JP2002258091A - 光ファイバおよび光ファイバ型回折格子 - Google Patents
光ファイバおよび光ファイバ型回折格子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 短波長損失が低減された光ファイバ型回折格
子、および、このような光ファイバ型回折格子を実現す
るのに好適な光ファイバを提供する。 【解決手段】 光ファイバ１０は、コア領域１１、内ク
ラッド領域１２および外クラッド領域１３とを備える
（図１（ａ））。コア領域１１および内クラッド領域１
２それぞれにＧｅＯ2が添加され（図１（ｂ））、内ク
ラッド領域１２にＦ元素が添加されている（図１
（ｃ））。内クラッド領域１２の屈折率ｎ2および外ク
ラッド領域１３の屈折率ｎ3の何れよりもコア領域１１
の屈折率ｎ1が大きい（図１（ｄ））。ＧｅＯ2が添加さ
れているコア領域１１および内クラッド領域１２それぞ
れが紫外線感光性を有する（図１（ｅ））。内クラッド
領域１２に添加されているＧｅＯ2濃度分布の偏差が小
さく、内クラッド領域１２における紫外線感光性の偏差
が±１０％以下である。
子、および、このような光ファイバ型回折格子を実現す
るのに好適な光ファイバを提供する。 【解決手段】 光ファイバ１０は、コア領域１１、内ク
ラッド領域１２および外クラッド領域１３とを備える
（図１（ａ））。コア領域１１および内クラッド領域１
２それぞれにＧｅＯ2が添加され（図１（ｂ））、内ク
ラッド領域１２にＦ元素が添加されている（図１
（ｃ））。内クラッド領域１２の屈折率ｎ2および外ク
ラッド領域１３の屈折率ｎ3の何れよりもコア領域１１
の屈折率ｎ1が大きい（図１（ｄ））。ＧｅＯ2が添加さ
れているコア領域１１および内クラッド領域１２それぞ
れが紫外線感光性を有する（図１（ｅ））。内クラッド
領域１２に添加されているＧｅＯ2濃度分布の偏差が小
さく、内クラッド領域１２における紫外線感光性の偏差
が±１０％以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの長手
方向に沿って屈折率変調が形成されている光ファイバ型
回折格子、および、この光ファイバ型回折格子を実現す
るのに好適な光ファイバに関するものである。
方向に沿って屈折率変調が形成されている光ファイバ型
回折格子、および、この光ファイバ型回折格子を実現す
るのに好適な光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ型回折格子は、光ファイバの
長手方向に沿って屈折率変調が形成されたものである。
光ファイバの屈折率変調形成領域における実効的屈折率
をＮとし、屈折率変調の周期をΛとすると、この光ファ
イバ型回折格子は、λB＝２Ｎ・Λ なる式で表される波
長λBの光を選択的に反射させることができる。このこ
とから、光ファイバ型回折格子は、波長分割多重光通信
システム等における光フィルタや合分波器等として用い
られる。
長手方向に沿って屈折率変調が形成されたものである。
光ファイバの屈折率変調形成領域における実効的屈折率
をＮとし、屈折率変調の周期をΛとすると、この光ファ
イバ型回折格子は、λB＝２Ｎ・Λ なる式で表される波
長λBの光を選択的に反射させることができる。このこ
とから、光ファイバ型回折格子は、波長分割多重光通信
システム等における光フィルタや合分波器等として用い
られる。
【０００３】このような光ファイバ型回折格子は以下の
ようにして製造される。まず、ＧｅＯ2がコア領域に添
加された石英系の光ファイバが製造される。このＧｅＯ
2が添加されたコア領域は、紫外光照射量に応じた量だ
け屈折率が上昇するという紫外線感光性を有する。そこ
で、この光ファイバの長手方向に沿って空間的に強度変
調された紫外光が該光ファイバに照射されると、紫外光
の強度変調に応じた屈折率変調がコア領域に形成され
る。このようにして光ファイバ型回折格子は製造され
る。
ようにして製造される。まず、ＧｅＯ2がコア領域に添
加された石英系の光ファイバが製造される。このＧｅＯ
2が添加されたコア領域は、紫外光照射量に応じた量だ
け屈折率が上昇するという紫外線感光性を有する。そこ
で、この光ファイバの長手方向に沿って空間的に強度変
調された紫外光が該光ファイバに照射されると、紫外光
の強度変調に応じた屈折率変調がコア領域に形成され
る。このようにして光ファイバ型回折格子は製造され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな光ファイバ型回折格子は、実際には、波長λBの光
を反射させるだけでなく、透過させるべき他の波長（波
長λBより短い波長）の光に対して損失を与えることが
知られている。この損失は短波長損失と呼ばれる。この
短波長損失の発生は、光ファイバを伝搬する光のエネル
ギの一部がクラッド領域に存在するのに対して、屈折率
変調が形成されているのがコア領域のみであることか
ら、波長λBより短い特定波長のコアモード光がクラッ
ド領域モード光に結合することに因るものとされてい
る。
うな光ファイバ型回折格子は、実際には、波長λBの光
を反射させるだけでなく、透過させるべき他の波長（波
長λBより短い波長）の光に対して損失を与えることが
知られている。この損失は短波長損失と呼ばれる。この
短波長損失の発生は、光ファイバを伝搬する光のエネル
ギの一部がクラッド領域に存在するのに対して、屈折率
変調が形成されているのがコア領域のみであることか
ら、波長λBより短い特定波長のコアモード光がクラッ
ド領域モード光に結合することに因るものとされてい
る。
【０００５】この短波長損失の現象は、光ファイバ型回
折格子を本来透過すべき波長の光が損失を被るものであ
るから、短波長損失の低減が望まれている。そして、コ
ア領域に屈折率変調が形成されるだけでなく、クラッド
領域のうちコア領域に近い部分にも屈折率変調が形成さ
れることで、この短波長損失が低減され得ることが知ら
れている（例えば、特開平１１−２３７５１４号公報
や、文献「A. Inoue, etal., "Optimization of Fiber
Bragg Grating for Dense WDM Transmission System",
IEICE Trans. Electron., Vol.E81-C, No.8、pp.1209-1
218 (1998)」を参照）。しかし、上記の従来の技術は、
短波長損失を充分には低減することができない。上記文
献では短波長損失は０．２ｄＢ程度までしか低減されて
いない。
折格子を本来透過すべき波長の光が損失を被るものであ
るから、短波長損失の低減が望まれている。そして、コ
ア領域に屈折率変調が形成されるだけでなく、クラッド
領域のうちコア領域に近い部分にも屈折率変調が形成さ
れることで、この短波長損失が低減され得ることが知ら
れている（例えば、特開平１１−２３７５１４号公報
や、文献「A. Inoue, etal., "Optimization of Fiber
Bragg Grating for Dense WDM Transmission System",
IEICE Trans. Electron., Vol.E81-C, No.8、pp.1209-1
218 (1998)」を参照）。しかし、上記の従来の技術は、
短波長損失を充分には低減することができない。上記文
献では短波長損失は０．２ｄＢ程度までしか低減されて
いない。
【０００６】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、短波長損失が低減された光ファイバ型
回折格子、および、このような光ファイバ型回折格子を
実現するのに好適な光ファイバを提供することを目的と
する。
れたものであり、短波長損失が低減された光ファイバ型
回折格子、および、このような光ファイバ型回折格子を
実現するのに好適な光ファイバを提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
は、(1) 第１の屈折率を有し、紫外線感光性を有するコ
ア領域と、(2) コア領域を取り囲み、第１の屈折率より
小さい第２の屈折率を有し、紫外線感光性を有する内ク
ラッド領域と、(3) 内クラッド領域を取り囲み、第１の
屈折率より小さい第３の屈折率を有する外クラッド領域
とを備えている。そして、本発明に係る光ファイバは、
内クラッド領域における紫外線感光性の偏差が±１０％
以下であることを特徴とする。また、本発明に係る光フ
ァイバ型回折格子は、上記の本発明に係る光ファイバの
長手方向に沿って屈折率変調が形成されていることを特
徴とする。
は、(1) 第１の屈折率を有し、紫外線感光性を有するコ
ア領域と、(2) コア領域を取り囲み、第１の屈折率より
小さい第２の屈折率を有し、紫外線感光性を有する内ク
ラッド領域と、(3) 内クラッド領域を取り囲み、第１の
屈折率より小さい第３の屈折率を有する外クラッド領域
とを備えている。そして、本発明に係る光ファイバは、
内クラッド領域における紫外線感光性の偏差が±１０％
以下であることを特徴とする。また、本発明に係る光フ
ァイバ型回折格子は、上記の本発明に係る光ファイバの
長手方向に沿って屈折率変調が形成されていることを特
徴とする。
【０００８】本発明によれば、コア領域が紫外線感光性
を有するだけでなく、コア領域を取り囲む内クラッド領
域も紫外線感光性を有し、内クラッド領域における紫外
線感光性の偏差が±１０％以下であることにより、光フ
ァイバ型回折格子の短波長損失が充分に低減され得る。
なお、「紫外線感光性の偏差が±１０％以下である」と
は、領域内の各位置における紫外線感光性が平均値に対
して９０％〜１１０％の範囲にあることを意味する。ま
た、実際にはコア領域と内クラッド領域との境界近傍
（スス付けの界面に相当する領域）において紫外線感光
性の落ち込みが存在する場合があるが、その落ち込みの
径方向幅が使用波長以下であれば、回折格子の特性上問
題ではないので無視する。
を有するだけでなく、コア領域を取り囲む内クラッド領
域も紫外線感光性を有し、内クラッド領域における紫外
線感光性の偏差が±１０％以下であることにより、光フ
ァイバ型回折格子の短波長損失が充分に低減され得る。
なお、「紫外線感光性の偏差が±１０％以下である」と
は、領域内の各位置における紫外線感光性が平均値に対
して９０％〜１１０％の範囲にあることを意味する。ま
た、実際にはコア領域と内クラッド領域との境界近傍
（スス付けの界面に相当する領域）において紫外線感光
性の落ち込みが存在する場合があるが、その落ち込みの
径方向幅が使用波長以下であれば、回折格子の特性上問
題ではないので無視する。
【０００９】また、好適には、コア領域における紫外線
感光性の平均値と内クラッド領域における紫外線感光性
の平均値との差が１０％以下であることを特徴とする。
或いは、コア領域および内クラッド領域の双方に亘る紫
外線感光性の偏差が±１０％以下であることを特徴とす
る。或いは、コア領域および内クラッド領域の双方に亘
る紫外線感光性の偏差が±５％以下であることを特徴と
する。これら何れの場合にも、光ファイバ型回折格子の
短波長損失を充分に低減する上で好適である。
感光性の平均値と内クラッド領域における紫外線感光性
の平均値との差が１０％以下であることを特徴とする。
或いは、コア領域および内クラッド領域の双方に亘る紫
外線感光性の偏差が±１０％以下であることを特徴とす
る。或いは、コア領域および内クラッド領域の双方に亘
る紫外線感光性の偏差が±５％以下であることを特徴と
する。これら何れの場合にも、光ファイバ型回折格子の
短波長損失を充分に低減する上で好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
【００１１】図１は、本実施形態に係る光ファイバ１０
の説明図である。同図（ａ）は光ファイバ１０の断面構
造を示し、同図（ｂ）は光ファイバ１０におけるＧｅＯ
2添加濃度分布を示し、同図（ｃ）は光ファイバ１０に
おけるＦ元素添加濃度分布を示し、同図（ｄ）は光ファ
イバ１０の屈折率プロファイルを示し、同図（ｅ）は光
ファイバ１０における紫外線感光性分布を示す。同図
（ａ）は、光軸に直交する面で光ファイバ１０を切断し
たときの断面を示している。また、同図（ｂ）〜（ｅ）
それぞれの横軸は、光ファイバ１０の光軸に直交する直
線上の位置を示している。
の説明図である。同図（ａ）は光ファイバ１０の断面構
造を示し、同図（ｂ）は光ファイバ１０におけるＧｅＯ
2添加濃度分布を示し、同図（ｃ）は光ファイバ１０に
おけるＦ元素添加濃度分布を示し、同図（ｄ）は光ファ
イバ１０の屈折率プロファイルを示し、同図（ｅ）は光
ファイバ１０における紫外線感光性分布を示す。同図
（ａ）は、光軸に直交する面で光ファイバ１０を切断し
たときの断面を示している。また、同図（ｂ）〜（ｅ）
それぞれの横軸は、光ファイバ１０の光軸に直交する直
線上の位置を示している。
【００１２】この光ファイバ１０は、石英系の光ファイ
バであって、図１（ａ）に示すように、光軸中心を含む
コア領域１１と、このコア領域１１を取り囲む内クラッ
ド領域１２と、この内クラッド領域１２を取り囲む外ク
ラッド領域１３とを備えている。光ファイバ１０は、図
１（ｂ）に示すようにコア領域１１および内クラッド領
域１２それぞれにＧｅＯ2が添加され、図１（ｃ）に示
すように内クラッド領域１２にＦ元素が添加されてい
る。
バであって、図１（ａ）に示すように、光軸中心を含む
コア領域１１と、このコア領域１１を取り囲む内クラッ
ド領域１２と、この内クラッド領域１２を取り囲む外ク
ラッド領域１３とを備えている。光ファイバ１０は、図
１（ｂ）に示すようにコア領域１１および内クラッド領
域１２それぞれにＧｅＯ2が添加され、図１（ｃ）に示
すように内クラッド領域１２にＦ元素が添加されてい
る。
【００１３】そして、光ファイバ１０は、図１（ｄ）に
示すような屈折率プロファイルを有し、内クラッド領域
１２の屈折率ｎ2および外クラッド領域１３の屈折率ｎ3
の何れよりもコア領域１１の屈折率ｎ1が大きくなって
いる。内クラッド領域１２の屈折率ｎ2と外クラッド領
域１３の屈折率ｎ3とは互いに等しくてもよい。また、
光ファイバ１０は、図１（ｅ）に示すように、ＧｅＯ2
が添加されているコア領域１１および内クラッド領域１
２それぞれが紫外線感光性を有している。
示すような屈折率プロファイルを有し、内クラッド領域
１２の屈折率ｎ2および外クラッド領域１３の屈折率ｎ3
の何れよりもコア領域１１の屈折率ｎ1が大きくなって
いる。内クラッド領域１２の屈折率ｎ2と外クラッド領
域１３の屈折率ｎ3とは互いに等しくてもよい。また、
光ファイバ１０は、図１（ｅ）に示すように、ＧｅＯ2
が添加されているコア領域１１および内クラッド領域１
２それぞれが紫外線感光性を有している。
【００１４】特に、本実施形態に係る光ファイバ１０
は、内クラッド領域１２に添加されているＧｅＯ2濃度
分布の偏差が小さく、内クラッド領域１２における紫外
線感光性の偏差が±１０％以下となっている。また、光
ファイバ１０は、コア領域１１および内クラッド領域１
２それぞれに添加されているＧｅＯ2濃度分布の偏差が
小さく、コア領域１１における紫外線感光性の平均値と
内クラッド領域１２における紫外線感光性の平均値との
差が１０％以下であるのが好適であり、或いは、コア領
域１１および内クラッド領域１２の双方に亘る紫外線感
光性の偏差が±１０％以下であるのが好適である。さら
に、コア領域１１および内クラッド領域１２の双方に亘
る紫外線感光性の偏差が±５％以下であれば更に好適で
ある。
は、内クラッド領域１２に添加されているＧｅＯ2濃度
分布の偏差が小さく、内クラッド領域１２における紫外
線感光性の偏差が±１０％以下となっている。また、光
ファイバ１０は、コア領域１１および内クラッド領域１
２それぞれに添加されているＧｅＯ2濃度分布の偏差が
小さく、コア領域１１における紫外線感光性の平均値と
内クラッド領域１２における紫外線感光性の平均値との
差が１０％以下であるのが好適であり、或いは、コア領
域１１および内クラッド領域１２の双方に亘る紫外線感
光性の偏差が±１０％以下であるのが好適である。さら
に、コア領域１１および内クラッド領域１２の双方に亘
る紫外線感光性の偏差が±５％以下であれば更に好適で
ある。
【００１５】また、コア領域１１の外径を２ａとし、内
クラッド領域１２の外径を２ｂとし、外クラッド領域１
３の外径（すなわち、光ファイバ１０の外径）を２ｃと
する。外クラッド領域１３の外径２ｃは一般には１２５
μｍである。また、コア領域１１および内クラッド領域
１２それぞれの外径の比（ｂ／ａ）は、２〜５であるの
が好適であり、また、３〜４であれば更に好適である。
クラッド領域１２の外径を２ｂとし、外クラッド領域１
３の外径（すなわち、光ファイバ１０の外径）を２ｃと
する。外クラッド領域１３の外径２ｃは一般には１２５
μｍである。また、コア領域１１および内クラッド領域
１２それぞれの外径の比（ｂ／ａ）は、２〜５であるの
が好適であり、また、３〜４であれば更に好適である。
【００１６】線引してこのような光ファイバ１０を得る
ための光ファイバ母材は、以下のようにして製造され
る。先ず、以下の第１または第２のコアロッド作成方法
により、線引後にコア領域１１となるべきコアロッド
（ＧｅＯ2-ＳｉＯ2）が作成される。第１のコアロッド
作成方法では、ＧｅＯ2が添加された石英ガラスからな
るコア前駆体がＶＡＤ法により作成され、このコア前駆
体の径方向のＧｅＯ2濃度偏差が±１０％以下となるよ
うに外周研削されて、これがコアロッドとして使用され
る。また、第２のコアロッド作成方法では、上記の第１
のコアロッド作成方法で作成されたコアロッドの外周面
上にＧｅＯ2-ＳｉＯ2の微粒子がＯＶＤ法によりスス付
けされ、このスス付けされたコアロッドが焼結されて延
伸され、この延伸されたものの外周面がＨＦによりエッ
チングされて、コアロッドが作成される。この第２のコ
アロッド作成方法は、生産効率が優れ、また、第１のコ
アロッド作成方法の場合よりＧｅＯ2濃度偏差が小さい
という利点を有する。
ための光ファイバ母材は、以下のようにして製造され
る。先ず、以下の第１または第２のコアロッド作成方法
により、線引後にコア領域１１となるべきコアロッド
（ＧｅＯ2-ＳｉＯ2）が作成される。第１のコアロッド
作成方法では、ＧｅＯ2が添加された石英ガラスからな
るコア前駆体がＶＡＤ法により作成され、このコア前駆
体の径方向のＧｅＯ2濃度偏差が±１０％以下となるよ
うに外周研削されて、これがコアロッドとして使用され
る。また、第２のコアロッド作成方法では、上記の第１
のコアロッド作成方法で作成されたコアロッドの外周面
上にＧｅＯ2-ＳｉＯ2の微粒子がＯＶＤ法によりスス付
けされ、このスス付けされたコアロッドが焼結されて延
伸され、この延伸されたものの外周面がＨＦによりエッ
チングされて、コアロッドが作成される。この第２のコ
アロッド作成方法は、生産効率が優れ、また、第１のコ
アロッド作成方法の場合よりＧｅＯ2濃度偏差が小さい
という利点を有する。
【００１７】一方、線引後に内クラッド１２となるべき
内クラッドロッドのスス体が、上記のコアロッドの外周
上にＯＶＤ法により作成される。例えば、ＯＶＤ法によ
るスス付けのとき、バーナよりＳｉＣｌ4およびＧｅＣ
ｌ4が給用され、或る時点以降はバーナより供給される
ＳｉＣｌ4の量は漸減される。例えば、バーナの全ター
ン数は３３０回であり、１２０回目のターンより以降は
バーナより供給されるＳｉＣｌ4の量は直線的に減少さ
れる。最終ターンでバーナより供給されるＳｉＣｌ4の
量は、当初に供給されるＳｉＣｌ4の量の６２％とされ
る。バーナより供給されるＧｅＣｌ4の量は、全ターン
を通じて一定とされる。また、スス付けのときの表面温
度は５８０℃〜５９０℃とされる。このようにして得ら
れたスス体（ＧｅＯ2-ＳｉＯ2）がＳｉＦ4雰囲気中で焼
結されて、これにより、線引後に内クラッド１２となる
べき内クラッドロッド（ＧｅＯ2-Ｆ-ＳｉＯ2）が作成さ
れる。
内クラッドロッドのスス体が、上記のコアロッドの外周
上にＯＶＤ法により作成される。例えば、ＯＶＤ法によ
るスス付けのとき、バーナよりＳｉＣｌ4およびＧｅＣ
ｌ4が給用され、或る時点以降はバーナより供給される
ＳｉＣｌ4の量は漸減される。例えば、バーナの全ター
ン数は３３０回であり、１２０回目のターンより以降は
バーナより供給されるＳｉＣｌ4の量は直線的に減少さ
れる。最終ターンでバーナより供給されるＳｉＣｌ4の
量は、当初に供給されるＳｉＣｌ4の量の６２％とされ
る。バーナより供給されるＧｅＣｌ4の量は、全ターン
を通じて一定とされる。また、スス付けのときの表面温
度は５８０℃〜５９０℃とされる。このようにして得ら
れたスス体（ＧｅＯ2-ＳｉＯ2）がＳｉＦ4雰囲気中で焼
結されて、これにより、線引後に内クラッド１２となる
べき内クラッドロッド（ＧｅＯ2-Ｆ-ＳｉＯ2）が作成さ
れる。
【００１８】そして、石英ジャケットパイプに内クラッ
ドロッドが挿入されてコラプスされ、或いは、内クラッ
ドロッドの外周面上にスス体（ＳｉＯ2）がＯＶＤ法ま
たはＶＡＤ法により作成され、焼結・延伸を経て、光フ
ァイバ母材が製造される。この光ファイバ母材が線引さ
れることにより、上述した光ファイバ１０が製造され
る。以上のような方法により製造される光ファイバ１０
は、例えば、コア領域１１の外径２ａが９μｍであり、
内クラッド領域１２の外径２ｂが３２μｍである。外ク
ラッド領域１３の屈折率ｎ3を基準としてコア領域１１
の比屈折率差は０．３５％程度である。
ドロッドが挿入されてコラプスされ、或いは、内クラッ
ドロッドの外周面上にスス体（ＳｉＯ2）がＯＶＤ法ま
たはＶＡＤ法により作成され、焼結・延伸を経て、光フ
ァイバ母材が製造される。この光ファイバ母材が線引さ
れることにより、上述した光ファイバ１０が製造され
る。以上のような方法により製造される光ファイバ１０
は、例えば、コア領域１１の外径２ａが９μｍであり、
内クラッド領域１２の外径２ｂが３２μｍである。外ク
ラッド領域１３の屈折率ｎ3を基準としてコア領域１１
の比屈折率差は０．３５％程度である。
【００１９】図２は、本実施形態に係る光ファイバ型回
折格子１の断面図である。この図は、光軸を含む面で光
ファイバ型回折格子１を切断したときの断面を示してい
る。この光ファイバ型回折格子１は、上述した光ファイ
バ１０の長手方向に沿った一定領域１４において、紫外
線感光性を有するコア領域１１および内クラッド領域１
２の双方にまたがって屈折率変調が形成されたものであ
る。この図で、ハッチングで示した領域は、屈折率変調
形成領域１４において屈折率が上昇している領域を示
す。このような光ファイバ型回折格子１は、二光束干渉
法または位相マスク法により、長手方向に沿って空間的
に強度変調された紫外光が光ファイバ１０に照射される
ことにより製造される。この光ファイバ型回折格子１
は、コア領域１１および内クラッド領域１２の双方が紫
外線感光性を有し且つ内クラッド領域１２における紫外
線感光性の偏差が±１０％以下である光ファイバ１０に
屈折率変調が形成されたものであることから、短波長損
失が充分に低減され得る。
折格子１の断面図である。この図は、光軸を含む面で光
ファイバ型回折格子１を切断したときの断面を示してい
る。この光ファイバ型回折格子１は、上述した光ファイ
バ１０の長手方向に沿った一定領域１４において、紫外
線感光性を有するコア領域１１および内クラッド領域１
２の双方にまたがって屈折率変調が形成されたものであ
る。この図で、ハッチングで示した領域は、屈折率変調
形成領域１４において屈折率が上昇している領域を示
す。このような光ファイバ型回折格子１は、二光束干渉
法または位相マスク法により、長手方向に沿って空間的
に強度変調された紫外光が光ファイバ１０に照射される
ことにより製造される。この光ファイバ型回折格子１
は、コア領域１１および内クラッド領域１２の双方が紫
外線感光性を有し且つ内クラッド領域１２における紫外
線感光性の偏差が±１０％以下である光ファイバ１０に
屈折率変調が形成されたものであることから、短波長損
失が充分に低減され得る。
【００２０】次に、光ファイバ１０のコア領域１１およ
び内クラッド領域１２それぞれにおける紫外線感光性分
布と、光ファイバ型回折格子１における短波長損失との
関係について、図３〜図５を用いて説明する。
び内クラッド領域１２それぞれにおける紫外線感光性分
布と、光ファイバ型回折格子１における短波長損失との
関係について、図３〜図５を用いて説明する。
【００２１】図３は、本実施形態に係る光ファイバ１０
における紫外線感光性分布を更に説明する図である。同
図（ａ）は光ファイバ１０の断面構造を示し、同図
（ｂ）〜（ｄ）それぞれは光ファイバ１０における紫外
線感光性分布を示す。同図（ｂ）に示された紫外線感光
性分布は、コア領域１１においては中心位置で最大値と
なる２次曲線で表され、内クラッド領域１２においては
一定値（上記最大値と同一の値）であって、コア領域１
１における偏差がΔUV1である（以下「条件１」と言
う。）。同図（ｃ）に示された紫外線感光性分布は、コ
ア領域１１においては一定値であり、内クラッド領域１
２においては中心からの距離に比例して減少しており、
内クラッド領域１２における偏差がΔUV2である（以下
「条件２」と言う。）。また、同図（ｄ）に示された紫
外線感光性分布は、コア領域１１においては一定値であ
り、内クラッド領域１２においても一定値（コア領域１
１より小さい値）であり、両者の差がΔUV3である（以
下「条件３」と言う。）。なお、図１（ｅ）に示された
紫外線感光性分布は、コア領域１１および内クラッド領
域１２の双方に亘って一定値である理想的なものである
（以下「基本条件」と言う。）。
における紫外線感光性分布を更に説明する図である。同
図（ａ）は光ファイバ１０の断面構造を示し、同図
（ｂ）〜（ｄ）それぞれは光ファイバ１０における紫外
線感光性分布を示す。同図（ｂ）に示された紫外線感光
性分布は、コア領域１１においては中心位置で最大値と
なる２次曲線で表され、内クラッド領域１２においては
一定値（上記最大値と同一の値）であって、コア領域１
１における偏差がΔUV1である（以下「条件１」と言
う。）。同図（ｃ）に示された紫外線感光性分布は、コ
ア領域１１においては一定値であり、内クラッド領域１
２においては中心からの距離に比例して減少しており、
内クラッド領域１２における偏差がΔUV2である（以下
「条件２」と言う。）。また、同図（ｄ）に示された紫
外線感光性分布は、コア領域１１においては一定値であ
り、内クラッド領域１２においても一定値（コア領域１
１より小さい値）であり、両者の差がΔUV3である（以
下「条件３」と言う。）。なお、図１（ｅ）に示された
紫外線感光性分布は、コア領域１１および内クラッド領
域１２の双方に亘って一定値である理想的なものである
（以下「基本条件」と言う。）。
【００２２】図４は、本実施形態に係る光ファイバ型回
折格子１の透過スペクトル（シミュレーション結果）を
示す図である。この図には、上述した条件１〜３それぞ
れの場合について光ファイバ型回折格子１の透過スペク
トルが示されている。なお、光ファイバ型回折格子１に
おける屈折率変調は、コア領域１１の中心部における最
大屈折率上昇を１×１０-3とした。条件１の場合におけ
る紫外線感光性の偏差ΔUV1、条件２の場合における紫
外線感光性の偏差ΔUV2、および、条件３の場合におけ
る紫外線感光性の偏差ΔUV3は、何れも±１０％であ
る。この図から判るように、コア領域１１および内クラ
ッド領域１２それぞれの紫外線感光性の平均値の差が小
さい条件１および条件２の場合に、短波長損失が０．１
ｄＢ程度にまて低減される。
折格子１の透過スペクトル（シミュレーション結果）を
示す図である。この図には、上述した条件１〜３それぞ
れの場合について光ファイバ型回折格子１の透過スペク
トルが示されている。なお、光ファイバ型回折格子１に
おける屈折率変調は、コア領域１１の中心部における最
大屈折率上昇を１×１０-3とした。条件１の場合におけ
る紫外線感光性の偏差ΔUV1、条件２の場合における紫
外線感光性の偏差ΔUV2、および、条件３の場合におけ
る紫外線感光性の偏差ΔUV3は、何れも±１０％であ
る。この図から判るように、コア領域１１および内クラ
ッド領域１２それぞれの紫外線感光性の平均値の差が小
さい条件１および条件２の場合に、短波長損失が０．１
ｄＢ程度にまて低減される。
【００２３】図５は、本実施形態に係る光ファイバ型回
折格子１の短波長損失と紫外線感光性分布の偏差との関
係（シミュレーション結果）を示すグラフである。この
図から判るように、紫外線感光性分布の偏差が０である
場合（すなわち、基本条件の場合）には、光ファイバ型
回折格子１の短波長損失は０．０３ｄＢ程度であり、紫
外線感光性分布の偏差が大きいほど、光ファイバ型回折
格子１の短波長損失は大きい。条件１の場合、紫外線感
光性の偏差ΔUV1が±５％であれば光ファイバ型回折格
子１の短波長損失の最大値は０．０２ｄＢ程度であり、
偏差ΔUV1が±１０％であれば短波長損失の最大値は
０．０７ｄＢ程度であり、偏差ΔUV1が±１５％であれ
ば短波長損失の最大値は０．１４ｄＢ程度である。条件
２の場合、紫外線感光性の偏差ΔUV2が±５％であれば
光ファイバ型回折格子１の短波長損失の最大値は０．０
７ｄＢ程度であり、偏差ΔUV2が±１０％であれば短波
長損失の最大値は０．１０ｄＢ程度であり、偏差ΔUV2
が±１５％であれば短波長損失の最大値は０．１７ｄＢ
程度である。また、条件３の場合、紫外線感光性の偏差
ΔUV3が±５％であれば光ファイバ型回折格子１の短波
長損失の最大値は０．１３ｄＢ程度であり、偏差ΔUV3
が±１０％であれば短波長損失の最大値は０．３３ｄＢ
程度であり、偏差ΔUV3が±１５％であれば短波長損失
の最大値は０．７ｄＢ程度である。
折格子１の短波長損失と紫外線感光性分布の偏差との関
係（シミュレーション結果）を示すグラフである。この
図から判るように、紫外線感光性分布の偏差が０である
場合（すなわち、基本条件の場合）には、光ファイバ型
回折格子１の短波長損失は０．０３ｄＢ程度であり、紫
外線感光性分布の偏差が大きいほど、光ファイバ型回折
格子１の短波長損失は大きい。条件１の場合、紫外線感
光性の偏差ΔUV1が±５％であれば光ファイバ型回折格
子１の短波長損失の最大値は０．０２ｄＢ程度であり、
偏差ΔUV1が±１０％であれば短波長損失の最大値は
０．０７ｄＢ程度であり、偏差ΔUV1が±１５％であれ
ば短波長損失の最大値は０．１４ｄＢ程度である。条件
２の場合、紫外線感光性の偏差ΔUV2が±５％であれば
光ファイバ型回折格子１の短波長損失の最大値は０．０
７ｄＢ程度であり、偏差ΔUV2が±１０％であれば短波
長損失の最大値は０．１０ｄＢ程度であり、偏差ΔUV2
が±１５％であれば短波長損失の最大値は０．１７ｄＢ
程度である。また、条件３の場合、紫外線感光性の偏差
ΔUV3が±５％であれば光ファイバ型回折格子１の短波
長損失の最大値は０．１３ｄＢ程度であり、偏差ΔUV3
が±１０％であれば短波長損失の最大値は０．３３ｄＢ
程度であり、偏差ΔUV3が±１５％であれば短波長損失
の最大値は０．７ｄＢ程度である。
【００２４】このように、条件３を除いて、紫外線感光
性の偏差が±１０％であれば、光ファイバ型回折格子１
の短波長損失の最大値は０．１ｄＢ程度以下まで低減さ
れ得る。また、条件３のシミュレーションの結果のとお
り、コア全体と内クラッド全体とのＧｅ濃度の平均値に
大きな差が出る場合は、短波長損失最大値を０．１ｄＢ
程度に抑えるには、偏差７％程度にする必要がある。
性の偏差が±１０％であれば、光ファイバ型回折格子１
の短波長損失の最大値は０．１ｄＢ程度以下まで低減さ
れ得る。また、条件３のシミュレーションの結果のとお
り、コア全体と内クラッド全体とのＧｅ濃度の平均値に
大きな差が出る場合は、短波長損失最大値を０．１ｄＢ
程度に抑えるには、偏差７％程度にする必要がある。
【００２５】次に、本実施形態に係る光ファイバ型回折
格子１の実施例を比較例とともに説明する。
格子１の実施例を比較例とともに説明する。
【００２６】図６は、実施例の光ファイバ型回折格子用
の光ファイバ母材の径方向の各元素の濃度（ＥＰＭＡカ
ウント数）分布を示す図である。図７は、実施例の光フ
ァイバ型回折格子用の光ファイバの径方向の屈折率分布
を示す図である。図８は、実施例の光ファイバ型回折格
子の透過スペクトルを示す図である。この実施例の光フ
ァイバ母材は、上述した第２のコアロッド作成方法に従
って、光ファイバのコア領域および内クラッド領域の双
方に亘って紫外線感光性ができるだけ均一になるように
製造された。
の光ファイバ母材の径方向の各元素の濃度（ＥＰＭＡカ
ウント数）分布を示す図である。図７は、実施例の光フ
ァイバ型回折格子用の光ファイバの径方向の屈折率分布
を示す図である。図８は、実施例の光ファイバ型回折格
子の透過スペクトルを示す図である。この実施例の光フ
ァイバ母材は、上述した第２のコアロッド作成方法に従
って、光ファイバのコア領域および内クラッド領域の双
方に亘って紫外線感光性ができるだけ均一になるように
製造された。
【００２７】この実施例の光ファイバ母材では、Ｇｅ以
外の感光性を有する元素が添加されていないので、紫外
線感光性を有するのはＧｅＯ2のみとしてよく、径方向
のＧｅ濃度分布の偏差と紫外線感光性分布の偏差とは等
しいとしてよい。図６から判るように、Ｇｅ濃度分布の
偏差は±１０％以下であり、紫外線感光性分布の偏差も
±１０％以下であった。また、図６に見られるように、
コア部分と内クラッド部分との境界近傍（スス付けの界
面に相当する領域）においてＧｅ濃度が落ち込んでお
り、この領域では偏差±１０％を超えている。しかし、
光ファイバ母材が線引されて光ファイバが製造される際
の加熱によりＧｅが拡散するので、このＧｅ濃度が落ち
込む領域の径方向の幅や濃度の偏差は縮小する。さら
に、外径１２５μｍの光ファイバでは、Ｇｅ濃度が落ち
込んでいる領域の径方向の幅は１μｍ以下となる。も
し、光ファイバの状態で径方向幅１μｍ以下のＧｅ濃度
の落ち込みの領域があったとしても、これは、光通信に
おいて使用する波長より小さいので、回折格子の特性上
問題ではなく無視することができる。
外の感光性を有する元素が添加されていないので、紫外
線感光性を有するのはＧｅＯ2のみとしてよく、径方向
のＧｅ濃度分布の偏差と紫外線感光性分布の偏差とは等
しいとしてよい。図６から判るように、Ｇｅ濃度分布の
偏差は±１０％以下であり、紫外線感光性分布の偏差も
±１０％以下であった。また、図６に見られるように、
コア部分と内クラッド部分との境界近傍（スス付けの界
面に相当する領域）においてＧｅ濃度が落ち込んでお
り、この領域では偏差±１０％を超えている。しかし、
光ファイバ母材が線引されて光ファイバが製造される際
の加熱によりＧｅが拡散するので、このＧｅ濃度が落ち
込む領域の径方向の幅や濃度の偏差は縮小する。さら
に、外径１２５μｍの光ファイバでは、Ｇｅ濃度が落ち
込んでいる領域の径方向の幅は１μｍ以下となる。も
し、光ファイバの状態で径方向幅１μｍ以下のＧｅ濃度
の落ち込みの領域があったとしても、これは、光通信に
おいて使用する波長より小さいので、回折格子の特性上
問題ではなく無視することができる。
【００２８】また、実施例の光ファイバでは、石英ガラ
スをベースとして、コアに添加されている屈折率上昇材
はＧｅのみであるので、コア内の比屈折率差分布とＧｅ
濃度分布と紫外線感光性分布とは等しいとしてよく、ま
た、各々の偏差も等しいとしてよい。図７から判るよう
に、コア部分の比屈折率差の偏差は±５％以下となって
いる。なお、光ファイバの比屈折率差の偏差（±５％以
下）は、光ファイバ母材のＧｅ濃度分布の偏差（±１０
％以下）の１／２程度となっているが、これは線引時の
加熱の際のＧｅの拡散に因るものと考えられる。
スをベースとして、コアに添加されている屈折率上昇材
はＧｅのみであるので、コア内の比屈折率差分布とＧｅ
濃度分布と紫外線感光性分布とは等しいとしてよく、ま
た、各々の偏差も等しいとしてよい。図７から判るよう
に、コア部分の比屈折率差の偏差は±５％以下となって
いる。なお、光ファイバの比屈折率差の偏差（±５％以
下）は、光ファイバ母材のＧｅ濃度分布の偏差（±１０
％以下）の１／２程度となっているが、これは線引時の
加熱の際のＧｅの拡散に因るものと考えられる。
【００２９】そして、この実施例の光ファイバ型回折格
子は、コア領域の外径が８．５μｍであり、内クラッド
領域の外径が３４μｍであり、コア領域の比屈折率差が
０．３３％であった。この実施例の光ファイバ型回折格
子の透過スペクトルは、図８に示すように、反射中心波
長が１５６４．７ｎｍ付近であり、反射帯域幅（透過率
−３０ｄＢ）が０．４ｎｍであり、短波長損失の最大値
が０．０４ｄＢ程度以下であった。
子は、コア領域の外径が８．５μｍであり、内クラッド
領域の外径が３４μｍであり、コア領域の比屈折率差が
０．３３％であった。この実施例の光ファイバ型回折格
子の透過スペクトルは、図８に示すように、反射中心波
長が１５６４．７ｎｍ付近であり、反射帯域幅（透過率
−３０ｄＢ）が０．４ｎｍであり、短波長損失の最大値
が０．０４ｄＢ程度以下であった。
【００３０】図９は、比較例の光ファイバ型回折格子用
の光ファイバ母材の径方向の各元素の濃度（ＥＰＭＡカ
ウント数）分布を示す図である。図１０は、比較例の光
ファイバ型回折格子用の光ファイバの径方向の屈折率分
布を示す図である。図１１は、比較例の光ファイバ型回
折格子の透過スペクトルを示す図である。この比較例の
光ファイバ母材は、光ファイバのコア領域および内クラ
ッド領域それぞれにおいて、Ｇｅ濃度分布の偏差が±１
０％を超えており、紫外線感光性の偏差も±１０％を超
えていた。そして、比較例の光ファイバ型回折格子は、
短波長損失の最大値が０．３ｄＢ程度であった。
の光ファイバ母材の径方向の各元素の濃度（ＥＰＭＡカ
ウント数）分布を示す図である。図１０は、比較例の光
ファイバ型回折格子用の光ファイバの径方向の屈折率分
布を示す図である。図１１は、比較例の光ファイバ型回
折格子の透過スペクトルを示す図である。この比較例の
光ファイバ母材は、光ファイバのコア領域および内クラ
ッド領域それぞれにおいて、Ｇｅ濃度分布の偏差が±１
０％を超えており、紫外線感光性の偏差も±１０％を超
えていた。そして、比較例の光ファイバ型回折格子は、
短波長損失の最大値が０．３ｄＢ程度であった。
【００３１】以上のように、本実施形態では、光ファイ
バ１０の内クラッド領域１２における紫外線感光性の偏
差が±１０％以下であることにより、光ファイバ型回折
格子１における短波長損失の最大値が０．１ｄＢ程度に
まで低減される。また、光ファイバ１０のコア領域１１
における紫外線感光性の平均値と内クラッド領域１２に
おける紫外線感光性の平均値との差が１０％以下である
ことにより、或いは、コア領域１１および内クラッド領
域１２の双方に亘る紫外線感光性の偏差が±１０％以下
（さらに好適には±５％以下）であることにより、光フ
ァイバ型回折格子１における短波長損失の最大値が更に
低減される。
バ１０の内クラッド領域１２における紫外線感光性の偏
差が±１０％以下であることにより、光ファイバ型回折
格子１における短波長損失の最大値が０．１ｄＢ程度に
まで低減される。また、光ファイバ１０のコア領域１１
における紫外線感光性の平均値と内クラッド領域１２に
おける紫外線感光性の平均値との差が１０％以下である
ことにより、或いは、コア領域１１および内クラッド領
域１２の双方に亘る紫外線感光性の偏差が±１０％以下
（さらに好適には±５％以下）であることにより、光フ
ァイバ型回折格子１における短波長損失の最大値が更に
低減される。
【００３２】なお、上記実施形態では、ＧｅＯ2添加の
場合を述べたが、Ｂ2Ｏ3やＰ2Ｏ5等の感光性をもたらす
物質を添加する場合においても、感光性分布の偏差を抑
えることにより、短波長損失を低減させることができ
る。
場合を述べたが、Ｂ2Ｏ3やＰ2Ｏ5等の感光性をもたらす
物質を添加する場合においても、感光性分布の偏差を抑
えることにより、短波長損失を低減させることができ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、コア領域が紫外線感光性を有するだけでなく、
コア領域を取り囲む内クラッド領域も紫外線感光性を有
し、内クラッド領域における紫外線感光性の偏差が±１
０％以下であることにより、光ファイバ型回折格子の短
波長損失は充分に低減され得る。また、コア領域におけ
る紫外線感光性の平均値と内クラッド領域における紫外
線感光性の平均値との差が１０％以下であることによ
り、或いは、コア領域および内クラッド領域の双方に亘
る紫外線感光性の偏差が±１０％以下（さらに好適には
±５％以下）であることにより、光ファイバ型回折格子
の短波長損失は更に低減され得る。
よれば、コア領域が紫外線感光性を有するだけでなく、
コア領域を取り囲む内クラッド領域も紫外線感光性を有
し、内クラッド領域における紫外線感光性の偏差が±１
０％以下であることにより、光ファイバ型回折格子の短
波長損失は充分に低減され得る。また、コア領域におけ
る紫外線感光性の平均値と内クラッド領域における紫外
線感光性の平均値との差が１０％以下であることによ
り、或いは、コア領域および内クラッド領域の双方に亘
る紫外線感光性の偏差が±１０％以下（さらに好適には
±５％以下）であることにより、光ファイバ型回折格子
の短波長損失は更に低減され得る。
【図１】本実施形態に係る光ファイバ１０の説明図であ
る。
る。
【図２】本実施形態に係る光ファイバ型回折格子１の断
面図である。
面図である。
【図３】本実施形態に係る光ファイバ１０における紫外
線感光性分布を更に説明する図である。
線感光性分布を更に説明する図である。
【図４】本実施形態に係る光ファイバ型回折格子１の透
過スペクトルを示す図である。
過スペクトルを示す図である。
【図５】本実施形態に係る光ファイバ型回折格子１の短
波長損失と紫外線感光性分布の偏差との関係を示すグラ
フである。
波長損失と紫外線感光性分布の偏差との関係を示すグラ
フである。
【図６】実施例の光ファイバ型回折格子用の光ファイバ
母材の径方向の各元素の濃度分布を示す図である。
母材の径方向の各元素の濃度分布を示す図である。
【図７】実施例の光ファイバ型回折格子用の光ファイバ
の径方向の屈折率分布を示す図である。
の径方向の屈折率分布を示す図である。
【図８】実施例の光ファイバ型回折格子の透過スペクト
ルを示す図である。
ルを示す図である。
【図９】比較例の光ファイバ型回折格子用の光ファイバ
母材の径方向の各元素の濃度分布を示す図である。
母材の径方向の各元素の濃度分布を示す図である。
【図１０】比較例の光ファイバ型回折格子用の光ファイ
バの径方向の屈折率分布を示す図である。
バの径方向の屈折率分布を示す図である。
【図１１】比較例の光ファイバ型回折格子の透過スペク
トルを示す図である。
トルを示す図である。
１…光ファイバ型回折格子、１０…光ファイバ、１１…
コア領域、１２…内クラッド領域、１３…外クラッド領
域。
コア領域、１２…内クラッド領域、１３…外クラッド領
域。
フロントページの続き (72)発明者 井上 享 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H049 AA02 AA33 AA34 AA45 AA59 AA62 2H050 AB05X AB05Y AB10Y AC36 AC82 AC84
Claims (5)
- 【請求項１】 第１の屈折率を有し、紫外線感光性を有
するコア領域と、 前記コア領域を取り囲み、前記第１の屈折率より小さい
第２の屈折率を有し、紫外線感光性を有する内クラッド
領域と、 前記内クラッド領域を取り囲み、前記第１の屈折率より
小さい第３の屈折率を有する外クラッド領域とを備え、 前記内クラッド領域における紫外線感光性の偏差が±１
０％以下であることを特徴とする光ファイバ。 - 【請求項２】 前記コア領域における紫外線感光性の平
均値と前記内クラッド領域における紫外線感光性の平均
値との差が１０％以下であることを特徴とする請求項１
記載の光ファイバ。 - 【請求項３】 前記コア領域および前記内クラッド領域
の双方に亘る紫外線感光性の偏差が±１０％以下である
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。 - 【請求項４】 前記コア領域および前記内クラッド領域
の双方に亘る紫外線感光性の偏差が±５％以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。 - 【請求項５】 請求項１〜４の何れか１項に記載の光フ
ァイバの長手方向に沿って屈折率変調が形成されている
ことを特徴とする光ファイバ型回折格子。
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