JP2002048927A - Method for manufacturing chirped fiber grating - Google Patents

Method for manufacturing chirped fiber grating

Info

Publication number
JP2002048927A
JP2002048927A JP2000233635A JP2000233635A JP2002048927A JP 2002048927 A JP2002048927 A JP 2002048927A JP 2000233635 A JP2000233635 A JP 2000233635A JP 2000233635 A JP2000233635 A JP 2000233635A JP 2002048927 A JP2002048927 A JP 2002048927A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grating
fiber grating
chirped fiber
optical fiber
phase mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000233635A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Okude
聡 奥出
Akira Sakamoto
明 坂元
Kenji Nishide
研二 西出
Akira Wada
朗 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2000233635A priority Critical patent/JP2002048927A/en
Publication of JP2002048927A publication Critical patent/JP2002048927A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a chirped fiber grating which reduces ripples and has excellent dispersion characteristics by reducing fluctuations generated in a method for manufacturing a chirped fiber grating and reducing ununiformity of the grating. SOLUTION: In the method for manufacturing the chirped fiber grating wherein a phase mask 6 is arranged closely to an optical fiber 3 the partial coating layer of which is removed and the coating layer removed part of the optical fiber 3 is irradiated with ultraviolet rays through the phase mask 6 to form the grating, the phase mask 6 is scanned with ultraviolet beams 7 and the optical fiber 3 is repeatedly irradiated with the ultraviolet rays to form the grating.

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、光通信や光センサ
などの分野に用いられるチャープトファイバグレーティ
ングの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a chirped fiber grating used in fields such as optical communication and optical sensors.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信において、伝送光ファイバに累積
する波長分散は、伝送する光パルスの幅に影響を与える
ため、光通信の伝送容量を制限する一因になる。特に光
増幅器を使用した伝送路においては、光信号の送信から
受信まで一度も中継器で電気信号に変換されること(再
生中継)なく伝送が行われるため、全長の波長分散が累
積し、これが伝送特性に影響を与える。また、光信号の
伝送速度が高くなると、伝送する光パルスの幅、間隔が
狭くなるため、波長分散による光パルスの広がりがわず
かであっても、隣接する光パルスが互いに干渉しあうた
めに、伝送路における伝送特性の劣化が生じる。このた
め光通信の伝送路で累積する波長分散の補償技術が必要
とされ、このような方法として以下の2つの方法が存在
する。
2. Description of the Related Art In optical communication, chromatic dispersion accumulated in a transmission optical fiber affects the width of an optical pulse to be transmitted, which is a factor in limiting the transmission capacity of optical communication. Particularly, in a transmission line using an optical amplifier, since transmission is performed without being converted into an electric signal (regeneration relay) by a repeater from transmission to reception of an optical signal, chromatic dispersion over the entire length accumulates. Affects transmission characteristics. Also, when the transmission speed of the optical signal increases, the width and interval of the transmitted optical pulse become narrower, so even if the spread of the optical pulse due to chromatic dispersion is slight, the adjacent optical pulses interfere with each other, The transmission characteristics in the transmission path are degraded. Therefore, a technique of compensating for chromatic dispersion accumulated in the transmission line of optical communication is required, and the following two methods exist as such methods.

【0003】一つは分散補償光ファイバを用いる方法
で、この方法は伝送路で累積する波長分散量と逆の符号
の波長分散を持つ光ファイバを、受信器の前に挿入する
ことで伝送路で生じた波長分散を補償する方法である。
この方法においては、光ファイバの種類、及びその長さ
を適当に選ぶことで累積した波長分散を完全に補償する
ことが可能であるが、分散補償量の大きさに比例して、
分散補償光ファイバによる挿入損失が大きくなる、必要
となる分散補償光ファイバの長さが数km〜数+kmになる
ために装置に実装するときの体積が非常に大きくなると
いった問題点がある。特に複数の波長の光を合波して1
本の光ファイバで伝送を行う波長多重通信(WDM通
信)の場合、各波長で生じる波長分散量が異なるため
に、波長毎に異なる長さの分散補償光ファイバを準備し
なければならず、波長数に比例した量の分散補償光ファ
イバが必要となり、さらに装置の大型化が必要であっ
た。
One method uses a dispersion compensating optical fiber. In this method, an optical fiber having a chromatic dispersion having a sign opposite to that of the chromatic dispersion accumulated in the transmission line is inserted in front of the receiver. This is a method of compensating for the chromatic dispersion caused by the above.
In this method, it is possible to completely compensate for the accumulated chromatic dispersion by appropriately selecting the type of optical fiber and its length, but in proportion to the magnitude of the dispersion compensation amount,
There are problems that the insertion loss due to the dispersion compensating optical fiber increases and the required length of the dispersion compensating optical fiber ranges from several km to several + km, so that the volume when mounted on the device becomes very large. In particular, by combining light of multiple wavelengths,
In the case of wavelength division multiplexing communication (WDM communication) in which transmission is performed using a single optical fiber, the amount of chromatic dispersion generated at each wavelength is different. The amount of dispersion compensating optical fiber required in proportion to the number was required, and the size of the apparatus was further required.

【0004】もう一つの伝送路の分散補償の方法として
は、チャ−プトファイバグレーティングを用いる方法で
ある。ファイバグレーティングは、光ファイバのコアの
屈折率を紫外線を照射することにより周期的に変化させ
てグレーティングを形成し、特定の波長の光を反射する
ようにした光部品である。そして、その周期がグレーテ
ィングの長手方向で連続的に変化しているものを特にチ
ャープトファイバグレーティングと呼ぶ。このようなチ
ャープトファイバグレーティングを用いることで、伝送
光ファイバにおける波長分散補償ができる。
[0004] Another method of compensating the dispersion of the transmission line is to use a chirped fiber grating. A fiber grating is an optical component in which a refractive index of a core of an optical fiber is periodically changed by irradiating ultraviolet rays to form a grating, and reflects light of a specific wavelength. A grating whose period continuously changes in the longitudinal direction of the grating is particularly called a chirped fiber grating. By using such a chirped fiber grating, chromatic dispersion compensation in a transmission optical fiber can be performed.

【0005】次に、上記チャープトファイバグレーティ
ングの原理を、図3及び図4を用いて説明する。図3は
チャープトファイバグレーティングの一例を模式的に示
したもので、コア1の一部に屈折率上昇部4、4が長手
方向に周期的に形成されたものであり、光が左端から入
射した場合を示す。このようなチャープトファイバグレ
ーティング5では、グレーティング周期が長手方向に連
続に変化しているため、入射される光の波長により反射
する位置が異なる。図3に示すチャープトファイバグレ
ーティング5の場合、波長がλ1の光はチャープトファ
イバグレーティング5の入射端に近い部分で反射され、
λ1よりも長い波長の光λ2は前記入射端から一番遠い
部分で反射される。このため、波長λ1とλ2の光が入
射して屈折率上昇部4、4の形成されたグレーティング
部で反射され、再び入射端に戻ってくるまでの時間(遅
延時間)に差がつく。実際には前記遅延時間は波長λ1
からλ2まで連続的に変化している。
Next, the principle of the chirped fiber grating will be described with reference to FIGS. FIG. 3 schematically shows an example of a chirped fiber grating in which refractive index increasing portions 4 and 4 are periodically formed in a part of a core 1 in a longitudinal direction, and light enters from a left end. The following shows the case. In such a chirped fiber grating 5, since the grating period changes continuously in the longitudinal direction, the reflection position differs depending on the wavelength of the incident light. In the case of the chirped fiber grating 5 shown in FIG. 3, light having a wavelength of λ1 is reflected at a portion near the incident end of the chirped fiber grating 5,
Light λ2 having a wavelength longer than λ1 is reflected at a portion farthest from the incident end. For this reason, there is a difference in the time (delay time) until the lights of the wavelengths λ1 and λ2 enter, are reflected by the grating portion where the refractive index increasing portions 4 and 4 are formed, and return to the incident end again. Actually, the delay time is the wavelength λ1
To λ2 continuously.

【0006】図4は、チャープトファイバグレーティン
グ5における波長と遅延時間の関係を示したグラフであ
り、図4(a)は、グレーティング部内の位置Lと反射
波長λの関係を示し、図4(b)は、反射波長λと遅延
時間τの関係を示す。図4(b)に示された特性は、群
遅延時間特性と呼ばれる。図4(b)におけるグラフの
傾きが波長分散を示し、この波長分散は、図4(c)に
示すように一定の値Dになり、チャープトファイバグレ
ーティング5での波長分散の補償が可能になる。上記値
Dは、D=(τ2−τ1)/(λ2−λ1)で表される。こ
のような分散補償を目的としたチャープトファイバグレ
ーティングを特に分散補償ファイバグレーティング(Dis
persion Compensation Fiber Grating,以下DCFG)
と呼ぶ。上記DCFGの波長分散特性は、DCFGにお
けるグレーティング周期の変化量(チャープ率)を適当に
設計することにより、所望の値を得ることが可能であ
る。また光の入射方向を変えることで、DCFGにおけ
る遅延時間特性の傾きが逆転するので、正負両方の分散
補償が実現できる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the wavelength and the delay time in the chirped fiber grating 5, and FIG. 4A shows the relationship between the position L in the grating section and the reflection wavelength λ. b) shows the relationship between the reflection wavelength λ and the delay time τ. The characteristic shown in FIG. 4B is called a group delay time characteristic. The slope of the graph in FIG. 4B indicates the chromatic dispersion. The chromatic dispersion has a constant value D as shown in FIG. 4C, and the chromatic dispersion in the chirped fiber grating 5 can be compensated. Become. The value D is represented by D = (τ2-τ1) / (λ2-λ1). Such chirped fiber gratings for dispersion compensation are especially
persion Compensation Fiber Grating (DCFG)
Call. A desired value of the wavelength dispersion characteristics of the DCFG can be obtained by appropriately designing the amount of change (chirp rate) of the grating period in the DCFG. Further, by changing the light incident direction, the slope of the delay time characteristic in the DCFG is reversed, so that both positive and negative dispersion compensation can be realized.

【0007】DCFGの他の特徴としては以下の点が挙
げられる。 1.グレーティングの反射帯域でのみで動作するもので
あり、通常その帯域は1〜10nm程度である。 2.グレーティング長が、10〜100cmであるのでデ
バイスが非常に小型になる。 3.挿入損失が低い。また挿入損失は得られる分散量に
は比例しない。 4.上述の分散補償光ファイバに見られるような光の入
射パワーに対する非線形特性が非常に小さい。
[0007] Other features of DCFG include the following. 1. It operates only in the reflection band of the grating, and its band is usually about 1 to 10 nm. 2. Since the grating length is 10 to 100 cm, the device becomes very small. 3. Low insertion loss. Also, the insertion loss is not proportional to the amount of dispersion obtained. 4. The nonlinear characteristic with respect to the incident power of light as seen in the dispersion compensating optical fiber is very small.

【0008】上記DCFGの作製には通常のファイバグ
レーティングの作製と同じく位相マスク法が用いられ
る。この位相マスクとは光ファイバに書き込むグレーテ
ィングの周期に対応した周期的な溝が形成された石英基
板である。上記位相マスク法によるファイバグレーティ
ングの作製方法について図5を用いて説明する。光ファ
イバ3は、グレーティングを書き込む部分だけ被覆を除
去して、位相マスク6に接触または近接するように配置
する。そこに紫外線ビーム7を、位相マスク6を通して
クラッド2を露出させた光ファイバ3のグレーティング
の形成部分に照射する。前記位相マスク6を通過した紫
外線ビーム7は、回折され2つの回折光8、8に分離さ
れるが、その2つの回折光8、8が重なりあうところで
は干渉縞9により紫外線光の周期的なパターンが生じ
る。ここに光ファイバ3を置くことにより紫外線ビーム
7の強度分布に対応して光ファイバ3のコア1の屈折率
が周期的に上昇し、ファイバグレーティングを作製する
ことができる。
[0008] The phase mask method is used for the fabrication of the DCFG, similarly to the fabrication of a normal fiber grating. This phase mask is a quartz substrate on which periodic grooves corresponding to the period of the grating written on the optical fiber are formed. A method of manufacturing a fiber grating by the above-described phase mask method will be described with reference to FIG. The optical fiber 3 is disposed so as to be in contact with or close to the phase mask 6 by removing the coating only at the portion where the grating is to be written. The ultraviolet beam 7 is applied through the phase mask 6 to the portion of the optical fiber 3 where the clad 2 is exposed, where the grating is formed. The ultraviolet beam 7 having passed through the phase mask 6 is diffracted and separated into two diffracted lights 8, 8. Where the two diffracted lights 8, 8 overlap each other, the periodicity of the ultraviolet light is caused by interference fringes 9. A pattern occurs. By placing the optical fiber 3 here, the refractive index of the core 1 of the optical fiber 3 periodically rises in accordance with the intensity distribution of the ultraviolet beam 7, and a fiber grating can be manufactured.

【0009】DCFGの場合、グレーティング長が長い
ほうが得られる波長分散量もしくは波長の帯域幅が大き
いため、できるだけ長いグレーティングを作製する方が
望ましいが、これは位相マスクの大きさで制限されてい
る。市販されている位相マスクの最大のものは15cm程
度である。
In the case of DCFG, the longer the grating length, the larger the amount of chromatic dispersion or wavelength bandwidth that can be obtained. Therefore, it is desirable to manufacture a grating as long as possible, but this is limited by the size of the phase mask. The largest commercially available phase mask is about 15 cm.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】このようなDCFGの
問題点として、群遅延時間特性が変動する(群遅延時間
リップル、以下単にリップルとする場合がある)点が挙
げられる。この群遅延時間リップルの特性(以下リップ
ル特性とする場合がある)について説明する。図6〜9
にDCFGの特性例を示す。図6はDCFGの反射特性
を示すものであり、この場合1546.3〜1547.
3nmの波長の光を反射して、その帯域で分散を補償する
ことが可能になる。図7はDCFGの分散補償の性能を
表す特性である、反射光の群遅延時間特性を示したもの
である。図7におけるグラフの傾きはDCFGの補償で
きる分散量を示し、この場合は、850ps/nmである。
このような群遅延時間特性は、理想的には図8に示すグ
ラフのように直線とされる。しかしながら、実際に作製
できるDCFGの特性は、細かい変動成分が含まれたも
のであり、直線とはならない。図9は、このDCFGに
おける細かい変動成分のみをプロットしたグラフであ
り、リップル特性を示す。このような図9に示されたリ
ップル特性は、DCFGにおいて測定された群遅延時間
特性に対して直線近似を行い、その近似直線と測定され
た群遅延時間特性との差をとることにより求められる。
As a problem of such a DCFG, there is a point that the group delay time characteristic fluctuates (group delay time ripple, sometimes simply referred to as ripple). The characteristic of the group delay time ripple (hereinafter sometimes referred to as ripple characteristic) will be described. Figures 6-9
Shows an example of DCFG characteristics. FIG. 6 shows the reflection characteristics of DCFG. In this case, 1546.3 to 1547.
It is possible to reflect light having a wavelength of 3 nm and compensate for dispersion in that band. FIG. 7 shows a group delay time characteristic of reflected light, which is a characteristic representing the performance of dispersion compensation of DCFG. The slope of the graph in FIG. 7 indicates the amount of dispersion that can be compensated for by DCFG, and in this case, it is 850 ps / nm.
Such a group delay time characteristic is ideally a straight line as shown in the graph of FIG. However, the characteristics of the DCFG that can be actually produced include fine fluctuation components and do not form a straight line. FIG. 9 is a graph in which only fine fluctuation components in this DCFG are plotted, and shows a ripple characteristic. Such a ripple characteristic shown in FIG. 9 is obtained by performing a linear approximation to the group delay time characteristic measured by DCFG, and taking a difference between the approximated line and the measured group delay time characteristic. .

【0011】実際にDCFGを分散補償素子として用い
るためには、上記リップル(グラフの振れ幅の大きさで
表される)はできるだけ小さいほうが望ましい。しかし
ながら、従来のDCFGの作製技術では、得られるDC
FGのリップルは数十〜数百psと非常に大きく、実際の
光通信システムの分散補償素子として供することは困難
であった。上記DCFGにおけるリップルが生じる原因
としては、ファイバグレーティングの屈折率変化量やグ
レーティング周期の不均一性が挙げられる。
In order to actually use DCFG as a dispersion compensating element, it is desirable that the above-mentioned ripple (represented by the amplitude of the graph) be as small as possible. However, in the conventional DCFG fabrication technology, the obtained DC
The FG has a very large ripple of several tens to several hundreds of ps, making it difficult to use it as a dispersion compensating element in an actual optical communication system. The causes of the ripple in the DCFG include a change in the refractive index of the fiber grating and non-uniformity of the grating period.

【0012】このような不均一性の影響の例として、図
10と図11にグレーティング周期に揺らぎがない場合
とある場合について、リップル特性をシミュレーション
して計算した結果を示す。図10(a)に示すように、
DCFGのグレーティング周期に揺らぎがない場合、図
10(b)に示すようにリップル特性に変動は全くな
い。一方、図11(a)に示すようにグレーティング周
期に幅0.05nm程度で揺らぎがある場合、図11
(b)に示す通り幅で50ps程度のリップルが生じてい
ることがわがる。このようにDCFGにおいては、グレ
ーティングの不均一性によりリップル特性は大きな影響
をうける。
As examples of the influence of such non-uniformity, FIGS. 10 and 11 show the results of simulations of the ripple characteristics for the case where there is no fluctuation in the grating period and the case where there is. As shown in FIG.
When there is no fluctuation in the grating period of the DCFG, there is no change in the ripple characteristics as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 11A, when the grating period fluctuates with a width of about 0.05 nm,
It can be seen that a ripple of about 50 ps occurs in the width as shown in FIG. As described above, in DCFG, the ripple characteristics are greatly affected by the non-uniformity of the grating.

【0013】上記グレーティングの揺らぎ(不均一性)
が生じる要因については以下のことが考えられる。 (1)グレーティングの作製に使用する位相マスクによ
る揺らぎ。 (2)グレーティングに用いられる光ファイバの外径や
コアの屈折率に起因する揺らぎ。 (3)グレーティングを形成するために用いる露光装置
や露光方法に起因する揺らぎ。
[0013] Fluctuation of the grating (non-uniformity)
The following can be considered as factors that cause the occurrence. (1) Fluctuation caused by a phase mask used for manufacturing a grating. (2) Fluctuation caused by the outer diameter of the optical fiber used for the grating or the refractive index of the core. (3) Fluctuation caused by an exposure apparatus and an exposure method used for forming a grating.

【0014】これらの揺らぎの複合的な結果としてリッ
ブルが生じると考えられる。これまで、上記(1)、
(2)に示す揺らぎの原因については、いくつかの改善
方法が示されている。(参考文献2000年電子情報通
信学会総合大会講演論文集C-3-62、IEEE Photonics Tec
hnology Letters,vol.11pp572-574,1999.、Technical D
igest of Fiber Cnference 99(CFC99),FA,1999.s)しか
しながら、これら(1)、(2)に示す揺らぎは時間的
に変動しないものであり、使用する位相マスク、光ファ
イバで決まってしまうため実際にファイバグレ−ティン
グの作製の際にはこれらの揺らぎを低減することはでき
ない。一方(3)に示す揺らぎは、照射を行う紫外線レ
ーザのパワー強度やレーザビームの品質、また露光装置
に加わる振動などの外部からの擾乱など、時間的に変動
する揺らぎであるが、この揺らぎを低減する方法は未だ
確立されていない。
It is considered that a composite result of these fluctuations results in the occurrence of a riffle. Until now, (1),
Regarding the cause of the fluctuation shown in (2), several improvement methods are described. (Ref. 2000 IEICE General Conference Proceedings C-3-62, IEEE Photonics Tec
hnology Letters, vol. 11pp572-574, 1999., Technical D
igest of Fiber Cnference 99 (CFC99), FA, 1999.s) However, these fluctuations shown in (1) and (2) do not fluctuate with time, and are determined by the phase mask and optical fiber used. In practice, these fluctuations cannot be reduced when fabricating fiber gratings. On the other hand, the fluctuation shown in (3) is a fluctuation that fluctuates with time, such as external power such as the power intensity of the ultraviolet laser for irradiation, the quality of the laser beam, and vibration applied to the exposure apparatus. The method of reducing has not been established yet.

【0015】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、上記チャープトファイバグレーティングの製造方
法において生じる揺らぎを低減してグレーティングの不
均一性を減少させることにより、リップルを少なくし、
分散特性の優れたチャープトファイバグレーティングを
得ることを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and reduces ripples by reducing fluctuations generated in the above-described method of manufacturing a chirped fiber grating to reduce non-uniformity of the grating.
It is an object of the present invention to obtain a chirped fiber grating having excellent dispersion characteristics.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】係る課題を解決するため
に、本発明者らは、チャープトファイバグレーティング
の製造方法において生じる上記(3)の揺らぎに着目
し、この揺らぎを減少させることによりチャープトファ
イバグレーティングにおけるリップルの低減を行う方法
を考案した。すなわち本発明は、一部被覆層を除去した
光ファイバに位相マスクを近接させて配置し、前記光フ
ァイバの被覆層除去部分に、前記位相マスクを通して光
ファイバに紫外線ビームを照射してグレーティングを形
成するチャープトファイバグレーティングの製造方法に
おいて、上記位相マスク上に紫外線ビームをスキャンし
て、上記光ファイバに繰り返し紫外線を照射してグレー
ティングを形成するものであり、この方法によりリップ
ルが低減され、分散特性に優れたチャープトファイバグ
レーティングを得るものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have focused on the fluctuation (3) occurring in the method of manufacturing a chirped fiber grating and reduced the fluctuation to reduce the chirp. A method for reducing ripples in a fiber grating has been devised. That is, according to the present invention, a phase mask is arranged close to an optical fiber from which a coating layer has been partially removed, and a grating is formed by irradiating the optical fiber with an ultraviolet beam through the phase mask on the coating layer removed portion of the optical fiber. In the method for producing a chirped fiber grating, a UV beam is scanned on the phase mask, and the optical fiber is repeatedly irradiated with ultraviolet light to form a grating. And to obtain a chirped fiber grating excellent in quality.

【0017】上記グレーティングの製造方法において
は、紫外線ビームのスキャン回数が5回以上であること
が望ましい。また上記ファイバグレーティングの作製方
法においては、紫外線ビームをスキャンする速度が0.
2mm/sec以上であることが望ましい。
In the above-described method of manufacturing a grating, it is desirable that the number of scans of the ultraviolet beam is 5 or more. Further, in the above-described method of fabricating the fiber grating, the scanning speed of the ultraviolet beam is set to 0.
It is desirable that it be 2 mm / sec or more.

【0018】[0018]

【作用】一般的なグレーティングの形成方法は、上述の
図5に示したとおりであるが、この際、紫外線光の照射
は、紫外線レーザによる紫外線ビーム7により行われ、
該紫外線ビーム7は光ファイバ3の長手方向に沿って移
動する。これは、一般的に位相マスク6の大きさに比べ
て紫外線ビーム7の大きさが小さいため、紫外線ビーム
7の移動を行わなければ位相マスク6と同じ大きさのグ
レーティングが作製できないことによる。
The general method of forming a grating is as shown in FIG. 5 described above. At this time, the irradiation of ultraviolet light is performed by an ultraviolet beam 7 by an ultraviolet laser.
The ultraviolet beam 7 moves along the longitudinal direction of the optical fiber 3. This is because the size of the ultraviolet beam 7 is generally smaller than the size of the phase mask 6, so that a grating having the same size as the phase mask 6 cannot be manufactured unless the ultraviolet beam 7 is moved.

【0019】本発明者らは鋭意検討の結果、上記ファイ
バグレーティングの製造方法においては、光ファイバに
紫外線を照射する回数、すなわち紫外線ビームをスキャ
ンする回数とチャープトファイバグレーティングにおけ
るリップル特性との間には相関関係がある、すなわち紫
外線ビームのスキャン回数を増加させるとリップルが減
少することを見出し、紫外線ビームのスキャン回数を増
加させてチャープトファイバグレーティングにおけるリ
ップルを減少させることに成功し本発明を完成した。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that, in the above-described method of manufacturing a fiber grating, the number of times of irradiating the optical fiber with ultraviolet rays, that is, the number of times of scanning the ultraviolet beam, and the ripple characteristic of the chirped fiber grating. Has a correlation, that is, the ripple decreases as the number of UV beam scans increases, and succeeds in reducing the ripple in the chirped fiber grating by increasing the number of UV beam scans, completing the present invention. did.

【0020】このようにチャープトファイバグレーティ
ングにおけるリップルを低減できる理由については以下
のように考えられる。まず、1回の紫外線ビームのスキ
ャンで光ファイバにグレーティングを作製した場合に
は、スキャン中に生じる揺らぎがそのままグレーティン
グ内に残ってしまう。しかし、繰り返し紫外線ビームを
スキャンして光ファイバに紫外線光の照射を行うこと
で、時間的に変動する揺らぎの成分が平均化され、最終
的にグレーティング内に残る揺らぎが少なくなり、結果
として製造されたチャープトファイバグレーティングで
のリッブルが低減できる。
The reason why the ripple in the chirped fiber grating can be reduced as described above is considered as follows. First, when a grating is produced on an optical fiber by one scan of an ultraviolet beam, fluctuations that occur during scanning remain in the grating as they are. However, by repeatedly irradiating the optical fiber with the ultraviolet light by scanning the ultraviolet beam, the time-varying fluctuation component is averaged, and finally the fluctuation remaining in the grating is reduced. Ribbles in the chirped fiber grating can be reduced.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明のチャープトファイバグレーティングの製
造方法は、上記図5に示す従来の位相マスク法を適用す
ることができ、その特徴とするところは、位相マスク上
から照射する紫外線ビームを繰り返しスキャンして、光
ファイバに紫外線を繰り返し照射することである。以
下、手順に沿って本発明のチャープトファイバグレーテ
ィングの製造方法を上記図5を利用して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The method for manufacturing a chirped fiber grating of the present invention can apply the conventional phase mask method shown in FIG. 5 described above. The feature of the method is that an ultraviolet beam irradiated from above the phase mask is repeatedly scanned, This is to repeatedly irradiate the optical fiber with ultraviolet rays. Hereinafter, a method of manufacturing a chirped fiber grating of the present invention will be described with reference to FIG.

【0022】グレーティングを形成する光ファイバ3と
しては、特に限定されず、通常のチャープトファイバグ
レーティングに用いらるものを使用することができる。
つまり酸化ゲルマニウムがドープされた石英ガラスから
なるコア1と、このコア1上に石英ガラスからなるクラ
ッド2を設け、このクラッド2上に被覆層を設けたシン
グルモード系の光ファイバ3などを用いることができ
る。そして、チャープトファイバグレーティングの製造
方法においては、まず上記光ファイバ3のグレーティン
グを形成する部分の被覆層を除去してクラッドを露出さ
せる。次いで、このグレーティング形成部分に、位相マ
スク6を接触または近接させて配置する。この位相マス
ク6には、グレーティングの周期に対応した周期的な溝
が形成されている。
The optical fiber 3 forming the grating is not particularly limited, and those used for a normal chirped fiber grating can be used.
In other words, a core 1 made of quartz glass doped with germanium oxide, a clad 2 made of quartz glass provided on the core 1, and a single mode optical fiber 3 provided with a coating layer on the clad 2 are used. Can be. In the method of manufacturing the chirped fiber grating, first, the cladding is removed by removing the coating layer of the portion of the optical fiber 3 where the grating is formed. Next, the phase mask 6 is disposed in contact with or close to the grating forming portion. The phase mask 6 has a periodic groove corresponding to the period of the grating.

【0023】そして、紫外線ビーム7を上記位相マスク
6を通して光ファイバ3のグレーティングの形成部分に
照射する。このとき、紫外線ビーム7をスキャン(移
動)させて、繰り返し上記グレーティング形成部分に紫
外線を照射する。このときの紫外線ビームの繰り返し照
射回数、すなわちスキャン回数は、5回以上、好ましく
は5〜15回とする。スキャン回数が5回未満である
と、グレーティング形成時の揺らぎの低減効果が十分に
得られない。また、15回を超えてもその効果が飽和
し、製造時間がかかることになる。
Then, an ultraviolet beam 7 is applied to the grating portion of the optical fiber 3 through the phase mask 6. At this time, the ultraviolet beam 7 is scanned (moved) to repeatedly irradiate the grating forming portion with ultraviolet light. At this time, the number of repeated irradiations of the ultraviolet beam, that is, the number of scans is set to 5 or more, preferably 5 to 15 times. If the number of scans is less than 5, the effect of reducing fluctuations during the formation of the grating cannot be sufficiently obtained. Further, even if the number of times exceeds 15, the effect is saturated, and the production time is required.

【0024】また、上記紫外線ビーム7の移動速度につ
いては、紫外線ビーム7のスキャン回数等を考慮して任
意の値をとれるが、製造速度の観点からはできるだけ早
いほうが望ましい。例えば100mm長のDCFGを作
製する場合、紫外線ビーム7のスキャン回数を5回、紫
外線の露光時間を1時間以内にすると、紫外線ビーム7
をスキャンするスピードを0.2mm/sec以上、好まし
くは0.2〜1mm/secの範囲とすることが望ましい。
The moving speed of the ultraviolet beam 7 can take an arbitrary value in consideration of the number of scans of the ultraviolet beam 7 and the like, but it is desirable that the moving speed be as fast as possible from the viewpoint of the manufacturing speed. For example, in the case of manufacturing a 100 mm long DCFG, if the number of scans of the ultraviolet beam 7 is 5 times and the exposure time of the ultraviolet beam is within 1 hour, the ultraviolet beam 7
It is desirable to set the scanning speed to 0.2 mm / sec or more, preferably in the range of 0.2 to 1 mm / sec.

【0025】上記紫外線ビーム7の照射装置としては、
2、ArF、XeF、KrFなどのエキシマレーザ、
エキシマレーザ、QスイッチYAGレーザの3次高周波
等を用いることができる。また、紫外線ビーム7として
は、波長が190〜400nm、ビーム幅は1〜10mmと
するのが好ましい。
The irradiation device of the ultraviolet beam 7 includes:
Excimer lasers such as F 2 , ArF, XeF, KrF,
An excimer laser, a third-order high frequency of a Q-switched YAG laser or the like can be used. The ultraviolet beam 7 preferably has a wavelength of 190 to 400 nm and a beam width of 1 to 10 mm.

【0026】上記チャープトファイバグレーティングの
製造方法によれば、グレーティングを形成するために用
いる露光装置や露光方法に起因する揺らぎを減少させる
ことができ、グレーティングの不均一性、すなわち群遅
延時間リップルを減少させることができる。よって、チ
ャープトファイバグレーティングにおける反射/透過特
性および分散特性を向上させることができ、光通信にお
ける波長分散補償素子として有効に用いることができ
る。
According to the method of manufacturing a chirped fiber grating, fluctuations due to an exposure apparatus and an exposure method used for forming the grating can be reduced, and the non-uniformity of the grating, that is, the group delay time ripple can be reduced. Can be reduced. Therefore, the reflection / transmission characteristics and dispersion characteristics of the chirped fiber grating can be improved, and can be effectively used as a chromatic dispersion compensation element in optical communication.

【0027】なお、このチャープトファイバグレーティ
ングの製造方法は、いかなるグレーティング長でも適用
可能である。例えば、波長多重通信に使われる合分波用
のグレーティングでは数cm程度の長さであるが、同様の
手法により群遅延時間リップルの低減が期待できる。
This method of manufacturing a chirped fiber grating can be applied to any grating length. For example, a grating for multiplexing / demultiplexing used in wavelength division multiplexing communication has a length of about several centimeters, but a similar technique can be expected to reduce group delay time ripple.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。 (実施例1、比較例1)以下の条件でチャープトファイ
バグレーティングを製造した。 グレーティング長:10cm グレーティング中心波長:1551.3nm 分散量:850ps/nm 反射率:90% 照射紫外線波長;244nm 照射紫外線ビーム幅:1mm 上記紫外線ビームのスキャン回数が1回のものを比較例
1、6回のものを実施例1とした。反射率を同じにする
ため、紫外線ビームの移動速度は、スキャン回数1回に
対しては0.1mm/sec、スキャン回数6回に対しては
0.6mm/secとした。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments. Example 1, Comparative Example 1 A chirped fiber grating was manufactured under the following conditions. Grating length: 10 cm Grating central wavelength: 1551.3 nm Dispersion: 850 ps / nm Reflectance: 90% Irradiation ultraviolet wavelength: 244 nm Irradiation ultraviolet beam width: 1 mm The first time was taken as Example 1. In order to make the reflectance the same, the moving speed of the ultraviolet beam was set to 0.1 mm / sec for one scan and 0.6 mm / sec for six scans.

【0029】得られたチャープトファイバグレーティン
グのリッブル特性を、実施例1のものを図1に、比較例
1のものを図12に示す。それぞれの図で(a)は反射
特性、(b)はリップ特性を示す。図12(b)より、
比較例1においては、リップルの大きさが最大で200
psp-pである。また図12(a)の反射特性についても
変動がみられる。これに対して実施例1の場合では、図
1(b)に示したリップル特性においては、40psp-p
まで低減できていることがわがる。また、図1(a)の
反射特性についても帯域内での変動が低減できているこ
とがわがる。このように、実施例1のチャープトファイ
バグレーティングにおいては、リッブル特性のみなら
ず、反射特性の変動についても低減できることが確認で
きる。これはグレーティングの光学特性において反射特
性と群遅延時間特性は密接に関係していることによる。
The rubble characteristics of the obtained chirped fiber grating are shown in FIG. 1 for Example 1 and in FIG. 12 for Comparative Example 1. In each figure, (a) shows the reflection characteristics and (b) shows the lip characteristics. From FIG. 12 (b),
In Comparative Example 1, the maximum ripple was 200
psp-p. Further, the reflection characteristics of FIG. On the other hand, in the case of the first embodiment, the ripple characteristics shown in FIG.
It can be seen that it has been reduced to Also, it can be seen that the fluctuation in the reflection characteristic of FIG. Thus, it can be confirmed that in the chirped fiber grating of Example 1, not only the fluctuation of the reflection characteristic but also the fluctuation of the reflection characteristic can be reduced. This is because the reflection characteristics and the group delay time characteristics are closely related to the optical characteristics of the grating.

【0030】(実施例2)製造したチャープトファイバ
グレーティングの紫外線ビームのスキャン回数とリップ
ルの大きさの関係について調べた。作製条件は実施例1
と同様にしてチャープトファイバグレーティングを製造
し、紫外線ビームのスキャン回数を20回まで増加させ
てリップルの大きさの変化をみた。紫外線ビームのスキ
ャン速度は、実施例1と同様に反射率が一定になるよう
に制御を行った。結果を図2に示す。
Example 2 The relationship between the number of scans of the ultraviolet beam of the manufactured chirped fiber grating and the magnitude of the ripple was examined. The manufacturing conditions were Example 1.
A chirped fiber grating was manufactured in the same manner as described above, and the number of scans of the ultraviolet beam was increased up to 20 times, and a change in the magnitude of the ripple was observed. The scanning speed of the ultraviolet beam was controlled so that the reflectance was constant as in the first embodiment. The results are shown in FIG.

【0031】紫外線ビームのスキャン回数が増えるとリ
ッブルの大きさは低減していくが、ある程度まで下がる
と、スキャン回数を増加させてもリップルの大きさは減
少していかない。これは、リップルの要因として時間的
に変動しない揺らぎが残っているためであると考えられ
る。しかしあるところまではリップルが低減できること
がわかる。図2から紫外線ビームのスキャン回数が5回
以上であればほぼ定常的なリップルの大きさに落ち着く
ことがわかる。
As the number of scans of the ultraviolet beam increases, the size of the rubble decreases. However, when the number of scans decreases to a certain extent, the size of the ripple does not decrease even if the number of scans is increased. This is considered to be because the fluctuation that does not fluctuate over time remains as a factor of the ripple. However, it can be seen that the ripple can be reduced to a certain point. From FIG. 2, it can be seen that when the number of scans of the ultraviolet beam is 5 or more, the ripple level is settled to a substantially steady level.

【0032】また、実施例2において、紫外線ビームの
スキャン回数を5回として、露光時間を1時間以内に行
うとすると、紫外線ビームをスキャンするスピードは
0.2mm/sec以上とするが適切であることがわかる。
In the second embodiment, if the number of times of scanning of the ultraviolet beam is five and the exposure time is within one hour, the scanning speed of the ultraviolet beam should be 0.2 mm / sec or more. You can see that.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のチャープ
トファイバグレーティングの製造方法によれば、グレー
ティング形成時の揺らぎを低減することができ、チャー
プトファイバグレーティングにおけるリップルを大幅に
低減することができる。よって、本発明により得られた
チャープトファイバグレーティングにおいては、分散補
償特性に優れ、DCFGとして好適に用いることができ
る。
As described above, according to the method for manufacturing a chirped fiber grating of the present invention, it is possible to reduce the fluctuation at the time of forming the grating and to greatly reduce the ripple in the chirped fiber grating. it can. Therefore, the chirped fiber grating obtained by the present invention has excellent dispersion compensation characteristics and can be suitably used as DCFG.

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

【図1】 本発明の実施例1のチャープトファイバグレ
ーティングにおける特性を示したグラフであり、(a)
は反射特性を、(b)はリップル特性を示したものであ
る。
FIG. 1 is a graph showing characteristics of a chirped fiber grating according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG.
Shows the reflection characteristics, and (b) shows the ripple characteristics.

【図2】 本発明の実施例2における結果を示したグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing results in Example 2 of the present invention.

【図3】 チャープトファイバグレーティングの構造を
説明するための概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram for explaining a structure of a chirped fiber grating.

【図4】 チャープトファイバグレーティングにおける
群遅延リップル特性を説明するためのグラフであり、
(a)はグレーティング位置と反射波長との関係を示
し、(b)は波長と遅延時間の関係を示し、(c)は波
長と波長分散の関係を示す。
FIG. 4 is a graph for explaining a group delay ripple characteristic in a chirped fiber grating;
(A) shows the relationship between the grating position and the reflection wavelength, (b) shows the relationship between the wavelength and the delay time, and (c) shows the relationship between the wavelength and the chromatic dispersion.

【図5】 チャープトファイバグレーティングの製造方
法を説明するための概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram for explaining a method of manufacturing a chirped fiber grating.

【図6】 DCFGの反射特性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing reflection characteristics of DCFG.

【図7】 DCFGの分散補償の性能示すグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph showing the performance of DCFG dispersion compensation.

【図8】 理想的な遅延時間特性を示したグラフであ
る。
FIG. 8 is a graph showing ideal delay time characteristics.

【図9】 DCFGにおける細かい変動成分のみをプロ
ットしたグラフであり、群遅延時間リップル特性を示す
ものである。
FIG. 9 is a graph in which only fine fluctuation components in DCFG are plotted, and shows group delay time ripple characteristics.

【図10】 グレーティング周期に揺らぎがない場合の
チャープトファイバグレーティングのリップル特性をシ
ミュレーションして計算して示したグラフである。
FIG. 10 is a graph simulating and calculating a ripple characteristic of a chirped fiber grating when there is no fluctuation in the grating period.

【図11】 グレーティング周期に揺らぎがある場合の
チャープトファイバグレーティングのリップル特性をシ
ミュレーションして計算して示したグラフである。
FIG. 11 is a graph obtained by simulating and calculating the ripple characteristics of a chirped fiber grating when the grating period fluctuates.

【図12】 本発明の実施例における比較例1のチャー
プトファイバグレーティングにおける特性を示したグラ
フであり、(a)は反射特性を、(b)はリップル特性
を示したものである。
FIGS. 12A and 12B are graphs showing characteristics of a chirped fiber grating of Comparative Example 1 in an example of the present invention, in which FIG. 12A shows reflection characteristics and FIG. 12B shows ripple characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 コア 2 クラッド 3 光ファイバ 5 チャープトファイバグレーティング 6 位相マスク 7 紫外線ビーム Reference Signs List 1 core 2 clad 3 optical fiber 5 chirped fiber grating 6 phase mask 7 ultraviolet beam

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西出 研二 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 和田 朗 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Fターム(参考) 2H049 AA02 AA06 AA33 AA51 AA62 2H050 AA07 AC84 AD16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenji Nishiide 1440, Mukurosaki, Sakura-shi, Chiba Pref. F-term (Reference) 2H049 AA02 AA06 AA33 AA51 AA62 2H050 AA07 AC84 AD16

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一部被覆層を除去した光ファイバに位相
マスクを近接させて配置し、前記光ファイバの被覆層除
去部分に前記位相マスクを通して紫外線を照射してグレ
ーティングを形成するチャープトファイバグレーティン
グの製造方法において、 上記位相マスク上に紫外線ビームをスキャンして、上記
光ファイバに繰り返し紫外線を照射してグレーティング
を形成することを特徴とするチャープトファイバグレー
ティングの製造方法。
1. A chirped fiber grating in which a phase mask is arranged close to an optical fiber from which a coating layer has been partially removed, and a grating is formed by irradiating ultraviolet rays through the phase mask to a portion of the optical fiber from which the coating layer has been removed. The method of manufacturing a chirped fiber grating according to claim 1, wherein an ultraviolet beam is scanned on the phase mask, and the optical fiber is repeatedly irradiated with ultraviolet light to form a grating.
【請求項2】 上記チャープトファイバグレーティング
の製造方法において、上記紫外線ビームをスキャンする
回数が5回以上であることを特徴とする請求項1に記載
のチャープトファイバグレーティングの製造方法。
2. The method for producing a chirped fiber grating according to claim 1, wherein in the method for producing a chirped fiber grating, the number of times of scanning the ultraviolet beam is five or more.
【請求項3】 上記チャープトファイバグレーティング
の製造方法において、紫外線ビームをスキャンする速度
が0.2mm/sec以上であることを特徴とする請求項1
または2に記載のチャープトファイバグレーティングの
製造方法。
3. The method of manufacturing a chirped fiber grating according to claim 1, wherein the scanning speed of the ultraviolet beam is 0.2 mm / sec or more.
Or a method for producing a chirped fiber grating according to item 2.
JP2000233635A 2000-08-01 2000-08-01 Method for manufacturing chirped fiber grating Withdrawn JP2002048927A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000233635A JP2002048927A (en) 2000-08-01 2000-08-01 Method for manufacturing chirped fiber grating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000233635A JP2002048927A (en) 2000-08-01 2000-08-01 Method for manufacturing chirped fiber grating

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002048927A true JP2002048927A (en) 2002-02-15

Family

ID=18726130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000233635A Withdrawn JP2002048927A (en) 2000-08-01 2000-08-01 Method for manufacturing chirped fiber grating

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002048927A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6710916B1 (en) * 2001-08-23 2004-03-23 Onetta, Inc. Grating-based dispersion compensation devices
CN102193150A (en) * 2011-04-27 2011-09-21 暨南大学 Method and device for preparing adjustable edge filter based on all-fiber technology
WO2011122633A1 (en) 2010-03-30 2011-10-06 株式会社フジクラ Method for manufacturing optical fiber grating, optical fiber grating, and fiber laser

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6710916B1 (en) * 2001-08-23 2004-03-23 Onetta, Inc. Grating-based dispersion compensation devices
WO2011122633A1 (en) 2010-03-30 2011-10-06 株式会社フジクラ Method for manufacturing optical fiber grating, optical fiber grating, and fiber laser
US8509271B2 (en) 2010-03-30 2013-08-13 Fujikura Ltd. Method for manufacturing optical fiber grating, optical fiber grating, and fiber laser
CN102193150A (en) * 2011-04-27 2011-09-21 暨南大学 Method and device for preparing adjustable edge filter based on all-fiber technology

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5764829A (en) Optical signal shaping device for complex spectral shaping applications
Grobnic et al. Fiber Bragg gratings with suppressed cladding modes made in SMF-28 with a femtosecond IR laser and a phase mask
JP3563376B2 (en) Manufacturing method of optical multiplexer / demultiplexer
EP1028333B1 (en) Multiple wavelength optical multiplexing device, multiple wavelength light source incorporating aforementioned device, and optical amplifier
EP0897124A1 (en) Design of complex optical fiber filters using long-period gratings
US6170297B1 (en) Jig for manufacturing long period grating filter and apparatus and method for manufacturing long period grating filter using the same
EP0840146A1 (en) Method for making long-period fiber gratings
CA2237963C (en) A method of and a device for making bragg gratings in optical fibres or waveguides
JP2002048927A (en) Method for manufacturing chirped fiber grating
US6983091B2 (en) Method for writing a planar waveguide having gratings of different center wavelengths
KR100445824B1 (en) Method for fabricating optical loss filter and optical loss filter
JP2001074950A (en) Method for adjusting characteristic for optical multiplexer/demultiplexer
US6253008B1 (en) Optical filter and method of making the same
Komukai et al. Fabrication of high-quality long-fiber Bragg grating by monitoring 3.1-eV radiation (400 nm) from GeO defects
Yusuke et al. Realization of various superstructure fiber Bragg gratings for DWDM systems using multiple-phase-shift technique
JP4018026B2 (en) Sampled fiber grating
WO2003079076A2 (en) Method and apparatus for fabricating a waveguide bragg grating using pulsed light
KR20010073385A (en) Long period optical fiber grating
JP2002228841A (en) Chirped grating type optical filter and method for manufacturing the same
US20030046959A1 (en) Method for producing optical waveguides
JPH10133039A (en) Formation of refractive index distribution
JP2002062442A (en) Method for forming grating
JP2001141943A (en) Method for forming grating
Jouanno et al. 60-dB Bragg gratings in planar waveguides
JP2003222716A (en) Exposure mask, optical fiber grating, manufacturing method thereof and light amplifier module

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20071002