JP2003029062A - グレーティング内蔵光ファイバおよびグレーティング形成用光ファイバ - Google Patents
グレーティング内蔵光ファイバおよびグレーティング形成用光ファイバInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 狭帯域の損失フィルタとして機能するグレー
ティングを備える光ファイバを提供する。 【解決手段】 本発明の光ファイバは、屈折率ｎ０を有
するコア１０、屈折率ｎ１を有する内層クラッド１４
と、屈折率ｎ２を有する中間層クラッド１６、および屈
折率ｎ３を有する外層クラッド１８を備えており、ｎ０
＞ｎ３≧ｎ１＞ｎ２である。また、内層クラッドの少な
くとも一部にグレーティングが形成されている。中間層
クラッドの屈折率が内層クラッドおよび外層クラッドの
屈折率より低いためクラッドの屈折率分布に溝が生じて
おり、その溝の内側にグレーティングが設けられてい
る。このような屈折率分布とグレーティングの配置を採
用することにより、基底モードと少数のクラッドモード
との間でのみ結合効率が高くなり、その結果、グレーテ
ィングが狭い損失帯域を有する。
ティングを備える光ファイバを提供する。 【解決手段】 本発明の光ファイバは、屈折率ｎ０を有
するコア１０、屈折率ｎ１を有する内層クラッド１４
と、屈折率ｎ２を有する中間層クラッド１６、および屈
折率ｎ３を有する外層クラッド１８を備えており、ｎ０
＞ｎ３≧ｎ１＞ｎ２である。また、内層クラッドの少な
くとも一部にグレーティングが形成されている。中間層
クラッドの屈折率が内層クラッドおよび外層クラッドの
屈折率より低いためクラッドの屈折率分布に溝が生じて
おり、その溝の内側にグレーティングが設けられてい
る。このような屈折率分布とグレーティングの配置を採
用することにより、基底モードと少数のクラッドモード
との間でのみ結合効率が高くなり、その結果、グレーテ
ィングが狭い損失帯域を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、グレーティング内
蔵光ファイバおよびその製造母体となるグレーティング
形成用光ファイバに関する。
蔵光ファイバおよびその製造母体となるグレーティング
形成用光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に知られているように、ファイバ
グレーティングは、光ファイバ中において周期的な屈折
率分布を有する領域であり、この領域では屈折率がある
方向に沿って所定周期で空間的に変化する。ファイバグ
レーティングの構造は、光ファイバを横断する一定の屈
折率を有する面、すなわち等屈折率面が周期的に配列さ
れたものと考えることができ、この等屈折率面の間隔が
ファイバグレーティングの格子間隔、すなわち周期であ
る。ファイバグレーティングは、グレーティングの周期
と屈折率とで定まるブラッグ波長の光を中心とした狭い
波長域の光を反射する。ファイバグレーティングは、感
光性の光ファイバ（例えば、感光材である酸化ゲルマニ
ウムが添加された石英系ガラス）に屈折率変化を誘起さ
せる光（例えば、酸化ゲルマニウムが添加された石英系
ガラスに対しては紫外光）を照射することにより形成す
ることができる。
グレーティングは、光ファイバ中において周期的な屈折
率分布を有する領域であり、この領域では屈折率がある
方向に沿って所定周期で空間的に変化する。ファイバグ
レーティングの構造は、光ファイバを横断する一定の屈
折率を有する面、すなわち等屈折率面が周期的に配列さ
れたものと考えることができ、この等屈折率面の間隔が
ファイバグレーティングの格子間隔、すなわち周期であ
る。ファイバグレーティングは、グレーティングの周期
と屈折率とで定まるブラッグ波長の光を中心とした狭い
波長域の光を反射する。ファイバグレーティングは、感
光性の光ファイバ（例えば、感光材である酸化ゲルマニ
ウムが添加された石英系ガラス）に屈折率変化を誘起さ
せる光（例えば、酸化ゲルマニウムが添加された石英系
ガラスに対しては紫外光）を照射することにより形成す
ることができる。
【０００３】ファイバグレーティングを備える光ファイ
バは、波長多重伝送システムにおいて、合分波器や光増
幅器の利得等化器として利用されている。利得等化器と
して使用されるファイバグレーティングは、光ファイバ
の基底モードとクラッドモードとの間の結合を誘起し、
基底モードからクラッドモードへの強いパワー変換をも
たらす。この結果、ファイバグレーティングは、基底モ
ードをクラッドに放射させる作用を有することになり、
基底モードの強度をある波長帯域にわたって減衰させ
る。つまり、このようなファイバグレーティングは損失
フィルタとして機能する。
バは、波長多重伝送システムにおいて、合分波器や光増
幅器の利得等化器として利用されている。利得等化器と
して使用されるファイバグレーティングは、光ファイバ
の基底モードとクラッドモードとの間の結合を誘起し、
基底モードからクラッドモードへの強いパワー変換をも
たらす。この結果、ファイバグレーティングは、基底モ
ードをクラッドに放射させる作用を有することになり、
基底モードの強度をある波長帯域にわたって減衰させ
る。つまり、このようなファイバグレーティングは損失
フィルタとして機能する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなグレーティ
ングを内蔵する光ファイバを使用して光増幅器の利得偏
差を低減するためには、グレーティングの損失スペクト
ルの精密な制御が必要となる。損失フィルタの帯域が狭
いほど過剰損失が少ない利得等化を行うことができ好適
である。このため、帯域の狭い損失フィルタとして使用
可能なグレーティングを光ファイバに形成するための技
術が要望されている。
ングを内蔵する光ファイバを使用して光増幅器の利得偏
差を低減するためには、グレーティングの損失スペクト
ルの精密な制御が必要となる。損失フィルタの帯域が狭
いほど過剰損失が少ない利得等化を行うことができ好適
である。このため、帯域の狭い損失フィルタとして使用
可能なグレーティングを光ファイバに形成するための技
術が要望されている。
【０００５】本発明は上記に鑑みなされたもので、帯域
の狭い損失フィルタとして機能するグレーティングを内
蔵した光ファイバおよびその製造母体となるグレーティ
ング形成用光ファイバを提供することを課題とする。
の狭い損失フィルタとして機能するグレーティングを内
蔵した光ファイバおよびその製造母体となるグレーティ
ング形成用光ファイバを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るグレーティ
ング内蔵光ファイバは、屈折率ｎ０を有するコアと、コ
アを取り囲み、屈折率ｎ１を有する内層クラッドと、内
層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ２を有する中間層クラ
ッドと、中間層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ３を有す
る外層クラッドとを備えている。ここでｎ０＞ｎ３≧ｎ
１＞ｎ２である。内層クラッドの少なくとも一部にはグ
レーティングが形成されている。
ング内蔵光ファイバは、屈折率ｎ０を有するコアと、コ
アを取り囲み、屈折率ｎ１を有する内層クラッドと、内
層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ２を有する中間層クラ
ッドと、中間層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ３を有す
る外層クラッドとを備えている。ここでｎ０＞ｎ３≧ｎ
１＞ｎ２である。内層クラッドの少なくとも一部にはグ
レーティングが形成されている。
【０００７】中間層クラッドの屈折率が内層クラッドお
よび外層クラッドの屈折率より低いためクラッドの屈折
率分布に溝が生じており、その溝の内側にグレーティン
グが設けられている。このような屈折率分布とグレーテ
ィングの配置を採用することにより、基底モードと少数
のクラッドモードとの間でのみ結合効率が高くなり、そ
の結果、このグレーティングは狭い損失帯域を有するこ
とになる。
よび外層クラッドの屈折率より低いためクラッドの屈折
率分布に溝が生じており、その溝の内側にグレーティン
グが設けられている。このような屈折率分布とグレーテ
ィングの配置を採用することにより、基底モードと少数
のクラッドモードとの間でのみ結合効率が高くなり、そ
の結果、このグレーティングは狭い損失帯域を有するこ
とになる。
【０００８】また、内層クラッドにのみグレーティング
が形成され、コアにグレーティングが形成されていなけ
れば、基底モードの反射量を抑えることができ好適であ
る。
が形成され、コアにグレーティングが形成されていなけ
れば、基底モードの反射量を抑えることができ好適であ
る。
【０００９】内層クラッドに形成されるグレーティング
は光ファイバの軸線に対して傾斜した等屈折率面を有し
ていてもよい。この場合、グレーティングによる基底モ
ードの反射を抑えることができる。
は光ファイバの軸線に対して傾斜した等屈折率面を有し
ていてもよい。この場合、グレーティングによる基底モ
ードの反射を抑えることができる。
【００１０】本発明のグレーティング形成用光ファイバ
は、本発明のグレーティング形成用光ファイバを母体と
して製造することができる。このグレーティング形成用
光ファイバは、屈折率ｎ０を有するコアと、前記コアを
取り囲み、屈折率ｎ１を有する内層クラッドと、前記内
層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ２を有する中間層クラ
ッドと、前記中間層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ３を
有する外層クラッドとを備えている。ここで、ｎ０＞ｎ
３≧ｎ１＞ｎ２である。内層クラッドの少なくとも一部
分は感光性を有しており、光が照射されると屈折率が上
昇するようになっている。
は、本発明のグレーティング形成用光ファイバを母体と
して製造することができる。このグレーティング形成用
光ファイバは、屈折率ｎ０を有するコアと、前記コアを
取り囲み、屈折率ｎ１を有する内層クラッドと、前記内
層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ２を有する中間層クラ
ッドと、前記中間層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ３を
有する外層クラッドとを備えている。ここで、ｎ０＞ｎ
３≧ｎ１＞ｎ２である。内層クラッドの少なくとも一部
分は感光性を有しており、光が照射されると屈折率が上
昇するようになっている。
【００１１】内層クラッドの感光性を有する部分には光
照射によってグレーティングを形成することができるの
で、本発明のグレーティング形成用光ファイバから本発
明のグレーティング内蔵光ファイバを容易に製造するこ
とが可能である。
照射によってグレーティングを形成することができるの
で、本発明のグレーティング形成用光ファイバから本発
明のグレーティング内蔵光ファイバを容易に製造するこ
とが可能である。
【００１２】本発明のグレーティング内蔵光ファイバお
よびグレーティング形成用光ファイバは幾つかの好適な
態様を有している。例えば、内層クラッドと中間層クラ
ッドとの比屈折率差（ｎ１−ｎ２）／ｎ１は０．３％以
上１．０％未満であることが好ましい。また、グレーテ
ィング内蔵光ファイバの内層クラッドのうちグレーティ
ングが形成されている部分、およびグレーティング形成
用光ファイバの内層クラッドのうち感光性を有する部分
は、中間層クラッドと接しコアには接しない内層クラッ
ドの外側部分であることが好ましい。この外側部分は、
コアの外径の１．２倍以上２倍未満に等しい内径を有す
る部分であることが好ましい。また、内層クラッドが外
径ｂを有し、中間層クラッドが外径ｃを有しており、内
層クラッドおよび中間層クラッドの外径比率ｃ／ｂが
１．２以上４未満であることが好ましい。
よびグレーティング形成用光ファイバは幾つかの好適な
態様を有している。例えば、内層クラッドと中間層クラ
ッドとの比屈折率差（ｎ１−ｎ２）／ｎ１は０．３％以
上１．０％未満であることが好ましい。また、グレーテ
ィング内蔵光ファイバの内層クラッドのうちグレーティ
ングが形成されている部分、およびグレーティング形成
用光ファイバの内層クラッドのうち感光性を有する部分
は、中間層クラッドと接しコアには接しない内層クラッ
ドの外側部分であることが好ましい。この外側部分は、
コアの外径の１．２倍以上２倍未満に等しい内径を有す
る部分であることが好ましい。また、内層クラッドが外
径ｂを有し、中間層クラッドが外径ｃを有しており、内
層クラッドおよび中間層クラッドの外径比率ｃ／ｂが
１．２以上４未満であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の実施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。また、図示の便宜上、図面の寸法比率が説
明のものと一致しない場合がある。以下に示す数値は具
体例であって、本発明の態様はそれらの数値に限定され
るものではない。
発明の実施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。また、図示の便宜上、図面の寸法比率が説
明のものと一致しない場合がある。以下に示す数値は具
体例であって、本発明の態様はそれらの数値に限定され
るものではない。
【００１４】図１は、本実施形態のグレーティング形成
用光ファイバ１の屈折率分布を示すグラフであり、図２
はこの光ファイバ１の構造を示す横断面図である。図２
に示されるように、光ファイバ１は略円柱状のコア１０
と、コア１０の側面に密着してコア１０を同心状に包囲
する略円管状のクラッド１２を有している。コア１０お
よびクラッド１２はいずれも石英（ＳｉＯ2）ガラスか
ら構成されている。コア１０はクラッド１２よりも高い
屈折率を有している。
用光ファイバ１の屈折率分布を示すグラフであり、図２
はこの光ファイバ１の構造を示す横断面図である。図２
に示されるように、光ファイバ１は略円柱状のコア１０
と、コア１０の側面に密着してコア１０を同心状に包囲
する略円管状のクラッド１２を有している。コア１０お
よびクラッド１２はいずれも石英（ＳｉＯ2）ガラスか
ら構成されている。コア１０はクラッド１２よりも高い
屈折率を有している。
【００１５】クラッド１２は内層クラッド１４、中間層
クラッド１６および外層クラッド１８の３層から構成さ
れている。これらはいずれも略円管状である。内層クラ
ッド１４は、その内側面をコア１０の側面に密着させて
コア１０を同心状に包囲している。中間層クラッド１６
は、その内側面を内層クラッド１４の外側面に密着させ
てコア１０および内層クラッド１４を同心状に包囲して
いる。外層クラッド１８は、その内側面を中間層クラッ
ド１６の外側面に密着させてコア１０、内層クラッド１
４および中間層クラッド１６を同心状に包囲している。
クラッド１６および外層クラッド１８の３層から構成さ
れている。これらはいずれも略円管状である。内層クラ
ッド１４は、その内側面をコア１０の側面に密着させて
コア１０を同心状に包囲している。中間層クラッド１６
は、その内側面を内層クラッド１４の外側面に密着させ
てコア１０および内層クラッド１４を同心状に包囲して
いる。外層クラッド１８は、その内側面を中間層クラッ
ド１６の外側面に密着させてコア１０、内層クラッド１
４および中間層クラッド１６を同心状に包囲している。
【００１６】ここで図１を参照する。図１の横軸は光フ
ァイバ１の中心軸を基準とする径方向距離である。ま
た、縦軸は内層クラッド１４の屈折率を基準とした比屈
折率差であり、屈折率をｎ、内層クラッド１４の屈折率
をｎ１とすると、（ｎ−ｎ１）／ｎ１で表される。後述
するように、内層クラッド１４は純石英ガラスの屈折率
と等しい屈折率を有している。
ァイバ１の中心軸を基準とする径方向距離である。ま
た、縦軸は内層クラッド１４の屈折率を基準とした比屈
折率差であり、屈折率をｎ、内層クラッド１４の屈折率
をｎ１とすると、（ｎ−ｎ１）／ｎ１で表される。後述
するように、内層クラッド１４は純石英ガラスの屈折率
と等しい屈折率を有している。
【００１７】図１に示されるように、コア１０はＰ2０5
を含有しており、内層クラッド１４に対する比屈折率差
が０．５％であって、内層クラッド１４よりも高い屈折
率を有している。また、コア１０の半径は３．３μｍで
ある。
を含有しており、内層クラッド１４に対する比屈折率差
が０．５％であって、内層クラッド１４よりも高い屈折
率を有している。また、コア１０の半径は３．３μｍで
ある。
【００１８】内層クラッド１４の内半径は３．３μｍで
あり、外半径は９μｍである。内層クラッド１４は純石
英ガラスの屈折率と等しい屈折率を有しているが、組成
が異なる円管状の２層１４ａおよび１４ｂから構成され
ている。すなわち、内層クラッド１４の内側部分１４ａ
（内半径３．３μｍ、外半径５．１μｍの円管状部分）
は実質的に純粋な石英ガラスから構成されているのに対
し、内層クラッド１４の外側部分１４ｂ（内半径５．１
μｍ、外半径９μｍの円管状部分）はＧｅＯ2およびＢ2
Ｏ3を含有する石英ガラスから構成されている。外側部
分１４ｂは中間層クラッド１６と接するが、コア１０に
は接しない。
あり、外半径は９μｍである。内層クラッド１４は純石
英ガラスの屈折率と等しい屈折率を有しているが、組成
が異なる円管状の２層１４ａおよび１４ｂから構成され
ている。すなわち、内層クラッド１４の内側部分１４ａ
（内半径３．３μｍ、外半径５．１μｍの円管状部分）
は実質的に純粋な石英ガラスから構成されているのに対
し、内層クラッド１４の外側部分１４ｂ（内半径５．１
μｍ、外半径９μｍの円管状部分）はＧｅＯ2およびＢ2
Ｏ3を含有する石英ガラスから構成されている。外側部
分１４ｂは中間層クラッド１６と接するが、コア１０に
は接しない。
【００１９】外側部分１４ｂに添加されているＧｅＯ2
は、周知の通り、波長２４８ｎｍ又は１９３ｎｍ付近の
紫外光に対する感光材として機能する。すなわち、Ｇｅ
が添加された石英ガラスは、この波長の紫外光が照射さ
れると、その照射部分において屈折率が上昇するという
性質を持つようになる。照射光の強度が大きいほど屈折
率上昇量も大きくなる。このため、後述するように、外
側部分１４ｂにはグレーティングを形成することが可能
である。
は、周知の通り、波長２４８ｎｍ又は１９３ｎｍ付近の
紫外光に対する感光材として機能する。すなわち、Ｇｅ
が添加された石英ガラスは、この波長の紫外光が照射さ
れると、その照射部分において屈折率が上昇するという
性質を持つようになる。照射光の強度が大きいほど屈折
率上昇量も大きくなる。このため、後述するように、外
側部分１４ｂにはグレーティングを形成することが可能
である。
【００２０】中間層クラッド１６の内半径は９μｍであ
り、外半径は２８μｍである。中間層クラッド１６は、
Ｆを含有する石英ガラスから構成されており、内層クラ
ッド１４よりも低い屈折率を有し、内層クラッド１４に
対する比屈折率差が−０．７６％である。
り、外半径は２８μｍである。中間層クラッド１６は、
Ｆを含有する石英ガラスから構成されており、内層クラ
ッド１４よりも低い屈折率を有し、内層クラッド１４に
対する比屈折率差が−０．７６％である。
【００２１】外層クラッド１８の内半径は２８μｍであ
り、外半径は６２．５μｍである。外層クラッド１８
は、Ｃｌ系ガスによる脱水処理を施した石英ガラスから
構成されている。脱水処理によってＣｌが石英ガラスに
添加されるため、外層クラッド１８は純石英ガラスの屈
折率よりわずかに高い屈折率を有しており、本実施形態
では内層クラッド１４に対する比屈折率差が０．０５％
となっている。
り、外半径は６２．５μｍである。外層クラッド１８
は、Ｃｌ系ガスによる脱水処理を施した石英ガラスから
構成されている。脱水処理によってＣｌが石英ガラスに
添加されるため、外層クラッド１８は純石英ガラスの屈
折率よりわずかに高い屈折率を有しており、本実施形態
では内層クラッド１４に対する比屈折率差が０．０５％
となっている。
【００２２】このように本実施形態のグレーティング形
成用光ファイバ１は、コア１０の屈折率をｎ０、内層ク
ラッドの屈折率をｎ１、中間層クラッドの屈折率をｎ
２、外層クラッドの屈折率をｎ３で表すと、ｎ０＞ｎ３
＞ｎ１＞ｎ２のように表される屈折率分布を有してい
る。なお、光ファイバ１は公知のＭＣＶＤ法やＯＶＤ法
を用いて製造することができる。
成用光ファイバ１は、コア１０の屈折率をｎ０、内層ク
ラッドの屈折率をｎ１、中間層クラッドの屈折率をｎ
２、外層クラッドの屈折率をｎ３で表すと、ｎ０＞ｎ３
＞ｎ１＞ｎ２のように表される屈折率分布を有してい
る。なお、光ファイバ１は公知のＭＣＶＤ法やＯＶＤ法
を用いて製造することができる。
【００２３】すでに述べたように、内層クラッド１４の
うち外側部分１４ｂにのみ感光材が添加されているの
で、外側部分１４ｂが感光性を有し、紫外光の照射によ
って屈折率が上昇する。これに対し、内側部分１４ａは
感光材が添加されていないため感光性を有さず、紫外光
の照射によって屈折率が変化することもない。このた
め、位相マスク法などの公知の方法によって内層クラッ
ド１４に紫外光を照射すると、外側部分１４にのみグレ
ーティングが形成されることになる。
うち外側部分１４ｂにのみ感光材が添加されているの
で、外側部分１４ｂが感光性を有し、紫外光の照射によ
って屈折率が上昇する。これに対し、内側部分１４ａは
感光材が添加されていないため感光性を有さず、紫外光
の照射によって屈折率が変化することもない。このた
め、位相マスク法などの公知の方法によって内層クラッ
ド１４に紫外光を照射すると、外側部分１４にのみグレ
ーティングが形成されることになる。
【００２４】図３および図４は、内層クラッド１４の外
側部分１４ｂにグレーティング２０を形成することによ
り得られるグレーティング内蔵光ファイバ２の構成を示
している。ここで、図３はグレーティング内蔵光ファイ
バ２の屈折率分布を示すグラフであり、図４はグレーテ
ィング内蔵光ファイバ２の構成を示す側面図である。な
お、図４に関しては、図示の便宜上、コア１０と内層ク
ラッド１４との境界および内層クラッド１４の内側部分
１４ａと外側部分１４ｂとの境界をそれぞれ破線で示し
ている。
側部分１４ｂにグレーティング２０を形成することによ
り得られるグレーティング内蔵光ファイバ２の構成を示
している。ここで、図３はグレーティング内蔵光ファイ
バ２の屈折率分布を示すグラフであり、図４はグレーテ
ィング内蔵光ファイバ２の構成を示す側面図である。な
お、図４に関しては、図示の便宜上、コア１０と内層ク
ラッド１４との境界および内層クラッド１４の内側部分
１４ａと外側部分１４ｂとの境界をそれぞれ破線で示し
ている。
【００２５】グレーティング２０は、周期的な屈折率分
布を有する領域であり、この領域では屈折率がある方向
に沿って所定周期で空間的に変化する。図３に示される
ように、内層クラッド１４の外側部分１４ｂの屈折率が
上昇しており、これがグレーティング２０の存在を表し
ている。本実施形態では、この屈折率上昇量が光ファイ
バ２の軸線に沿って周期的に変化する。光ファイバ２の
軸線は図４で符号５を付して示されている。図４に示さ
れるように、グレーティング２０の構造は光ファイバ２
を横断する一定の屈折率を有する面、すなわち等屈折率
面２２がある方向に沿って周期的に配列されたものと考
えることができる。本実施形態では、グレーティング２
０の等屈折率面２２が光ファイバ２の軸線５に対して垂
直である。
布を有する領域であり、この領域では屈折率がある方向
に沿って所定周期で空間的に変化する。図３に示される
ように、内層クラッド１４の外側部分１４ｂの屈折率が
上昇しており、これがグレーティング２０の存在を表し
ている。本実施形態では、この屈折率上昇量が光ファイ
バ２の軸線に沿って周期的に変化する。光ファイバ２の
軸線は図４で符号５を付して示されている。図４に示さ
れるように、グレーティング２０の構造は光ファイバ２
を横断する一定の屈折率を有する面、すなわち等屈折率
面２２がある方向に沿って周期的に配列されたものと考
えることができる。本実施形態では、グレーティング２
０の等屈折率面２２が光ファイバ２の軸線５に対して垂
直である。
【００２６】本実施形態のグレーティング内蔵光ファイ
バ２の特徴は、（１）中間層クラッド１６が内層クラッ
ド１４および外層クラッド１８よりも低い屈折率を有す
る結果、クラッド１２の屈折率分布に溝１９が設けられ
ていること、および（２）グレーティング２０がコア１
０の外側、すなわちクラッド１２内において、屈折率分
布の溝１９の内側に設けられていることである。
バ２の特徴は、（１）中間層クラッド１６が内層クラッ
ド１４および外層クラッド１８よりも低い屈折率を有す
る結果、クラッド１２の屈折率分布に溝１９が設けられ
ていること、および（２）グレーティング２０がコア１
０の外側、すなわちクラッド１２内において、屈折率分
布の溝１９の内側に設けられていることである。
【００２７】図３に示されるようにクラッド１２の屈折
率分布に比較的深い溝１９が設けられているため、溝１
９の内側の部分に多くのパワー分布を有するクラッドモ
ードと、クラッド１２の全体に広がったパワー分布を持
つクラッドモードの２種類を生じさせる。前者のクラッ
ドモード（以下では「内側クラッドモード」という）
は、基底モードに近いパワー分布を有するため、基底モ
ードとの間に高い結合効率を有することになる。これに
対し、後者のクラッドモードは基底モードとの結合効率
が低い。このため、屈折率分布の溝１９の内側に形成さ
れたグレーティング２０は、基底モードを内側クラッド
モードだけに高い効率で結合させる。この結果、従来の
ファイバグレーティングは基底モードを多数のクラッド
モードに高い効率で結合させるため、これらのクラッド
モードの重ね合わせによって形成される幅広の損失帯域
を有するのに対し、本実施形態のグレーティング２０
は、より狭い損失帯域を有することになる。したがっ
て、グレーティング２０は狭帯域の損失フィルタとして
機能することができ、グレーティング２０を内蔵する光
ファイバ２は光増幅器の利得等化器として好適に使用す
ることができる。
率分布に比較的深い溝１９が設けられているため、溝１
９の内側の部分に多くのパワー分布を有するクラッドモ
ードと、クラッド１２の全体に広がったパワー分布を持
つクラッドモードの２種類を生じさせる。前者のクラッ
ドモード（以下では「内側クラッドモード」という）
は、基底モードに近いパワー分布を有するため、基底モ
ードとの間に高い結合効率を有することになる。これに
対し、後者のクラッドモードは基底モードとの結合効率
が低い。このため、屈折率分布の溝１９の内側に形成さ
れたグレーティング２０は、基底モードを内側クラッド
モードだけに高い効率で結合させる。この結果、従来の
ファイバグレーティングは基底モードを多数のクラッド
モードに高い効率で結合させるため、これらのクラッド
モードの重ね合わせによって形成される幅広の損失帯域
を有するのに対し、本実施形態のグレーティング２０
は、より狭い損失帯域を有することになる。したがっ
て、グレーティング２０は狭帯域の損失フィルタとして
機能することができ、グレーティング２０を内蔵する光
ファイバ２は光増幅器の利得等化器として好適に使用す
ることができる。
【００２８】また、本実施形態のグレーティング内蔵光
ファイバ２ではコア１０にグレーティングが形成されな
いので、基底モードの反射量が少なくて済むという利点
も得られる。
ファイバ２ではコア１０にグレーティングが形成されな
いので、基底モードの反射量が少なくて済むという利点
も得られる。
【００２９】本発明者らは、周期１０７０ｎｍの位相マ
スクを用いて、本実施形態のグレーティング形成用光フ
ァイバ１に長さ５ｍｍにわたって屈折率周期５３５ｎｍ
のアポダイズドグレーティング２０を形成し、そのグレ
ーティング２０の損失スペクトラムおよび反射スペクト
ラムを測定した。
スクを用いて、本実施形態のグレーティング形成用光フ
ァイバ１に長さ５ｍｍにわたって屈折率周期５３５ｎｍ
のアポダイズドグレーティング２０を形成し、そのグレ
ーティング２０の損失スペクトラムおよび反射スペクト
ラムを測定した。
【００３０】図５は、この測定結果を示すグラフであ
り、実線が損失スペクトラム、破線が反射スペクトラム
を示している。図５に示されるように、損失スペクトラ
ムには１５４４．８ｎｍを中心とする損失ピークが現れ
ており、その半値幅は０．５ｎｍと十分に狭い。損失ピ
ークが存在する帯域での反射は−５０ｄＢ以下に抑えら
れており、このグレーティング２０が狭帯域かつ低反射
の損失フィルタとして使用可能なことがわかる。ただ
し、ブラッグ波長である１５５０．８ｎｍでは−４ｄＢ
の反射が存在する。
り、実線が損失スペクトラム、破線が反射スペクトラム
を示している。図５に示されるように、損失スペクトラ
ムには１５４４．８ｎｍを中心とする損失ピークが現れ
ており、その半値幅は０．５ｎｍと十分に狭い。損失ピ
ークが存在する帯域での反射は−５０ｄＢ以下に抑えら
れており、このグレーティング２０が狭帯域かつ低反射
の損失フィルタとして使用可能なことがわかる。ただ
し、ブラッグ波長である１５５０．８ｎｍでは−４ｄＢ
の反射が存在する。
【００３１】ブラッグ波長における反射を低減するため
には、傾斜した屈折率変化を有するグレーティングを光
ファイバ中に形成することが有効である。図６は、図４
のグレーティング２０の代わりにグレーティング３０を
備えるグレーティング内蔵光ファイバ３の構成を示す側
面図である。このグレーティング内蔵光ファイバ３は、
グレーティング形成用光ファイバ１の内層クラッド１４
の外側部分１４ｂにグレーティング３０を形成すること
によって容易に製造することができる。
には、傾斜した屈折率変化を有するグレーティングを光
ファイバ中に形成することが有効である。図６は、図４
のグレーティング２０の代わりにグレーティング３０を
備えるグレーティング内蔵光ファイバ３の構成を示す側
面図である。このグレーティング内蔵光ファイバ３は、
グレーティング形成用光ファイバ１の内層クラッド１４
の外側部分１４ｂにグレーティング３０を形成すること
によって容易に製造することができる。
【００３２】グレーティング３０の等屈折率面３２は、
ファイバ軸線５と直交せず、軸線５に対して傾斜してい
る。グレーティング３０の傾斜角度θは、軸線５と直交
する平面（これはグレーティング２０の等屈折率面２２
と平行である）と等屈折率面３２との間の角度である。
このように光ファイバの軸線５に対して傾斜した屈折率
変化を有するグレーティング３０を形成することによ
り、ブラッグ波長における反射を低減することができ
る。反射を十分に低減するためには、グレーティング３
０に１°以上の傾斜角度を与えるとよい。
ファイバ軸線５と直交せず、軸線５に対して傾斜してい
る。グレーティング３０の傾斜角度θは、軸線５と直交
する平面（これはグレーティング２０の等屈折率面２２
と平行である）と等屈折率面３２との間の角度である。
このように光ファイバの軸線５に対して傾斜した屈折率
変化を有するグレーティング３０を形成することによ
り、ブラッグ波長における反射を低減することができ
る。反射を十分に低減するためには、グレーティング３
０に１°以上の傾斜角度を与えるとよい。
【００３３】本発明者らは、周期１０７０ｎｍの位相マ
スクを用いて、本実施形態のグレーティング形成用光フ
ァイバ１に長さ５ｍｍにわたって傾斜角度θが２．５°
のグレーティング３０を形成し、そのグレーティング３
０の損失スペクトラムおよび反射スペクトラムを測定し
た。
スクを用いて、本実施形態のグレーティング形成用光フ
ァイバ１に長さ５ｍｍにわたって傾斜角度θが２．５°
のグレーティング３０を形成し、そのグレーティング３
０の損失スペクトラムおよび反射スペクトラムを測定し
た。
【００３４】図７は、この測定結果を示すグラフであ
り、実線が損失スペクトラム、破線が反射スペクトラム
を示している。図７に示されるように、このグレーティ
ングは波長１５４４．８ｎｍに半値幅０．５ｎｍという
狭帯域の損失ピークを有し、しかもブラッグ波長である
１５５０．８ｎｍでの反射も−３２ｄＢという低い値に
抑えられている。このように、光ファイバの軸線に対し
て傾斜した等屈折率面から構成されるグレーティングを
光ファイバに形成することでブラッグ反射を低減できる
ことが確認された。
り、実線が損失スペクトラム、破線が反射スペクトラム
を示している。図７に示されるように、このグレーティ
ングは波長１５４４．８ｎｍに半値幅０．５ｎｍという
狭帯域の損失ピークを有し、しかもブラッグ波長である
１５５０．８ｎｍでの反射も−３２ｄＢという低い値に
抑えられている。このように、光ファイバの軸線に対し
て傾斜した等屈折率面から構成されるグレーティングを
光ファイバに形成することでブラッグ反射を低減できる
ことが確認された。
【００３５】上述したグレーティング内蔵光ファイバ２
および３において、クラッド１２の屈折率分布に設けら
れた溝１９の深さは、内層クラッド１４と中間層クラッ
ド１６との比屈折率差（ｎ１−ｎ２）／ｎ１で表すこと
ができる。この値は、上記実施形態では０．７６％であ
る。なお、内層クラッド１４の屈折率ｎ１は、内層クラ
ッド１４のうちグレーティング２０を除く部分での屈折
率であり、本実施形態では純石英ガラスの屈折率に等し
い。
および３において、クラッド１２の屈折率分布に設けら
れた溝１９の深さは、内層クラッド１４と中間層クラッ
ド１６との比屈折率差（ｎ１−ｎ２）／ｎ１で表すこと
ができる。この値は、上記実施形態では０．７６％であ
る。なお、内層クラッド１４の屈折率ｎ１は、内層クラ
ッド１４のうちグレーティング２０を除く部分での屈折
率であり、本実施形態では純石英ガラスの屈折率に等し
い。
【００３６】内層クラッド１４と中間層クラッド１６と
の比屈折率差が０．３％以上であると、クラッド全体に
広がったパワー分布を持つクラッドモードと基底モード
との結合効率を抑え、グレーティング２０または３０の
損失帯域を十分に狭くすることができる。また、製造を
容易にするために、内層クラッド１４と中間層クラッド
１６との比屈折率差は１．０％未満とすることが好まし
い。
の比屈折率差が０．３％以上であると、クラッド全体に
広がったパワー分布を持つクラッドモードと基底モード
との結合効率を抑え、グレーティング２０または３０の
損失帯域を十分に狭くすることができる。また、製造を
容易にするために、内層クラッド１４と中間層クラッド
１６との比屈折率差は１．０％未満とすることが好まし
い。
【００３７】損失ピークの帯域での反射を十分に抑える
ためには、内層クラッド１４のうちグレーティング２０
または３０が形成される外側部分１４ｂがコアの外径ａ
の１．２倍以上の内径を有していることが好ましい。ま
た、内層クラッド１４の外側部分１４ｂがモードフィー
ルド径を超えて大きくなるとモード変換効率の低下が著
しいので、外側部分１４ｂの内径はコアの外径ａの２倍
未満であることが好ましい。
ためには、内層クラッド１４のうちグレーティング２０
または３０が形成される外側部分１４ｂがコアの外径ａ
の１．２倍以上の内径を有していることが好ましい。ま
た、内層クラッド１４の外側部分１４ｂがモードフィー
ルド径を超えて大きくなるとモード変換効率の低下が著
しいので、外側部分１４ｂの内径はコアの外径ａの２倍
未満であることが好ましい。
【００３８】クラッドモード結合の発生を防ぐために
は、内層クラッド１４と中間層クラッド１６との外径比
率ｃ／ｂ（ここでｂは内層クラッド１４の外径、ｃは中
間層クラッド１６の外径を表す）が１．２以上であるこ
とが好ましい。また、基底モードの遮断による曲げ損失
を十分に抑えるためには、内層クラッド１４と中間層ク
ラッド１６との外径比率ｃ／ｂが４未満であることが好
ましい。
は、内層クラッド１４と中間層クラッド１６との外径比
率ｃ／ｂ（ここでｂは内層クラッド１４の外径、ｃは中
間層クラッド１６の外径を表す）が１．２以上であるこ
とが好ましい。また、基底モードの遮断による曲げ損失
を十分に抑えるためには、内層クラッド１４と中間層ク
ラッド１６との外径比率ｃ／ｂが４未満であることが好
ましい。
【００３９】以上、本発明をその実施形態に基づいて具
体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形
が可能である。例えば、上記実施形態では内層クラッド
１４の屈折率ｎ１よりも外層クラッド１８の屈折率ｎ３
の方が高いが、両者の屈折率は同じであってもよい。
体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形
が可能である。例えば、上記実施形態では内層クラッド
１４の屈折率ｎ１よりも外層クラッド１８の屈折率ｎ３
の方が高いが、両者の屈折率は同じであってもよい。
【００４０】
【発明の効果】本発明のグレーティング内蔵光ファイバ
はクラッドの屈折率分布に溝を有していることから、基
底モードと少数のクラッドモードとの間でのみ高い効率
で結合が行われので、溝の内側に形成されたグレーティ
ングは帯域の狭い損失フィルタとして機能することがで
きる。したがって、本発明のグレーティング内蔵光ファ
イバは、光増幅器の利得等化器として好適に使用するこ
とができる。このグレーティング内蔵光ファイバは、本
発明のグレーティング形成用光ファイバを用いて容易に
製造することができる。
はクラッドの屈折率分布に溝を有していることから、基
底モードと少数のクラッドモードとの間でのみ高い効率
で結合が行われので、溝の内側に形成されたグレーティ
ングは帯域の狭い損失フィルタとして機能することがで
きる。したがって、本発明のグレーティング内蔵光ファ
イバは、光増幅器の利得等化器として好適に使用するこ
とができる。このグレーティング内蔵光ファイバは、本
発明のグレーティング形成用光ファイバを用いて容易に
製造することができる。
【図１】本実施形態のグレーティング形成用光ファイバ
の屈折率分布を示すグラフである。
の屈折率分布を示すグラフである。
【図２】本実施形態のグレーティング形成用光ファイバ
の構造を示す横断面図である。
の構造を示す横断面図である。
【図３】グレーティング内蔵光ファイバ２の屈折率分布
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図４】グレーティング内蔵光ファイバ２の構成を示す
側面図である。
側面図である。
【図５】グレーティング内蔵光ファイバ２の損失スペク
トラムおよび反射スペクトラムを示す図である。
トラムおよび反射スペクトラムを示す図である。
【図６】グレーティング内蔵光ファイバ３の構成を示す
側面図である。
側面図である。
【図７】グレーティング内蔵光ファイバ３の損失スペク
トラムおよび反射スペクトラムを示す図である。
トラムおよび反射スペクトラムを示す図である。
１…グレーティング形成用光ファイバ、２および３…グ
レーティング内蔵光ファイバ、１０…コア、１２…クラ
ッド、１４…内層クラッド、１４ａ…内側部分、１４ｂ
…外側部分、１６…中間層クラッド、１８…外層クラッ
ド、１９…屈折率分布の溝。
レーティング内蔵光ファイバ、１０…コア、１２…クラ
ッド、１４…内層クラッド、１４ａ…内側部分、１４ｂ
…外側部分、１６…中間層クラッド、１８…外層クラッ
ド、１９…屈折率分布の溝。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 茂原 政一
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
(72)発明者 大村 真樹
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） 2H050 AB04Y AB05Y AB08X AB09Y
AB10Y AB18Y AB20Y AC36
AC73 AC76 AC82 AC84 AD00
Claims (11)
- 【請求項１】 屈折率ｎ０を有するコアと、前記コアを
取り囲み、屈折率ｎ１を有する内層クラッドと、前記内
層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ２を有する中間層クラ
ッドと、前記中間層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ３を
有する外層クラッドとを備え、 ｎ０＞ｎ３≧ｎ１＞ｎ２であり、 前記内層クラッドの少なくとも一部にグレーティングが
形成されているグレーティング内蔵光ファイバ。 - 【請求項２】 前記内層クラッドと前記中間層クラッド
との比屈折率差（ｎ１−ｎ２）／ｎ１が０．３％以上
１．０％未満である請求項１記載のグレーティング内蔵
光ファイバ。 - 【請求項３】 前記内層クラッドのうち前記グレーティ
ングが形成されている部分は、前記中間層クラッドと接
し前記コアには接しない前記内層クラッドの外側部分で
ある、請求項１記載のグレーティング内蔵光ファイバ。 - 【請求項４】 前記内層クラッドの外側部分は、前記コ
アの外径の１．２倍以上２倍未満に等しい内径を有する
部分である、請求項３記載のグレーティング内蔵光ファ
イバ。 - 【請求項５】 前記内層クラッドが外径ｂを有し、前記
中間層クラッドが外径ｃを有しており、前記内層クラッ
ドおよび前記中間層クラッドの外径比率ｃ／ｂが１．２
以上４未満である請求項１記載のグレーティング内蔵光
ファイバ。 - 【請求項６】 前記グレーティングは当該光ファイバの
軸線に対して傾斜した等屈折率面を有している請求項１
記載のグレーティング内蔵光ファイバ。 - 【請求項７】 屈折率ｎ０を有するコアと、前記コアを
取り囲み、屈折率ｎ１を有する内層クラッドと、前記内
層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ２を有する中間層クラ
ッドと、前記中間層クラッドを取り囲み、屈折率ｎ３を
有する外層クラッドとを備え、 ｎ０＞ｎ３≧ｎ１＞ｎ２であり、 前記内層クラッドの少なくとも一部分は感光性を有して
おり、光が照射されると屈折率が上昇するようになって
いるグレーティング形成用光ファイバ。 - 【請求項８】 前記内層クラッドと前記中間層クラッド
との比屈折率差（ｎ１−ｎ２）／ｎ１が０．３％以上
１．０％未満である請求項７記載のグレーティング形成
用光ファイバ。 - 【請求項９】 前記内層クラッドのうち前記感光性を有
する部分は、前記中間層クラッドと接し前記コアには接
しない前記内層クラッドの外側部分である、請求項７記
載のグレーティング形成用光ファイバ。 - 【請求項１０】 前記内層クラッドの外側部分は、前記
コアの外径の１．２倍以上２倍未満に等しい内径を有す
る部分である、請求項９記載のグレーティング形成用光
ファイバ。 - 【請求項１１】 前記内層クラッドが外径ｂを有し、前
記中間層クラッドが外径ｃを有しており、前記内層クラ
ッドおよび前記中間層クラッドの外径比率ｃ／ｂが１．
２以上４未満である請求項７記載のグレーティング形成
用光ファイバ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001214256A JP2003029062A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | グレーティング内蔵光ファイバおよびグレーティング形成用光ファイバ |
| US10/193,733 US6842566B2 (en) | 2001-07-13 | 2002-07-12 | Optical fiber with built-in grating and optical fiber for forming grating therein |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001214256A JP2003029062A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | グレーティング内蔵光ファイバおよびグレーティング形成用光ファイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003029062A true JP2003029062A (ja) | 2003-01-29 |
Family
ID=19049109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001214256A Pending JP2003029062A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | グレーティング内蔵光ファイバおよびグレーティング形成用光ファイバ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6842566B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003029062A (ja) |
Cited By (2)
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| WO2005072229A2 (en) * | 2004-01-23 | 2005-08-11 | University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education | Active in-fiber optic components powered by in-fiber light |
| US7643709B2 (en) * | 2006-05-12 | 2010-01-05 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Slanted segmented coupler |
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| US7817892B2 (en) * | 2008-05-28 | 2010-10-19 | Ofs Fitel, Llc | Bend insensitive fiber optic drop cable for in-home use |
| US20100166358A1 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-01 | Daniel Homa | Dual Fiber Grating and Methods of Making and Using Same |
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