
過光強度の波長依存性をモニタリングすると、ある波長
を中心として透過光強度が減少し始める。したがって、
目標とするフィルタ特性が得られた時点でパルスレーザ
光の集光照射を中止する。作製されたグレーティング付
き光ファイバについて透過光強度の波長依存性を調査し
たところ、図２に示すように約１３１０ｎｍに中心波長
をもち、およそ５０ｎｍの帯域幅にわたって透過率が緩
やかに減衰していた。透過率の減衰のピーク波長では、
およそ１２ｄＢの損失であった。
を利用した屈折率変調のグレーティングを形成している
とき、グレーティングの透過特性を同時観察することに
より所望のグレーティングが作製される。同時観察に
は、グレーティング作製中の光ファイバＦの一端から白
色光源を入射させ、他端に接続した光スペクトラムアナ
ライザで光の透過スペクトルを測定する方法が採用され
る。光スペクトルアナライザで測定されている特性は、
形成されたグレーティング（屈折率増加部位５）を透過
してきた光強度の波長依存性である。そして、パルスレ
ーザ光の集光照射及び光ファイバＦの相対移動を繰り返
しながら複数のグレーティングを形成していく過程で透
過光強度の波長依存性をモニタリングすると、ある波長
を中心として透過光強度が減少し始める。したがって、
目標とするフィルタ特性が得られた時点でパルスレーザ
光の集光照射を中止する。作製されたグレーティング付
き光ファイバについて透過光強度の波長依存性を調査し
たところ、図２に示すように約１３１０ｎｍに中心波長
をもち、およそ５０ｎｍの帯域幅にわたって透過率が緩
やかに減衰していた。透過率の減衰のピーク波長では、
およそ１２ｄＢの損失であった。
【００１８】
【実施例２】白金二重ルツボでコアガラス及びクラッド
ガラスを溶融し、紡糸ノズルから流れ出てきたガラスを
線引き装置で紡糸することにより光ファイバＦを製造し
た。光ファイバＦのコアＦ1は、径が８μｍで、Ｓｉ
Ｏ2：６２モル％，Ｎａ2Ｏ：２７モル％，Ａｌ2Ｏ3：８
モル％，Ｇｅ2Ｏ：３モル％の組成をもつ酸化物ガラス
であった。クラッドＦ2は、径が１２５μｍで、Ｓｉ
Ｏ2：７５モル％，Ｎａ2Ｏ：２０モル％，Ａｌ2Ｏ3：５
モル％の組成をもつ酸化物ガラスであった。また、樹脂
被覆層Ｆ3は、径が２５０μｍで、ウレタンアクリレー
ト系の紫外線硬化型樹脂であった。この光ファイバＦ
は、比屈折率差Δ＝（ｎ1−ｎ2）／ｎ1が約０．３％の
シングルモードファイバであった。
ガラスを溶融し、紡糸ノズルから流れ出てきたガラスを
線引き装置で紡糸することにより光ファイバＦを製造し
た。光ファイバＦのコアＦ1は、径が８μｍで、Ｓｉ
Ｏ2：６２モル％，Ｎａ2Ｏ：２７モル％，Ａｌ2Ｏ3：８
モル％，Ｇｅ2Ｏ：３モル％の組成をもつ酸化物ガラス
であった。クラッドＦ2は、径が１２５μｍで、Ｓｉ
Ｏ2：７５モル％，Ｎａ2Ｏ：２０モル％，Ａｌ2Ｏ3：５
モル％の組成をもつ酸化物ガラスであった。また、樹脂
被覆層Ｆ3は、径が２５０μｍで、ウレタンアクリレー
ト系の紫外線硬化型樹脂であった。この光ファイバＦ
は、比屈折率差Δ＝（ｎ1−ｎ2）／ｎ1が約０．３％の
シングルモードファイバであった。
【００１９】グレーティングの書込みに際しては、書込
み領域にある樹脂被覆層Ｆ3を有機溶剤で除去した後、
光ファイバＦを洗浄した。次いで、実施例１と同様にレ
ーザ光を集光照射した。パルスレーザ光源１としては、
チタンサファイアレーザを用い、波長４９０ｎｍ，パル
ス幅１．２×１０-13秒，繰返し周期２００ｋＨｚのパ
ルスレーザ光を出射した。レーザ光の集光照射により、
集光点３ではピークパワー密度が１×１０13Ｗ／ｃｍ2
に高められ、集光点３に当たる部分のガラスの屈折率が
増加した。
み領域にある樹脂被覆層Ｆ3を有機溶剤で除去した後、
光ファイバＦを洗浄した。次いで、実施例１と同様にレ
ーザ光を集光照射した。パルスレーザ光源１としては、
チタンサファイアレーザを用い、波長４９０ｎｍ，パル
ス幅１．２×１０-13秒，繰返し周期２００ｋＨｚのパ
ルスレーザ光を出射した。レーザ光の集光照射により、
集光点３ではピークパワー密度が１×１０13Ｗ／ｃｍ2
に高められ、集光点３に当たる部分のガラスの屈折率が
増加した。
【００２０】屈折率増加部位５が集光点３に形成された
後、実施例１と同様に光ファイバＦの相対移動及びレー
ザ光の集光照射を繰り返し、複数の屈折率変化部位５が
形成されたグレーティング付き光ファイバを作製した。
なお、一つの屈折率増加部位５当り光ファイバＦを集光
照射に１０秒間曝し、グレーティング周期を５００μ
ｍ，グレーティング長を３０ｍｍとした。また、グレー
ティング形成時にグレーティングの透過特性を光スペク
トラムアナライザで同時観察した。そして、目標とする
透過特性が得られた時点でパルスレーザ光の集光照射を
中止した。
後、実施例１と同様に光ファイバＦの相対移動及びレー
ザ光の集光照射を繰り返し、複数の屈折率変化部位５が
形成されたグレーティング付き光ファイバを作製した。
なお、一つの屈折率増加部位５当り光ファイバＦを集光
照射に１０秒間曝し、グレーティング周期を５００μ
ｍ，グレーティング長を３０ｍｍとした。また、グレー
ティング形成時にグレーティングの透過特性を光スペク
トラムアナライザで同時観察した。そして、目標とする
透過特性が得られた時点でパルスレーザ光の集光照射を
中止した。
【００２１】作製したグレーティング付き光ファイバに
ついて透過光強度の波長依存性を調査したところ、図３
に示すようにおよそ７０ｎｍの帯域幅にわたって透過率
が緩やかに減衰していた。透過率の減衰のピーク波長で
は、およそ４ｄＢの損失であった。この結果から、波数
５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザ光をＧｅドープ
ガラスに集光照射させて屈折率変化を誘起させるとき、
高圧水素処理等の光高感度化処理を必要とすることな
く、グレーティング形成に十分な屈折率変化がＧｅドー
プ部分に生じ、グレーティングの作製が可能であること
が判った。
ついて透過光強度の波長依存性を調査したところ、図３
に示すようにおよそ７０ｎｍの帯域幅にわたって透過率
が緩やかに減衰していた。透過率の減衰のピーク波長で
は、およそ４ｄＢの損失であった。この結果から、波数
５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザ光をＧｅドープ
ガラスに集光照射させて屈折率変化を誘起させるとき、
高圧水素処理等の光高感度化処理を必要とすることな
く、グレーティング形成に十分な屈折率変化がＧｅドー
プ部分に生じ、グレーティングの作製が可能であること
が判った。
【００２２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、コアにＧｅをドープした光ファイバを用い、光ファ
イバの固有吸収がない波数５ｃｍ―1以下の波長領域の
パルスレーザ光を光ファイバ内部に集光照射し、Ｇｅド
ープ部分での屈折率を増加させることにより、屈折率変
調のグレーティングを付けている。この方法によると
き、従来の紫外線照射を用いたグレーティング形成に比
較して高圧水素処理等を要しないため光損失の増加等の
欠点を伴うことなく、必要な透過特性をもつグレーティ
ングが付けられる。５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレ
ーザ光を用いたグレーティング作製方法と比較しても、
クラッドガラスの屈折率を変化させることなくＧｅドー
プ部分で選択的な屈折率変化が生じるため、安定したフ
ィルタ特性をもつグレーティングを書き込むことができ
る。しかも、投入するエネルギー量に応じて屈折率変化
量を容易に制御でき、グレーティングの周期や長さも任
意に変えられる。
は、コアにＧｅをドープした光ファイバを用い、光ファ
イバの固有吸収がない波数５ｃｍ―1以下の波長領域の
パルスレーザ光を光ファイバ内部に集光照射し、Ｇｅド
ープ部分での屈折率を増加させることにより、屈折率変
調のグレーティングを付けている。この方法によると
き、従来の紫外線照射を用いたグレーティング形成に比
較して高圧水素処理等を要しないため光損失の増加等の
欠点を伴うことなく、必要な透過特性をもつグレーティ
ングが付けられる。５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレ
ーザ光を用いたグレーティング作製方法と比較しても、
クラッドガラスの屈折率を変化させることなくＧｅドー
プ部分で選択的な屈折率変化が生じるため、安定したフ
ィルタ特性をもつグレーティングを書き込むことができ
る。しかも、投入するエネルギー量に応じて屈折率変化
量を容易に制御でき、グレーティングの周期や長さも任
意に変えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従ったグレーティング付き光ファイ
バの作製方法を説明する図
バの作製方法を説明する図
【図２】 実施例１で作製されたグレーティング付き光
ファイバの透過強度の波長依存性を示すグラフ
ファイバの透過強度の波長依存性を示すグラフ
【図３】 実施例２で作製されたグレーティング付き光
ファイバの透過強度の波長依存性を示すグラフ
ファイバの透過強度の波長依存性を示すグラフ
１：パルスレーザ光源 ２：レーザ光 ３：集光点
４：集光レンズ ５：屈折率変化部位 Ｆ：光ファイバ Ｆ1：コア Ｆ2：クラッド Ｆ
3：樹脂被覆層
４：集光レンズ ５：屈折率変化部位 Ｆ：光ファイバ Ｆ1：コア Ｆ2：クラッド Ｆ
3：樹脂被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 裕己 奈良県奈良市鶴舞西町二丁目28番303号 (72)発明者 平尾 一之 京都府相楽郡木津町木津川台三丁目５番８ 号 Ｆターム(参考） 2H049 AA02 AA33 AA45 AA51 AA59 AA62 2H050 AB03Z AB05X AB29Z AB33Z AB37Z AC03 AC82 AC84 AD00
Claims (4)
- 【請求項１】 光ファイバの固有吸収がない波数５ｃｍ
-1以下の波長領域にあるパルスレーザ光を用い、Ｇｅド
ープガラスをコアとする光ファイバの内部に集光点を調
節して集光照射し、集光点を光ファイバの長さ方向に間
歇的に相対移動させながらパルスレーザ光の集光照射を
繰り返すことにより、複数の屈折率変化部位を光ファイ
バの光軸方向に形成することを特徴とするグレーティン
グ付き光ファイバの製造方法。 - 【請求項２】 Ｇｅドープした石英ガラスをコアとする
光ファイバを使用する請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 ２０モル％以下の濃度でＧｅドープした
石英ガラスをコアとする光ファイバを使用する請求項１
記載の製造方法。 - 【請求項４】 パルス幅１０-10秒以下のパルスレーザ
光を集光照射する請求項１記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29981199A JP2001116935A (ja) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | グレーティング付き光ファイバの製造方法。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29981199A JP2001116935A (ja) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | グレーティング付き光ファイバの製造方法。 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001116935A true JP2001116935A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=17877221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29981199A Pending JP2001116935A (ja) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | グレーティング付き光ファイバの製造方法。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001116935A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100878978B1 (ko) | 2007-01-12 | 2009-01-19 | 광주과학기술원 | 레이저를 이용한 피피엘엔 도파로 소자의 제조 방법 |
| JP2017198847A (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 株式会社フジクラ | 光ファイバグレーティングの製造方法 |
-
1999
- 1999-10-21 JP JP29981199A patent/JP2001116935A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100878978B1 (ko) | 2007-01-12 | 2009-01-19 | 광주과학기술원 | 레이저를 이용한 피피엘엔 도파로 소자의 제조 방법 |
| JP2017198847A (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 株式会社フジクラ | 光ファイバグレーティングの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031031 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20031210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040427 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040914 |