JP2002311257A - Method for developing fiber grating and fiber grating - Google Patents
Method for developing fiber grating and fiber gratingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバグレーテ
ィングの発現方法およびファイバグレーティングに関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for developing a fiber grating and a fiber grating.
【0002】[0002]
【従来の技術】図1に模式的に示すように、従来のファ
イバグレーティング1は、コア3、クラッド5および被
覆層7からなる光ファイバのコア3の屈折率を光ファイ
バ長手方向に周期的に変化させてグレーティング(格
子)構造としたファイバ形の光部品である。ファイバグ
レーティング1を用いると、反射フィルタや分散補償
器、利得等化器等を小型な部品として作製できる。ま
た、ファイバグレーティングにより反射する光の波長と
同程度の周期のグレーティングを短周期(ブラッググレ
ーティング)、短周期より2桁ほど大きい周期のグレー
ティングを長周期グレーティングという。2. Description of the Related Art As shown schematically in FIG. 1, a conventional fiber grating 1 periodically changes the refractive index of an optical fiber core 3 comprising a core 3, a clad 5, and a coating layer 7 in the longitudinal direction of the optical fiber. It is a fiber-type optical component that is changed to have a grating (grating) structure. When the fiber grating 1 is used, a reflection filter, a dispersion compensator, a gain equalizer, and the like can be manufactured as small components. Further, a grating having a period substantially equal to the wavelength of light reflected by the fiber grating is called a short period (Bragg grating), and a grating having a period approximately two orders of magnitude larger than the short period is called a long period grating.
【0003】ファイバグレーティングの作製方法として
は、紫外線を照射することによって屈折率変化を生じさ
せる方法と、コアとクラッドの界面に応力を発生させて
屈折率変化を生じさせる方法とが知られている。As a method of fabricating a fiber grating, there are known a method of causing a change in the refractive index by irradiating ultraviolet rays, and a method of causing a change in the refractive index by generating stress at an interface between a core and a clad. .
【0004】前者の方法は、光ファイバのコアに構造欠
陥を生じやすいSnやB等をドープして作製するもので
あり、長周期、短周期のいずれのグレーティングも作製
できる。また、コア近辺のクラッド部分にもドーピング
をすることで、コア近辺のクラッド部分にもグレーティ
ングを作製でき、クラッド部分にもれ出している信号光
の一部にもフィルタリング等の効果を及ぼすことがで
き、精度の高いフィルタリングや、利得等化機能を付与
することができる。In the former method, a core of an optical fiber is manufactured by doping Sn, B, or the like, which is liable to cause a structural defect, and any of a long period and a short period grating can be manufactured. In addition, by doping the cladding near the core, a grating can be fabricated also in the cladding near the core, which can also have an effect such as filtering on some of the signal light leaking to the cladding. Thus, highly accurate filtering and gain equalization functions can be provided.
【0005】後者の方法は、コアとクラッドとでガラス
の材質を異なるものとして、線引き時に引っ張り力をか
けることによりコアとクラッドの界面に応力を残留させ
て光ファイバとする。そして、熱をかけることによりそ
の応力が緩和されることを利用して、ファイバ長手方向
に熱をかける部分と熱をかけない部分とを交互に周期的
に作る。このようにして、応力緩和部分と応力残留部分
とで周期構造を形成させてファイバグレーティングを作
製するものである。熱によりグレーティングとするた
め、長周期のグレーティングしか作製できない。In the latter method, the core and the clad are made of different glass materials, and a tensile force is applied at the time of drawing to leave a stress at the interface between the core and the clad to obtain an optical fiber. Utilizing the fact that the stress is reduced by applying heat, a portion to which heat is applied and a portion to which no heat is applied are alternately and periodically formed in the longitudinal direction of the fiber. In this manner, a fiber grating is manufactured by forming a periodic structure between the stress relaxation portion and the stress residual portion. Since the grating is formed by heat, only a long-period grating can be manufactured.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
前者の方法では、クラッド全体、さらには被覆部分にグ
レーティングを作製することができないので、ファイバ
内の信号光全てをフィルタリングしたり、利得等化機能
を発揮することができない。また、屈折率の周期的な変
化はガラス構造欠陥を利用して作製しているため、加熱
や経時によって屈折率の変化量が緩和してしまい、長期
の信頼性が低い。However, in the former method, since a grating cannot be formed on the entire cladding and further on the coating portion, it is possible to filter all signal light in the fiber or to perform a gain equalization function. Cannot be demonstrated. In addition, since the periodic change in the refractive index is manufactured using a glass structural defect, the amount of change in the refractive index is reduced by heating or aging, resulting in low long-term reliability.
【0007】また、後者の方法では、コアとクラッドの
界面の応力を利用してグレーティングを作製するため、
光ファイバ全体のグレーティング構造を作製できない。
従って、コアの外側にもれ出した信号光のフィルタリン
グや利得等化等をすることができない。また、加熱によ
る屈折率変化の安定性は前者の方法に比べて優位ではあ
るが、コアとクラッドとの界面の残留応力が長期的には
不安定であり、長期信頼性に不安がある。また、短周期
グレーティングを作製できない。In the latter method, a grating is produced by utilizing the stress at the interface between the core and the clad.
The grating structure of the entire optical fiber cannot be manufactured.
Therefore, filtering, gain equalization, and the like of the signal light leaking out of the core cannot be performed. Further, the stability of the refractive index change due to heating is superior to the former method, but the residual stress at the interface between the core and the clad is unstable in the long term, and there is concern about long-term reliability. Also, a short-period grating cannot be manufactured.
【0008】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、長期に渡って安
定で、コアだけではなくクラッドや被覆層にまでグレー
ティング構造を発現させる新規なファイバグレーティン
グの発現方法およびそのようなファイバグレーティング
を提供することである。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a novel structure that is stable over a long period of time and that exhibits a grating structure not only in a core but also in a cladding and a coating layer. It is an object of the present invention to provide a method for developing a fiber grating and such a fiber grating.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、超音波を利用してグレーティング構造を発現させ
ることとした。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a grating structure is developed using ultrasonic waves.
【0010】具体的には、請求項1に係る発明は、超音
波を光ファイバに作用させて該光ファイバ長手方向に周
期的な屈折率変化構造を形成させるファイバグレーティ
ングの発現方法である。Specifically, the invention according to claim 1 is a method for producing a fiber grating in which ultrasonic waves act on an optical fiber to form a periodic refractive index changing structure in the longitudinal direction of the optical fiber.
【0011】超音波とは、振動数が20kHz以上の音
波であって、現状では圧電効果により100GHz程度
の振動数まで発生できる。また、音とは、弾性をもつ媒
質での平衡からの機械的な乱れのことをいう。超音波
は、気体や液体中を伝搬する場合は縦波である疎密波で
あるが、固体中を伝搬する場合は縦波の他に二種類の横
波も存在する。また、固体表面にエネルギーを集中して
表面に沿って伝搬する弾性表面波と呼ばれる超音波も存
在する。超音波は、振動数やエネルギーを容易に変更で
き、大きなエネルギーを有する超音波を発生させること
も比較的容易である。An ultrasonic wave is a sound wave having a frequency of 20 kHz or more, and can currently generate a frequency of about 100 GHz by the piezoelectric effect. In addition, sound refers to mechanical disturbance from equilibrium in an elastic medium. Ultrasound is a compressional wave which is a longitudinal wave when it propagates in a gas or liquid, but there are two types of transverse waves in addition to a longitudinal wave when it propagates in a solid. Further, there is also an ultrasonic wave called a surface acoustic wave, which concentrates energy on a solid surface and propagates along the surface. Ultrasonic waves can easily change the frequency and energy, and it is relatively easy to generate ultrasonic waves having large energy.
【0012】超音波を光ファイバに作用させるとは、光
ファイバが接している周囲の媒質に、あるいは光ファイ
バそのものを媒質として平衡からの機械的な乱れを生じ
させることである。The action of the ultrasonic wave on the optical fiber is to cause mechanical disturbance from equilibrium in a surrounding medium with which the optical fiber is in contact or with the optical fiber itself as a medium.
【0013】上述のような超音波の特性により、振動数
を選択することで、長周期でも短周期でもグレーティン
グ構造を発現させることができる。また、光ファイバの
コア、クラッドおよび被覆層の材質やドープ物質の種類
や有無によらず、どのような光ファイバにもグレーティ
ング構造を発現させることができる。利用する超音波
は、縦波でも横波でもよく、例えば縦波であれば、光フ
ァイバ長手方向に周期的な密度の変化構造を発生させる
ことにより、グレーティング構造を発現させることがで
きる。By selecting the frequency based on the characteristics of the ultrasonic waves as described above, the grating structure can be developed in both a long period and a short period. Further, the grating structure can be exhibited in any optical fiber regardless of the material of the core, cladding, and coating layer of the optical fiber, and the type or presence or absence of the doping substance. The ultrasonic wave to be used may be a longitudinal wave or a transverse wave. For example, in the case of a longitudinal wave, a grating structure can be developed by generating a periodic density change structure in the longitudinal direction of the optical fiber.
【0014】本発明のグレーティング構造は、超音波が
存在すればそれとともに存在するので、長期的な安定性
に優れている。そして、超音波は光ファイバ全体に作用
するので、光ファイバのコアのみではなく、クラッドや
被覆層にまでグレーティング構造を発現させることがで
きる。従って、コアの外側にもれ出す信号光にまでグレ
ーティングの作用を及ぼすことができる。また、超音波
によって光ファイバの物理的あるいは化学的な性質が不
可逆に変化して、超音波の印加を終えても光ファイバに
グレーティング構造が残存する場合も安定したファイバ
グレーティングとして用いることができる。The grating structure according to the present invention is excellent in long-term stability because the ultrasonic wave is present together with the ultrasonic wave, if present. Since the ultrasonic wave acts on the entire optical fiber, the grating structure can be exhibited not only in the core of the optical fiber but also in the cladding and the coating layer. Therefore, the effect of the grating can be exerted even on the signal light leaking out of the core. Further, even when the physical or chemical properties of the optical fiber are irreversibly changed by the ultrasonic wave and the grating structure remains in the optical fiber even after the application of the ultrasonic wave, it can be used as a stable fiber grating.
【0015】次に、請求項2に係る発明は、請求項1に
おいて、上記光ファイバを媒質に接触させて該媒質に超
音波を印加することを特徴とするファイバグレーティン
グの発現方法である。Next, a second aspect of the present invention is a method for producing a fiber grating according to the first aspect, wherein the optical fiber is brought into contact with a medium and ultrasonic waves are applied to the medium.
【0016】ここで媒質というのは、超音波を伝搬させ
る物質のことである。Here, the medium is a substance that transmits ultrasonic waves.
【0017】光ファイバの周囲に存する媒質に超音波を
印加し、その媒質中を伝搬する超音波によって光ファイ
バにグレーティング構造が生じるので、光ファイバに直
接超音波を伝搬させる方法に比べ、容易に超音波を印加
することができ、安定した超音波を光ファイバに作用さ
せることができる。[0017] Ultrasonic waves are applied to a medium existing around the optical fiber, and a grating structure is generated in the optical fiber by the ultrasonic waves propagating in the medium. This makes it easier to transmit ultrasonic waves directly to the optical fiber. Ultrasonic waves can be applied, and stable ultrasonic waves can be applied to the optical fiber.
【0018】次に、請求項3に係る発明は、請求項1又
は2において、上記超音波を定在波とすることを特徴と
するファイバグレーティングの発現方法である。Next, a third aspect of the present invention is a method for producing a fiber grating according to the first or second aspect, wherein the ultrasonic wave is a standing wave.
【0019】超音波が定在波であれば、安定して光ファ
イバに作用させることができ、また超音波の制御も容易
である。If the ultrasonic wave is a standing wave, it can be stably applied to the optical fiber, and the control of the ultrasonic wave is easy.
【0020】次に、請求項4に係る発明は、請求項2に
おいて、上記媒質は気体あるいは液体であって、上記超
音波を定在波とすることを特徴とするファイバグレーテ
ィングの発現方法である。Next, the invention according to claim 4 is the method according to claim 2, wherein the medium is a gas or a liquid, and the ultrasonic wave is a standing wave. .
【0021】超音波を伝搬させる媒質が、気体あるいは
液体であるので、媒質中に光ファイバを挿入したり浸漬
したりするだけでファイバグレーティングを発現させる
ことができ、また光ファイバを取り出すことも容易であ
る。Since the medium through which the ultrasonic waves are propagated is a gas or a liquid, a fiber grating can be developed simply by inserting or dipping the optical fiber into the medium, and the optical fiber can be easily taken out. It is.
【0022】次に、請求項5に係る発明は、請求項2に
おいて、上記媒質は固体であり上記超音波は定在波であ
って、上記光ファイバは該固体表面に接触していること
を特徴とするファイバグレーティングの発現方法であ
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect, the medium is a solid, the ultrasonic wave is a standing wave, and the optical fiber is in contact with the surface of the solid. This is a characteristic method of developing a fiber grating.
【0023】超音波を伝搬させている固体表面に光ファ
イバを接触させてグレーティング構造を発現させるの
で、弾性表面波を利用してファイバグレーティングを発
現させることができる。また、装置を小型にできる。Since the optical fiber is brought into contact with the solid surface on which the ultrasonic wave is propagated to develop the grating structure, the fiber grating can be developed using the surface acoustic wave. Further, the size of the device can be reduced.
【0024】次に、請求項6に係る発明は、請求項4に
おいて、上記気体あるいは液体は容器内に入っていて、
上記光ファイバは該容器内を通っているとともに該容器
に固定されていることを特徴とするファイバグレーティ
ングの発現方法である。According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the gas or liquid is contained in a container,
A method for developing a fiber grating, wherein the optical fiber passes through the inside of the container and is fixed to the container.
【0025】気体あるいは液体を容器に入れて、その中
に光ファイバを入れているので、簡単な方法でファイバ
グレーティングを発現させることができ、また、超音波
も安定した状態で気体あるいは液体中を伝搬させること
ができる。光ファイバを容器に固定しているので、光フ
ァイバに超音波が定常的に作用して、安定したグレーテ
ィング構造を発現させることができる。Since a gas or a liquid is put in a container and an optical fiber is put in the container, a fiber grating can be developed by a simple method. Can be propagated. Since the optical fiber is fixed to the container, ultrasonic waves constantly act on the optical fiber, and a stable grating structure can be developed.
【0026】次に、請求項7に係る発明は、請求項1に
おいて、空気中に上記光ファイバを支持し、該支持部分
近辺の空気に超音波を印加することを特徴とするファイ
バグレーティングの発現方法である。Next, a seventh aspect of the present invention is the fiber grating according to the first aspect, wherein the optical fiber is supported in air, and an ultrasonic wave is applied to air near the supporting portion. Is the way.
【0027】空気を超音波の媒質に用いるので、装置を
安価で簡単なものとすることができる。Since air is used as the medium of the ultrasonic wave, the apparatus can be made inexpensive and simple.
【0028】次に、請求項8に係る発明は、光ファイバ
と超音波発生装置とを備え、超音波を該光ファイバに作
用させることにより該光ファイバ長手方向に周期的な屈
折率変化構造を形成させたことを特徴とするファイバグ
レーティングである。Next, the invention according to claim 8 is provided with an optical fiber and an ultrasonic wave generating device, and the ultrasonic wave acts on the optical fiber to form a periodic refractive index change structure in the longitudinal direction of the optical fiber. It is a fiber grating characterized by being formed.
【0029】超音波発生装置より発生した超音波を光フ
ァイバに作用させることによって、周期的な屈折率構造
を形成しているので、光ファイバの構造や材質等によら
ずどのような光ファイバでもファイバグレーティングと
することができる。また、コアのみならず、ファイバ全
体がグレーティング構造となっているファイバグレーテ
ィングとすることができる。Since a periodic refractive index structure is formed by applying ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator to the optical fiber, any optical fiber can be used regardless of the structure or material of the optical fiber. It can be a fiber grating. In addition, a fiber grating in which not only the core but also the entire fiber has a grating structure can be used.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0031】−実施形態1− 図2に実施形態1に係るファイバグレーティングの発現
装置の概略図を示す。ファイバグレーティング発現装置
2は、直方体の容器15と容器15中に入れられている
媒質と容器15に取り付けられた超音波発生装置13と
を備えている。-Embodiment 1- FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus for developing a fiber grating according to the first embodiment. The fiber grating developing device 2 includes a rectangular container 15, a medium contained in the container 15, and an ultrasonic generator 13 attached to the container 15.
【0032】容器15は、超音波を伝搬させる媒質が充
填されている密閉容器である。光ファイバ11が、超音
波発生装置13の取り付けられた容器15の面の略中央
部分を貫通し、対向する面の略中央部分も貫通して容器
15内を通っている。光ファイバ11は、構造や材質等
はどのようなものでも構わないが、ここではコアにはG
eドープした石英を、クラッドには石英を用い、被覆を
施したシングルモードファイバである。光ファイバ11
は、貫通している容器15の二つの壁に固定12されて
いる。このように固定12されているので、固定12端
間の距離が変わったり振動数が変わったり等しない限
り、この二つの固定12端間に超音波の定在波が作用し
て、一定のグレーティング構造が形成される。The container 15 is a closed container filled with a medium for transmitting ultrasonic waves. The optical fiber 11 passes through substantially the center of the surface of the container 15 to which the ultrasonic generator 13 is attached, and also passes through the inside of the container 15 through the substantially center of the opposing surface. The optical fiber 11 may be of any structure, material, etc.
This is a single mode fiber coated with e-doped quartz and clad with quartz. Optical fiber 11
Are fixed 12 to the two walls of the container 15 which penetrates. Since the fixed portion 12 is fixed in this way, unless the distance between the fixed portion 12 ends changes or the frequency changes, an ultrasonic standing wave acts between the two fixed portion 12 ends, and a fixed grating is formed. A structure is formed.
【0033】容器15内に印加された超音波が、容器1
5内の光ファイバ11が通っている部分において定在波
となるように、容器15の内面には超音波の吸収、反射
または減衰構造が設けられていることが好ましい。吸収
か反射か減衰かということは、容器15内面のうちどの
位置に設けるかによって変わってくる。吸収、反射また
は減衰構造は、どのようなものでも構わない。例えば、
吸収、反射または減衰機能を有する物質を容器15内面
に貼り付けたり塗布したり、吸収、反射または減衰を生
じる表面形状とすることなどが挙げられる。The ultrasonic wave applied to the container 15
It is preferable that an ultrasonic wave absorbing, reflecting or attenuating structure is provided on the inner surface of the container 15 so that a standing wave is formed in a portion where the optical fiber 11 passes through inside the container 5. Whether to absorb, reflect, or attenuate depends on which position on the inner surface of the container 15 is provided. The absorbing, reflecting or attenuating structure can be any. For example,
For example, a substance having an absorption, reflection, or attenuation function may be attached to or applied to the inner surface of the container 15, or a surface shape that causes absorption, reflection, or attenuation may be used.
【0034】容器15内に充填する媒質は、気体、液
体、固体のいずれでも構わないが、ここでは装置の取り
扱いの容易さや光ファイバ11への超音波の作用の強さ
の点から、液体としている。The medium filled in the container 15 may be a gas, a liquid, or a solid. However, in this case, the medium is used as a liquid in terms of the ease of handling of the apparatus and the strength of the ultrasonic wave acting on the optical fiber 11. I have.
【0035】媒質に印加される超音波の振動数は、媒質
の音速と所望のグレーティング構造の周期とによって設
定される。例えば、媒質を水として、グレーティング構
造の周期を1μmとすると、空気中の音速は1480m
/sだから、超音波の振動数は1.48GHzとなる。
また、定在波の振動数は、超音波発生装置13で発生し
た超音波の振動数と容器15の超音波の二つの反射端間
距離により変えることができる。The frequency of the ultrasonic wave applied to the medium is set by the sound velocity of the medium and the desired period of the grating structure. For example, if the medium is water and the period of the grating structure is 1 μm, the sound velocity in air is 1480 m
/ S, the frequency of the ultrasonic wave is 1.48 GHz.
The frequency of the standing wave can be changed by the frequency of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic generator 13 and the distance between the two reflection ends of the ultrasonic wave in the container 15.
【0036】超音波発信装置13は、所望の振動数を発
生できる装置であればどのようなものでもよいが、振動
数や超音波の強度を調節できるものであることが好まし
い。このような超音波発信装置13としては、例えば、
圧電材料形超音波振動子といったものを挙げることがで
きる。The ultrasonic transmission device 13 may be any device as long as it can generate a desired frequency, but is preferably one that can adjust the frequency and the intensity of the ultrasonic wave. As such an ultrasonic transmission device 13, for example,
Examples include a piezoelectric material type ultrasonic vibrator.
【0037】超音波発生装置13は、容器15の外面に
取り付けられている。取り付ける場所は特に限定され
ず、容器15内面でもよい。また、複数の超音波発生装
置13を取り付けてもよい。The ultrasonic generator 13 is mounted on the outer surface of the container 15. The place for attachment is not particularly limited, and may be the inner surface of the container 15. Further, a plurality of ultrasonic generators 13 may be attached.
【0038】次に、グレーティング構造の発現について
説明する。Next, the manifestation of the grating structure will be described.
【0039】図3は、ファイバグレーティング発現装置
の内部を示す模式図である。容器15の中に超音波の定
在波が存している。媒質には、その定在波によって多数
の密部21と疎部22とが生じていて、それらの位置は
容器15内において常に同じ位置である。また、媒質密
部21は媒質疎部22よりも圧力が高い。そのため、図
3のファイバグレーティング1となっている光ファイバ
11近辺を拡大した図4に示すように、媒質密部21に
接している光ファイバの部分は、圧縮されて光ファイバ
密部23となり、媒質疎部22に接している部分は、光
ファイバ疎部24となる。光ファイバ密部23は、圧縮
されて密度が上がり、光ファイバ疎部24は、光ファイ
バ密部23に比べて密度が低い。従って、光ファイバ密
部23の方が光ファイバ疎部24よりも屈折率が高くな
る。このようにしてグレーティング構造が発現すること
となる。ここで、反射フィルタや利得等化器等としての
機能がはっきり現れるほどのグレーティング構造が光フ
ァイバに発現するように、超音波の定在波の強度は大き
い方が好ましい。ただし、大きくしすぎると光ファイバ
が破壊される恐れがあるので、光ファイバを破壊しない
程度の強度の超音波を用いる。FIG. 3 is a schematic diagram showing the inside of the fiber grating developing device. An ultrasonic standing wave exists in the container 15. A large number of dense portions 21 and sparse portions 22 are formed in the medium by the standing waves, and their positions are always the same in the container 15. The pressure of the medium dense part 21 is higher than that of the medium sparse part 22. For this reason, as shown in FIG. 4 in which the vicinity of the optical fiber 11 serving as the fiber grating 1 in FIG. The portion in contact with the medium sparse part 22 becomes the optical fiber sparse part 24. The dense portion of the optical fiber 23 is compressed to increase the density, and the sparse portion 24 of the optical fiber has a lower density than the dense portion 23 of the optical fiber. Therefore, the refractive index of the optical fiber dense part 23 is higher than that of the optical fiber sparse part 24. In this way, a grating structure is developed. Here, it is preferable that the intensity of the standing wave of the ultrasonic wave is large so that a grating structure that clearly functions as a reflection filter, a gain equalizer, and the like appears in the optical fiber. However, if the size is too large, the optical fiber may be broken. Therefore, an ultrasonic wave having an intensity that does not break the optical fiber is used.
【0040】なお、図4に示すように、ここでは光ファ
イバ11のコア3、クラッド5、被覆層7の全てにおい
てグレーティング構造が発現している。そのため、コア
3のみならず光ファイバ11の全ての層がグレーティン
グ機能を有していて、コア3からもれ出した信号光にも
全てグレーティングの機能を働かせることができる。As shown in FIG. 4, a grating structure is exhibited in all of the core 3, clad 5, and coating layer 7 of the optical fiber 11 here. Therefore, not only the core 3 but also all the layers of the optical fiber 11 have a grating function, and all the signal light leaking from the core 3 can also function as a grating.
【0041】又本装置では、超音波の印加を止めるとフ
ァイバグレーティングではなくなって、通常の光ファイ
バとなるので、合分波デバイスやスイッチデバイス等に
用いると、切り替え装置等が不要になり、装置が小型に
できる。In the present apparatus, when the application of ultrasonic waves is stopped, the fiber grating is no longer a fiber grating, but a normal optical fiber. Therefore, when used in a multiplexing / demultiplexing device or a switch device, a switching device or the like becomes unnecessary, and the device becomes unnecessary. Can be made smaller.
【0042】−実施形態2− 図5に実施形態2に係るファイバグレーティング発現装
置2を示す。実施形態2は、固体の板状の印加部材17
の表面に光ファイバ11を固定している。印加部材17
の一端には、超音波発生装置13が取り付けられてい
る。Embodiment 2 FIG. 5 shows a fiber grating developing device 2 according to Embodiment 2. In the second embodiment, the solid plate-shaped applying member 17 is used.
The optical fiber 11 is fixed to the surface of the optical fiber 11. Applying member 17
At one end, an ultrasonic generator 13 is attached.
【0043】超音波発生装置13からは、超音波が印加
部材17に印加される。その超音波は、印加部材17の
内部および表面で反射、吸収および減衰が生じることに
よって定在波となる。なお、超音波の振動数に関するこ
とや超音波発生装置13については、実施形態1と同様
である。また、光ファイバ11についても実施形態1と
同様である。From the ultrasonic generator 13, ultrasonic waves are applied to the application member 17. The ultrasonic waves become standing waves due to reflection, absorption, and attenuation occurring inside and on the surface of the application member 17. The ultrasonic frequency and the ultrasonic generator 13 are the same as in the first embodiment. Further, the optical fiber 11 is the same as in the first embodiment.
【0044】光ファイバ11は、定在波が印加されてい
る印加部材17の表面に接着や係合等で固定され、印加
部材17表面に接触している。接触の状態は、固定場所
・固定の箇所数・固定方法等により異なり、印加部材1
7の端から端まで接触する場合もあるし、接触している
長さが極短い場合もある。印加部材17と接触している
部分の光ファイバ11が、印加部材17から超音波の作
用を受けてファイバグレーティングとなる。The optical fiber 11 is fixed to the surface of the applying member 17 to which the standing wave is applied by bonding, engaging, or the like, and is in contact with the surface of the applying member 17. The state of contact differs depending on the fixing location, the number of fixing locations, the fixing method, and the like.
7 may be in contact from one end to the other, or the contact length may be extremely short. The portion of the optical fiber 11 that is in contact with the application member 17 receives the action of the ultrasonic wave from the application member 17 and becomes a fiber grating.
【0045】本実施形態のような固体表面を利用するフ
ァイバグレーティングの発現では、弾性表面波を利用す
ることができる。この場合、Rayleigh波や圧電
表面すべり波等の横波成分も利用できるため、ファイバ
グレーティングを発現させる場合において設計の自由度
がより大きくなる。In the development of the fiber grating using the solid surface as in the present embodiment, a surface acoustic wave can be used. In this case, since a transverse wave component such as a Rayleigh wave or a piezoelectric surface shear wave can also be used, the degree of freedom in design is increased when a fiber grating is developed.
【0046】本実施形態における印加部材17の素材
は、金属、セラミック、プラスチック等どのようなもの
でも構わない。また、内部を中空にして別の物質を充填
しても構わない。また、異なる素材を結合させて、光フ
ァイバが一つの装置において異なる素材に接触するよう
にしても構わない。The material of the application member 17 in the present embodiment may be any material such as metal, ceramic, and plastic. Alternatively, the inside may be hollow and another substance may be filled. Also, different materials may be combined so that the optical fiber contacts different materials in one device.
【0047】−実施形態3− 図6に実施形態3に係るファイバグレーティングの模式
図を示す。本実施形態は、超音波を光ファイバに作用さ
せることによって該光ファイバ長手方向に周期的な屈折
率変化構造を形成させて、超音波の作用を除去したファ
イバグレーティングであって、該光ファイバは、該形成
された屈折率変化構造を超音波作用除去後も保持する保
持手段を備えていることを特徴とするファイバグレーテ
ィングである。Embodiment 3 FIG. 6 is a schematic view of a fiber grating according to Embodiment 3. This embodiment is a fiber grating in which the ultrasonic wave is applied to the optical fiber to form a periodic refractive index change structure in the longitudinal direction of the optical fiber, thereby eliminating the effect of the ultrasonic wave. And a holding means for holding the formed refractive index changing structure even after removing the ultrasonic action.
【0048】本実施形態の光ファイバは、被覆層が2層
構造となっている。クラッド5に接している内側の被覆
層7が、従来の被覆層の働きをする。外側の音波反応性
被覆層8が、超音波の作用によって不可逆的にグレーテ
ィング構造を形成する。このグレーティング構造は、屈
折率の変化構造であっても構わないが、ファイバグレー
ティングを形成するためには、ファイバ中心軸に向かう
収縮力の周期的な変化構造等の、音波反応性被覆層8の
内側の光ファイバに物理的な影響を及ぼして、屈折率変
化構造を生じさせる変化構造であることが好ましい。The optical fiber of this embodiment has a two-layer coating layer structure. The inner coating 7 in contact with the cladding 5 acts as a conventional coating. The outer sonic reactive coating layer 8 irreversibly forms a grating structure by the action of ultrasonic waves. This grating structure may be a structure having a change in refractive index. However, in order to form a fiber grating, the structure of the acoustically responsive coating layer 8 such as a structure having a periodic change in contraction force toward the fiber central axis is used. It is preferable that the changing structure has a physical effect on the inner optical fiber to generate a refractive index changing structure.
【0049】このような音波反応性被覆層8は、例え
ば、熱収縮性プラスチックといった物質を内側の被覆層
7の上にコーティングして形成する。このような物質
は、ある強度以上の音圧によって密度変化が起こり、フ
ァイバ軸方向への収縮力、即ち光ファイバを締め付ける
力が生じる。この収縮力は、超音波の印加を止めた後も
消滅せずに残存するので、超音波によるファイバグレー
ティング発現装置から取り出した後も、音波反応性被覆
層8に周期的に形成された反応部31と未反応部32と
により、光ファイバ単体としてファイバグレーティング
となっている。The sonic reactive coating layer 8 is formed by coating a material such as a heat-shrinkable plastic on the inner coating layer 7. Such a substance undergoes a change in density due to sound pressure exceeding a certain intensity, and a contraction force in the direction of the fiber axis, that is, a force for clamping the optical fiber is generated. Since the contraction force remains without disappearing even after the application of the ultrasonic wave is stopped, the reaction portion periodically formed on the acoustically responsive coating layer 8 even after being taken out of the fiber grating developing device by the ultrasonic wave. The 31 and the unreacted portion 32 form a fiber grating as a single optical fiber.
【0050】本実施形態のファイバグレーティングの発
現は、例えば、実施形態1に示すファイバグレーティン
グ発現装置に音波反応性被覆層を有する光ファイバを装
着して、まずエネルギーの小さい超音波を印加して音圧
強度の小さい定在波を形成する。その後で、超音波のエ
ネルギーを大きくしていって、音圧強度を反応に必要な
大きさ以上にする。その後超音波印加を終了して、光フ
ァイバを発現装置から取り出せばよい。なお、ファイバ
グレーティング発現装置は、実施形態2に示す装置でも
よいし、特に限定はされない。光ファイバに超音波発生
装置から直接超音波を印加させて、グレーティング構造
を形成させても構わない。The appearance of the fiber grating of the present embodiment is achieved, for example, by mounting an optical fiber having a sound-reactive coating layer on the fiber grating developing device shown in the first embodiment, and first applying a low energy ultrasonic wave to the sound. A standing wave with small pressure intensity is formed. After that, the energy of the ultrasonic wave is increased to make the sound pressure intensity higher than necessary for the reaction. Thereafter, the application of the ultrasonic wave is terminated, and the optical fiber may be taken out of the developing device. Note that the fiber grating developing device may be the device described in the second embodiment, and is not particularly limited. Ultrasonic waves may be applied directly to the optical fiber from an ultrasonic generator to form a grating structure.
【0051】−実施形態4− 実施形態4は、実施形態1において容器内の媒質を空気
としたものである。超音波を印加する媒体を空気とする
ことで、容器の構成を簡単なものにすることができると
ともに、光ファイバの容器への設置および取り外しが容
易になる。Embodiment 4 Embodiment 4 differs from Embodiment 1 in that the medium in the container is air. By using air as the medium to which the ultrasonic wave is applied, the configuration of the container can be simplified, and the installation and removal of the optical fiber from and to the container becomes easy.
【0052】上述の4つの実施形態は例であって、本発
明はこれらの例に限定されない。光ファイバは、シング
ルモードに限らずマルチモードでもよいし、他の種々の
内部構造を有する光ファイバでもよい。また、ファイバ
素材もドープ物質もどのようなものでもよい。グレーテ
ィング構造の発現は、密度変化によるものに限られず、
超音波の印加によって光ファイバの物理的特性や化学的
特性が変化してグレーティング構造が発現すればよい。
実施形態1の装置の中に実施形態2の装置を入れて、同
時に二つの周期のグレーティング構造を形成しても構わ
ない。また、通常の被覆層のみの光ファイバに直接超音
波発信器等で超音波を印加してグレーティング構造を形
成しても構わない。The above four embodiments are examples, and the present invention is not limited to these examples. The optical fiber is not limited to a single mode, and may be a multimode, or may be an optical fiber having other various internal structures. In addition, any fiber material and doping material may be used. The expression of the grating structure is not limited to the density change,
It suffices if the physical characteristics and chemical characteristics of the optical fiber are changed by the application of the ultrasonic wave, and the grating structure is developed.
The device of the second embodiment may be placed in the device of the first embodiment to form a grating structure having two periods at the same time. Alternatively, the grating structure may be formed by directly applying ultrasonic waves to an optical fiber having only a coating layer by an ultrasonic transmitter or the like.
【0053】実施形態1の容器の形状は、直方体に限ら
れず、どのようなものでもよい。また、容器内の媒質が
液体の場合には、光ファイバを全て浸漬させる量以上を
容器内に入れればよい。また、光ファイバの固定も、容
器の端部ではなく、容器の途中で支持して固定をしても
よい。The shape of the container of the first embodiment is not limited to a rectangular parallelepiped, but may be any shape. When the medium in the container is a liquid, it is sufficient that the amount of the optical fiber immersed in the container is equal to or greater than the amount of immersion. Also, the optical fiber may be fixed by supporting it in the middle of the container instead of the end of the container.
【0054】実施形態2の印加部材は、板状であるが、
光ファイバに超音波を作用させる固体の形状は板に限ら
れない。棒状であってもよいし、球や多面体などでもよ
い。また、板や棒等に溝を形成してそこに光ファイバを
入れるようにする等してもよい。The application member of the second embodiment has a plate shape.
The shape of the solid that causes ultrasonic waves to act on the optical fiber is not limited to a plate. It may be rod-shaped, or may be a sphere or a polyhedron. Further, a groove may be formed in a plate, a rod, or the like, and an optical fiber may be inserted therein.
【0055】実施形態3の超音波による不可逆的な変化
を生じる部位は、クラッドあるいはコアであってもよい
し、境界面であってもよいし、光ファイバ全体であって
もよい。また、不可逆的な変化も反応による収縮に限ら
れず、結果として屈折率の変化を生じさせるものであれ
ばどのようなものであってもよい。The portion of the third embodiment where the irreversible change is caused by the ultrasonic wave may be a clad or a core, a boundary surface, or the entire optical fiber. Further, the irreversible change is not limited to the contraction due to the reaction, but may be any type that results in a change in the refractive index.
【0056】[0056]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べる効果を奏する。The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects.
【0057】超音波を光ファイバに作用させて、グレー
ティング構造を発現させるので、光ファイバの材質や構
造によらずどのような光ファイバでもファイバグレーテ
ィングとすることができる。また、コアのみならず光フ
ァイバ全体をグレーティング構造とすることができるの
で、コアからのもれ出し光に対してもグレーティングの
機能を発揮することができる。また、超音波を印加して
いれば安定したグレーティング構造が保持される。Since an ultrasonic wave is applied to the optical fiber to develop a grating structure, any optical fiber can be used as a fiber grating regardless of the material or structure of the optical fiber. Further, since not only the core but also the entire optical fiber can have a grating structure, the function of the grating can be exerted against light leaking from the core. In addition, a stable grating structure is maintained if ultrasonic waves are applied.
【0058】光ファイバに作用させる超音波を定在波と
しているので、超音波自体が安定していて、そのためフ
ァイバグレーティングも安定して発現させることができ
る。また、超音波の制御もしやすい。Since the ultrasonic wave acting on the optical fiber is a standing wave, the ultrasonic wave itself is stable, so that the fiber grating can be stably developed. Also, it is easy to control ultrasonic waves.
【0059】容器内に気体あるいは液体を入れて、その
中に光ファイバを通して容器に固定し、該気体あるいは
液体に超音波を印加してファイバグレーティングを発現
させるので、簡単な装置でファイバグレーティングを発
現させることができる。A gas or liquid is put in a container, and the optical fiber is fixed in the container through an optical fiber. Ultrasonic waves are applied to the gas or liquid to generate a fiber grating. Can be done.
【0060】固体表面に光ファイバを接触させて、該固
体に超音波を印加させてファイバグレーティングを発現
させるので、発現装置を簡易で小型なものとすることが
でき、また、弾性表面波を利用できるのでファイバグレ
ーティング設計の幅が広がる。An optical fiber is brought into contact with the surface of a solid to apply a supersonic wave to the solid to generate a fiber grating. Therefore, the developing device can be made simple and small, and a surface acoustic wave can be utilized. Because it is possible, the range of fiber grating design is expanded.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】従来のファイバグレーティングの構造を示す模
式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a structure of a conventional fiber grating.
【図2】実施形態1に係るファイバグレーティング発現
装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the fiber grating developing device according to the first embodiment.
【図3】実施形態1に係るファイバグレーティング発現
装置の内部を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the inside of the fiber grating developing device according to the first embodiment.
【図4】図3のファイバグレーティング近辺の拡大図で
ある。FIG. 4 is an enlarged view near the fiber grating of FIG. 3;
【図5】実施形態2に係るファイバグレーティング発現
装置の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a fiber grating developing device according to a second embodiment.
【図6】実施形態3に係るファイバグレーティングの模
式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a fiber grating according to a third embodiment.
1 ファイバグレーティング 2 ファイバグレーティング発現装置 3 コア 5 クラッド 7 被覆層 8 音波反応性被覆層 11 光ファイバ 12 固定部分 13 超音波発生装置 15 容器 17 印加部材 21 媒質密部 22 媒質疎部 23 光ファイバ密部 24 光ファイバ疎部 31 反応部 32 未反応部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fiber grating 2 Fiber grating developing device 3 Core 5 Cladding 7 Coating layer 8 Sonic reactive coating layer 11 Optical fiber 12 Fixed part 13 Ultrasonic generator 15 Container 17 Applying member 21 Medium dense part 22 Medium loose part 23 Optical fiber dense part 24 Optical fiber sparse part 31 Reaction part 32 Unreacted part
Claims (8)
ァイバ長手方向に周期的な屈折率変化構造を形成させる
ファイバグレーティングの発現方法。1. A method for producing a fiber grating in which ultrasonic waves act on an optical fiber to form a periodic refractive index change structure in the longitudinal direction of the optical fiber.
加することを特徴とするファイバグレーティングの発現
方法。2. The method according to claim 1, wherein the optical fiber is brought into contact with a medium and an ultrasonic wave is applied to the medium.
レーティングの発現方法。3. The method according to claim 1, wherein the ultrasonic wave is a standing wave.
在波とすることを特徴とするファイバグレーティングの
発現方法。4. The method according to claim 2, wherein the medium is a gas or a liquid, and the ultrasonic wave is a standing wave.
記光ファイバは該固体表面に接触していることを特徴と
するファイバグレーティングの発現方法。5. The method according to claim 2, wherein the medium is a solid, the ultrasonic wave is a standing wave, and the optical fiber is in contact with the surface of the solid.
ァイバは該容器内を通っているとともに該容器に固定さ
れていることを特徴とするファイバグレーティングの発
現方法。6. The fiber grating according to claim 4, wherein said gas or liquid is contained in a container, and said optical fiber passes through said container and is fixed to said container. Method.
気に超音波を印加することを特徴とするファイバグレー
ティングの発現方法。7. The method according to claim 1, wherein the optical fiber is supported in air, and ultrasonic waves are applied to air near the supporting portion.
超音波を該光ファイバに作用させることにより該光ファ
イバ長手方向に周期的な屈折率変化構造を形成させたこ
とを特徴とするファイバグレーティング。8. An apparatus comprising an optical fiber and an ultrasonic generator,
A fiber grating, wherein a periodic refractive index changing structure is formed in a longitudinal direction of the optical fiber by applying ultrasonic waves to the optical fiber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001115213A JP2002311257A (en) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Method for developing fiber grating and fiber grating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001115213A JP2002311257A (en) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Method for developing fiber grating and fiber grating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002311257A true JP2002311257A (en) | 2002-10-23 |
Family
ID=18966146
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JP2001115213A Pending JP2002311257A (en) | 2001-04-13 | 2001-04-13 | Method for developing fiber grating and fiber grating |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2002311257A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010016194A (en) * | 2008-07-03 | 2010-01-21 | Shibuya Kogyo Co Ltd | Q-switch laser oscillator |
CN110426779A (en) * | 2019-07-24 | 2019-11-08 | 哈尔滨工程大学 | A kind of capillary fiber inner wall grating and preparation method thereof |
-
2001
- 2001-04-13 JP JP2001115213A patent/JP2002311257A/en active Pending
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