JP2003075647A - Optical fiber filter and method for manufacturing the same - Google Patents
Optical fiber filter and method for manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光フィルタに関
し、特に、光ファイバの一部にフィルタ機能を果たすグ
レーティングが設けられた光ファイバフィルタに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical filter, and more particularly, it relates to an optical fiber filter in which a part of the optical fiber is provided with a grating that performs a filter function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ファイバフィルタの分野では、フィル
タ機能を果たす領域としてグレーティングが光ファイバ
中に設けられた光フィルタが良く知られている。このグ
レーティングは、特定の波長を中心とした波長域の光を
反射する。これにより、グレーティングを内蔵する光フ
ァイバは、特定波長域の伝搬光を遮断する損失フィルタ
として機能する。2. Description of the Related Art In the field of optical fiber filters, an optical filter in which a grating is provided in an optical fiber as a region that performs a filter function is well known. This grating reflects light in a wavelength range centered on a specific wavelength. As a result, the optical fiber containing the grating functions as a loss filter that blocks the propagation light in the specific wavelength range.
【０００３】グレーティングは、光ファイバ中で周期的
な屈折率分布を有する領域である。この領域では、屈折
率がある方向に沿って所定の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が周期的に配列されたものと
考えられる。この面を等屈折率面と呼ぶことにする。等
屈折率面の間隔がグレーティングの周期である。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）を照射して形
成することができる。A grating is a region having a periodic refractive index distribution in an optical fiber. In this region, the refractive index spatially changes with a predetermined period along a certain direction.
The structure of the fiber grating is considered to be a periodic arrangement of surfaces having a constant refractive index across the optical fiber. This surface will be called an equal refractive index surface. The spacing of the iso-refractive index surfaces is the grating period. Gratings are light that induces a change in the refractive index of a photosensitive optical fiber (for example, silica-based glass containing germanium oxide, which is a photosensitive material) (for example, ultraviolet light for silica-based glass containing germanium oxide). Light).
【０００４】グレーティングを備える光ファイバフィル
タは、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。光増幅器の利
得を等化するためには、光フィルタの損失スペクトルを
精密に制御する必要がある。光フィルタの損失帯域が狭
いほど、過剰損失の少ない利得等化を行える。An optical fiber filter having a grating is used as a gain equalizer for a multiplexer / demultiplexer or an optical amplifier in a wavelength division multiplexing transmission system. In order to equalize the gain of the optical amplifier, it is necessary to precisely control the loss spectrum of the optical filter. As the loss band of the optical filter is narrower, gain equalization with less excess loss can be performed.
【０００５】光ファイバの軸線に対して直交する等屈折
率面から構成されるグレーティングを備えた光ファイバ
フィルタは、狭い損失帯域を有することが知られてい
る。しかしながら、直交グレーティングは光ファイバの
軸線に沿って光を反射する。このような反射光は、光増
幅器の出力光と干渉するので、好ましくない。It is known that an optical fiber filter having a grating composed of an iso-refractive index surface orthogonal to the axis of the optical fiber has a narrow loss band. However, orthogonal gratings reflect light along the axis of the optical fiber. Such reflected light interferes with the output light of the optical amplifier and is not preferable.
【０００６】そこで、コア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備えた光ファイ
バフィルタが考えられた。等屈折率面が傾斜しているた
め、グレーティングでの反射光がコアの軸線から逸れ、
クラッドに放射されやすくなる。これにより、反射光を
低減することができる。Therefore, an optical fiber filter having a grating composed of an iso-refractive index surface inclined with respect to the axis of the core has been considered. Since the iso-refractive index surface is inclined, the light reflected by the grating deviates from the axis of the core,
Easily emitted to the clad. Thereby, reflected light can be reduced.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな傾斜グレーティングを備える光ファイバフィルタ
は、グレーティングの傾斜角度が大きいと、反射は抑え
られるが、帯域幅が広くなる。逆に、傾斜角度が小さい
と、帯域幅は狭いが、反射が顕著になる。このため、狭
帯域と低反射の双方を兼ね備える光ファイバフィルタが
要望されている。However, an optical fiber filter having such a tilted grating has a wide bandwidth although reflection is suppressed when the tilt angle of the grating is large. On the contrary, when the tilt angle is small, the bandwidth is narrow, but the reflection becomes significant. Therefore, there is a demand for an optical fiber filter having both a narrow band and low reflection.
【０００８】そこで、本発明は、狭帯域かつ低反射の光
ファイバフィルタ、およびその製造方法を提供すること
を課題とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an optical fiber filter having a narrow band and low reflection, and a method for manufacturing the same.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバフィ
ルタは、コアと、コアを取り囲み、コアより低い屈折率
を有するクラッドとを備えている。コアにはグレーティ
ングが形成されている。このグレーティングは、コアの
軸線に対して傾斜した等屈折率面が周期的に配列された
構造を有している。このグレーティングは、コアのうち
比屈折率差が０．１％未満の領域に形成されている。コ
アの屈折率をｎ１、クラッドの屈折率をｎ２と表すと、
比屈折率差ΔｎはΔｎ＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ１と表され
る。The optical fiber filter of the present invention comprises a core and a clad surrounding the core and having a lower refractive index than the core. A grating is formed on the core. This grating has a structure in which iso-refractive index surfaces inclined with respect to the axis of the core are periodically arranged. This grating is formed in a region where the relative refractive index difference is less than 0.1% in the core. If the refractive index of the core is n1 and the refractive index of the clad is n2,
The relative refractive index difference Δn is represented by Δn = (n1-n2) / n1.
【００１０】コアを伝搬する光のうち傾斜したグレーテ
ィングで反射される光は、コアの軸線からずれた方向に
進む。０．１％未満という比屈折率差の小さい領域で
は、コアに光を閉じこめる作用が弱い。このため、反射
光はコアからクラッドに放射されやすい。これにより、
グレーティングの傾斜角度が小さくても反射を十分に抑
えられる。グレーティングの傾斜角度を小さくすれば、
損失帯域は狭くなる。したがって、本発明の光ファイバ
フィルタは、狭い損失帯域と低反射の双方を備えること
ができる。Of the light propagating through the core, the light reflected by the inclined grating travels in a direction deviated from the axis of the core. In a region where the relative refractive index difference is less than 0.1%, the effect of confining light in the core is weak. Therefore, the reflected light is likely to be emitted from the core to the clad. This allows
Even if the grating tilt angle is small, reflection can be sufficiently suppressed. If the tilt angle of the grating is reduced,
The loss band becomes narrow. Therefore, the optical fiber filter of the present invention can have both a narrow loss band and low reflection.
【００１１】グレーティングが形成された領域のモード
フィールド径は、１５μｍ以上だと好ましい。また、グ
レーティングが形成された領域の規格化周波数は、１．
５以上２．６以下だと好ましい。The mode field diameter of the region where the grating is formed is preferably 15 μm or more. The normalized frequency of the region where the grating is formed is 1.
It is preferably 5 or more and 2.6 or less.
【００１２】１５μｍ以上というモードフィールド径
は、１２μｍ以下という、一般的なシングルモード光フ
ァイバのモードフィールド径よりも大きい。したがっ
て、グレーティングが形成された領域に隣接してモード
フィールド径を１２μｍ以下まで縮小するモードフィー
ルド径変換部が設けられているとよい。これにより、本
発明の光ファイバフィルタを一般的な光ファイバと容易
に接続できるようになる。The mode field diameter of 15 μm or more is 12 μm or less, which is larger than the mode field diameter of a general single mode optical fiber. Therefore, it is advisable to provide a mode field diameter conversion unit that reduces the mode field diameter to 12 μm or less adjacent to the region where the grating is formed. As a result, the optical fiber filter of the present invention can be easily connected to a general optical fiber.
【００１３】このようなモードフィールド径が一部で拡
大した光ファイバフィルタは、次のような方法により製
造できる。まず、コアに屈折率上昇性ドーパントが添加
された光ファイバを用意する。次に、コアの一部を加熱
して屈折率上昇性ドーパントを拡散させ、モードフィー
ルド径が拡大した領域を形成する。この後、この領域に
グレーティングを形成する。このグレーティングは、コ
アの軸線に対して傾斜した等屈折率面が周期的に配列さ
れた構造を有している。An optical fiber filter having such a partially enlarged mode field diameter can be manufactured by the following method. First, an optical fiber in which a refractive index increasing dopant is added to the core is prepared. Next, a part of the core is heated to diffuse the refractive index increasing dopant to form a region having an enlarged mode field diameter. Then, a grating is formed in this area. This grating has a structure in which iso-refractive index surfaces inclined with respect to the axis of the core are periodically arranged.
【００１４】石英ガラス光ファイバ用の屈折率上昇性ド
ーパントとしては、ＧｅＯ2がよく使用される。このＧ
ｅＯ2は、光誘起屈折率変化を生じさせる感光材でもあ
る。グレーティングは、多くの場合、ＧｅＯ2が添加さ
れた石英ガラスに紫外光を照射して形成される。GeO 2 is often used as a refractive index raising dopant for silica glass optical fibers. This G
eO 2 is also a photosensitive material that causes a light-induced change in refractive index. In many cases, the grating is formed by irradiating quartz glass containing GeO 2 with ultraviolet light.
【００１５】上述の製造方法では、ＧｅＯ2を屈折率上
昇性ドーパント兼グレーティング形成用の感光材として
使用した場合、熱拡散によりコアのＧｅＯ2濃度が低下
する。ＧｅＯ2濃度が十分でないと、グレーティングを
適切に形成することは難しい。In the above-mentioned manufacturing method, when GeO 2 is used as a photosensitive material for forming a refractive index-increasing dopant and forming a grating, the GeO 2 concentration in the core is lowered by thermal diffusion. If the GeO 2 concentration is not sufficient, it is difficult to properly form the grating.
【００１６】この問題を解決するため、本発明者らは、
第１の光ファイバと第２の光ファイバを接続して光ファ
イバフィルタを製造する方法を考えた。ここで、第１光
ファイバは、その比屈折率差が０．１％未満であり、長
手方向に沿って一様なモードフィールド径Ｄ１を有して
いる。第２光ファイバは、その一端においてモードフィ
ールド径Ｄ１を有し、このモードフィールド径Ｄ１がＤ
１より小さいＤ２まで長手方向に沿って変化するモード
フィールド径変換端部を有している。この方法は、モー
ドフィールド径変換端部を介して第２光ファイバを第１
光ファイバに接続する工程と、この接続の前または後に
第１光ファイバにグレーティングを形成する工程を備え
ている。このグレーティングは、第１光ファイバのコア
の軸線に対して傾斜した等屈折率面が周期的に配列され
た構造を有している。In order to solve this problem, the present inventors have
A method of manufacturing an optical fiber filter by connecting the first optical fiber and the second optical fiber has been considered. Here, the first optical fiber has a relative refractive index difference of less than 0.1% and a uniform mode field diameter D1 along the longitudinal direction. The second optical fiber has a mode field diameter D1 at one end, and the mode field diameter D1 is D
It has a mode field diameter conversion end portion that changes along the longitudinal direction up to D2 smaller than 1. In this method, the second optical fiber is connected to the first via the mode field diameter conversion end.
The method includes a step of connecting to the optical fiber and a step of forming a grating in the first optical fiber before or after the connection. This grating has a structure in which iso-refractive index surfaces inclined with respect to the axis of the core of the first optical fiber are arranged periodically.
【００１７】グレーティングが形成される第１光ファイ
バは、一様なモードフィールド径Ｄ１を有しているの
で、屈折率上昇性ドーパントを熱拡散させずに製造でき
る。したがって、ＧｅＯ2を屈折率上昇性ドーパント兼
グレーティング形成用の感光材として使用する場合に
も、グレーティングを良好に形成できる。Since the first optical fiber in which the grating is formed has the uniform mode field diameter D1, it can be manufactured without thermally diffusing the refractive index increasing dopant. Therefore, even when GeO 2 is used as a refractive index-increasing dopant and a photosensitive material for forming a grating, the grating can be formed well.
【００１８】[0018]
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Also, for convenience of illustration, the dimensional ratios in the drawings may not match those described.
【００１９】図１は、本実施形態の光ファイバフィルタ
１の構造を示す側面図である。光ファイバフィルタ１
は、シングルモード光ファイバの一部にフィルタ機能を
果たすグレーティング３０が形成されたものである。FIG. 1 is a side view showing the structure of the optical fiber filter 1 of this embodiment. Optical fiber filter 1
Is a grating in which a filter function is formed in a part of a single mode optical fiber.
【００２０】光ファイバフィルタ１は、柱状のコア１０
と、コア１０を取り囲む管状のクラッド２０を有してい
る。コア１０は円形の横断面を有している。クラッド２
０は、コア１０の側面に密着し、コア１０の側面を同心
に包囲する。クラッド２０は円筒形の外側面を有してい
る。コア１０およびクラッド２０は、いずれも石英（Ｓ
ｉＯ2）ガラスから構成されている。コア１０には、Ｇ
ｅＯ2およびＢ2Ｏ3が添加されている。ＧｅＯ2は石英ガ
ラスの屈折率を上昇させ、Ｂ2Ｏ3は石英ガラスの屈折率
を下降させる。クラッド２０は、実質的に純粋な石英ガ
ラスである。コア１０はクラッド２０よりも高い屈折率
を有している。The optical fiber filter 1 comprises a columnar core 10
And a tubular clad 20 surrounding the core 10. The core 10 has a circular cross section. Clad 2
0 closely contacts the side surface of the core 10 and concentrically surrounds the side surface of the core 10. The clad 20 has a cylindrical outer surface. Both the core 10 and the clad 20 are made of quartz (S
iO 2 ) composed of glass. G for the core 10
eO 2 and B 2 O 3 have been added. GeO 2 raises the refractive index of quartz glass, and B 2 O 3 lowers the refractive index of quartz glass. The clad 20 is substantially pure quartz glass. The core 10 has a higher refractive index than the clad 20.
【００２１】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、ＧｅＯ2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屈折率が上昇するとい
う性質を持つようになる。ＧｅＯ2の添加量や照射光の
強度が大きいほど、屈折率上昇量も大きくなる。このよ
うな光誘起屈折率変化をもたらすＧｅＯ2の性質を利用
して、コア１０にはグレーティング３０が形成されてい
る。グレーティング３０の構造は後述する。As is well known, GeO 2 has a wavelength of 248 nm.
Alternatively, it functions as a photosensitive material for ultraviolet light near 193 nm. That is, the quartz glass containing GeO 2 is
When it is irradiated with ultraviolet light of this wavelength, it has the property of increasing its refractive index. The larger the amount of GeO 2 added and the intensity of the irradiation light, the larger the amount of increase in the refractive index. The grating 30 is formed in the core 10 by utilizing the property of GeO 2 that causes such a light-induced refractive index change. The structure of the grating 30 will be described later.
【００２２】コア１０は、幾つかの部位１１〜１５から
構成されている。これらの部位は、図１において破線で
仕切られて表示されている。The core 10 is composed of several parts 11 to 15. These parts are displayed by being separated by broken lines in FIG.
【００２３】円柱状の部位１１は、長手方向に沿って一
様な直径を有している。以下では、この直径をｄ１と表
す。グレーティング３０は部位１１に形成されている。
したがって、以下では、部位１１をグレーティング部と
呼ぶ。The cylindrical portion 11 has a uniform diameter along the longitudinal direction. Below, this diameter is represented as d1. The grating 30 is formed on the portion 11.
Therefore, below, the part 11 is called a grating part.
【００２４】グレーティング部１１の両端には、長手方
向に沿って直径が変化する部位１２および１３が隣接し
ている。部位１２のうちグレーティング部１１と隣接す
る端面は、ｄ１の直径を有している。部位１２の反対側
の端面は、ｄ１よりも小さい直径ｄ２を有している。部
位１２の直径は、グレーティング部１１から遠ざかるに
つれて、ｄ１からｄ２まで連続的かつ単調に減少する。
部位１３も部位１２と同様である。つまり、部位１３の
うちグレーティング部１１と隣接する端面はｄ１の直径
を有し、部位１３の反対側の端面はｄ１よりも小さい直
径ｄ２を有する。部位１３の直径は、グレーティング部
１１から遠ざかるにつれて、ｄ１からｄ２まで連続的か
つ単調に減少する。Adjacent to both ends of the grating portion 11 are portions 12 and 13 whose diameters change along the longitudinal direction. An end surface of the portion 12 adjacent to the grating portion 11 has a diameter of d1. The opposite end face of portion 12 has a diameter d2 that is smaller than d1. The diameter of the portion 12 decreases continuously and monotonically from d1 to d2 as the distance from the grating portion 11 increases.
The part 13 is similar to the part 12. That is, the end face of the portion 13 adjacent to the grating portion 11 has a diameter of d1, and the end face on the opposite side of the portion 13 has a diameter d2 smaller than d1. The diameter of the portion 13 decreases continuously and monotonically from d1 to d2 as the distance from the grating portion 11 increases.
【００２５】部位１２のうちグレーティング部１１と反
対側の端部には、部位１４が隣接している。部位１４
は、長手方向に沿って一様な直径ｄ２を有している。同
様に、部位１３のうちグレーティング部１１と反対側の
端部には、部位１５が隣接している。部位１５は、長手
方向に沿って一様な直径ｄ２を有している。A portion 14 is adjacent to the end of the portion 12 opposite to the grating portion 11. Part 14
Has a uniform diameter d2 along the longitudinal direction. Similarly, the part 15 is adjacent to the end of the part 13 opposite to the grating part 11. The part 15 has a uniform diameter d2 along the longitudinal direction.
【００２６】これらの各部位は、その直径に応じたモー
ドフィールド径を有している。以下では、グレーティン
グ部１１のモードフィールド径をＤ１、部位１４および
１５のモードフィールド径をＤ２と表す。Ｄ２はＤ１よ
りも小さい。部位１２および部位１３は、モードフィー
ルド径をＤ１からＤ２に変換する。そこで、部位１２お
よび部位１３をモードフィールド径変換部と呼ぶことに
する。Each of these parts has a mode field diameter corresponding to its diameter. Hereinafter, the mode field diameter of the grating portion 11 will be expressed as D1, and the mode field diameter of the portions 14 and 15 will be expressed as D2. D2 is smaller than D1. The parts 12 and 13 convert the mode field diameter from D1 to D2. Therefore, the parts 12 and 13 will be referred to as a mode field diameter conversion part.
【００２７】グレーティング部１１に含まれるグレーテ
ィング３０は、屈折率が周期的に分布した領域である。
この領域では、屈折率がある方向に沿って所定の周期で
空間的に変化する。The grating 30 included in the grating section 11 is a region in which the refractive index is periodically distributed.
In this region, the refractive index spatially changes with a predetermined period along a certain direction.
【００２８】図１に示されるように、グレーティング３
０の構造は、コア１０を横断する一定の屈折率を有する
面３２がある方向に沿って周期的に配列されたものと考
えられる。この面３２は等屈折率面と呼ばれる。グレー
ティング３０の等屈折率面３２は、コア１０の軸線５と
直交せず、軸線５に対して傾斜している。その傾斜角度
θは、軸線５と直交する平面６と等屈折率面３２との間
の角度である。As shown in FIG. 1, the grating 3
The 0 structure is considered to be periodically arranged along the direction in which the surface 32 having a constant refractive index across the core 10 is present. This surface 32 is called an iso-refractive index surface. The iso-refractive index surface 32 of the grating 30 is not orthogonal to the axis 5 of the core 10 but is inclined with respect to the axis 5. The inclination angle θ is an angle between the plane 6 orthogonal to the axis 5 and the isorefractive index surface 32.
【００２９】グレーティング３０が傾斜した等屈折率面
３２を有しているため、グレーティング３０での反射光
はコア１０の軸線から逸れ、クラッド２０に放射されや
すくなる。これにより、反射光を低減することができ
る。しかしながら、グレーティング３０の傾斜角度が大
きいと、反射は抑えられるが、光ファイバフィルタ１の
損失帯域が広くなる。逆に、傾斜角度が小さいと、損失
帯域は狭いが、反射の低減が不十分になる。Since the grating 30 has the inclined equal refractive index surface 32, the light reflected by the grating 30 deviates from the axis of the core 10 and is easily emitted to the cladding 20. Thereby, reflected light can be reduced. However, when the tilt angle of the grating 30 is large, reflection is suppressed, but the loss band of the optical fiber filter 1 is widened. On the contrary, when the inclination angle is small, the loss band is narrow, but the reduction of reflection is insufficient.
【００３０】そこで、本実施形態では、狭帯域かつ低反
射の光ファイバフィルタを実現するため、グレーティン
グ３０が形成されているグレーティング部１１の比屈折
率差Δｎを０．１％未満とした。Therefore, in this embodiment, in order to realize an optical fiber filter having a narrow band and low reflection, the relative refractive index difference Δn of the grating portion 11 in which the grating 30 is formed is set to less than 0.1%.
【００３１】一般に、比屈折率差Δｎは、コア１０のグ
レーティング部１１の屈折率をｎ１、クラッド２０の屈
折率をｎ２とすると、
Δｎ＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ１
のように表される。このように、比屈折率差Δｎは、コ
ア１０とクラッド２０との屈折率差を反映している。し
たがって、比屈折率差が小さいと、コア内に光を閉じ込
める作用が弱くなる。In general, the relative refractive index difference Δn is expressed as Δn = (n1−n2) / n1 where n1 is the refractive index of the grating portion 11 of the core 10 and n2 is the refractive index of the cladding 20. Thus, the relative refractive index difference Δn reflects the refractive index difference between the core 10 and the clad 20. Therefore, if the relative refractive index difference is small, the action of confining light in the core becomes weak.
【００３２】本発明者らは、この点に着目し、グレーテ
ィング３０が形成されるグレーティング部１１の比屈折
率差を抑えることで、グレーティング３０で反射される
コア伝搬光がクラッド２０に放射されやすいようにし
た。そして、本発明者らは、グレーティング部１１の比
屈折率差が０．１％未満であると、グレーティング３０
の傾斜角度が小さくても、反射を十分に抑えられること
を見出した。したがって、光ファイバフィルタ１は、狭
い損失帯域と低い反射という優れた特性を兼ね備えてい
る。The present inventors pay attention to this point and suppress the relative refractive index difference of the grating portion 11 in which the grating 30 is formed, so that the core propagation light reflected by the grating 30 is easily emitted to the cladding 20. I did it. Then, the inventors of the present invention have found that when the relative refractive index difference of the grating portion 11 is less than 0.1%, the grating 30
It was found that the reflection can be sufficiently suppressed even if the inclination angle of is small. Therefore, the optical fiber filter 1 has both excellent characteristics of a narrow loss band and low reflection.
【００３３】本実施形態の光ファイバフィルタにおい
て、グレーティング３０の傾斜角度は０．５°以上４°
未満であることが好ましい。傾斜角度が０．５°未満だ
と、反射があまりに大きくなる。また、傾斜角度が４°
以上だと、偏波特性の悪化が目立つようになる。いずれ
にせよ、グレーティング３０の傾斜角度が４°未満と小
さくても反射を十分に抑えられることは、本発明の長所
である。In the optical fiber filter of this embodiment, the tilt angle of the grating 30 is 0.5 ° or more and 4 ° or more.
It is preferably less than. If the tilt angle is less than 0.5 °, the reflection becomes too large. Also, the tilt angle is 4 °
If the above is the case, the deterioration of the polarization characteristics becomes noticeable. In any case, it is an advantage of the present invention that reflection can be sufficiently suppressed even if the tilt angle of the grating 30 is as small as less than 4 °.
【００３４】また、グレーティング３０が形成されてい
る領域は、１５μｍ以上のモードフィールド径を有し、
かつ１．５以上２．６以下の規格化周波数（Ｖ値）を有
することが好ましい。モードフィールド径が１５μｍ未
満だと、反射が過度に大きくなる。規格化周波数が１．
５未満だと、フィルタの光遮断性能が不十分になる。規
格化周波数が２．６を超えると、光ファイバフィルタが
実質的に他モード化する。これにより生じる２次モード
光がグレーティング３０で反射され、新たな損失帯域を
作る。これは好ましくない。The region in which the grating 30 is formed has a mode field diameter of 15 μm or more,
Further, it is preferable to have a normalized frequency (V value) of 1.5 or more and 2.6 or less. If the mode field diameter is less than 15 μm, the reflection becomes excessively large. Normalized frequency is 1.
If it is less than 5, the light blocking performance of the filter becomes insufficient. When the standardized frequency exceeds 2.6, the optical fiber filter substantially changes to another mode. The second-order mode light generated by this is reflected by the grating 30 to create a new loss band. This is not desirable.
【００３５】部位１４および部位１５のモードフィール
ド径は、それぞれ１２μｍ以下であることが好ましい。
１２μｍ以下という数値は、一般的なシングルモード光
ファイバのモードフィールド径である。したがって、本
実施形態の光ファイバフィルタ１は、一般的なシングル
モード光ファイバと容易に接続できる。The mode field diameters of the portions 14 and 15 are preferably 12 μm or less.
The numerical value of 12 μm or less is the mode field diameter of a general single mode optical fiber. Therefore, the optical fiber filter 1 of this embodiment can be easily connected to a general single mode optical fiber.
【００３６】本発明者らは、本実施形態の光ファイバフ
ィルタを実際に製造し、そ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。測定に使用した光ファイバ
フィルタでは、グレーティング部１１の比屈折率差Δｎ
が０．０５％であり、グレーティング部１１の直径ｄ１
は２５μｍである。また、グレーティング３０の屈折率
変化（すなわち、最大屈折率と最小屈折率との差）は
０．００１であり、グレーティング３０の長さは１０ｍ
ｍである。グレーティング３０の傾斜角度θは２°であ
る。The present inventors actually manufactured the optical fiber filter of this embodiment and measured the loss spectrum and reflection spectrum thereof. In the optical fiber filter used for the measurement, the relative refractive index difference Δn of the grating portion 11 is
Is 0.05%, and the diameter d1 of the grating portion 11 is
Is 25 μm. The change in the refractive index of the grating 30 (that is, the difference between the maximum refractive index and the minimum refractive index) is 0.001, and the length of the grating 30 is 10 m.
m. The tilt angle θ of the grating 30 is 2 °.
【００３７】図２は、この測定結果を示している。図２
に実線で示されるグラフが損失スペクトラムであり、破
線で示されるグラフが反射スペクトラムである。図２に
示されるように、この光ファイバフィルタは、波長１５
５０ｎｍ付近に損失ピークを有している。この損失ピー
クは、半値幅が約１３ｎｍと十分に狭帯域である。ま
た、反射は最大で約−３５ｄＢであり、低く抑えられて
いる。このように、この光ファイバフィルタは、狭帯域
と低反射という二つの優れた特性を兼ね備えていた。FIG. 2 shows the result of this measurement. Figure 2
The graph shown by the solid line is the loss spectrum, and the graph shown by the broken line is the reflection spectrum. As shown in FIG. 2, this optical fiber filter has a wavelength of 15
It has a loss peak near 50 nm. This loss peak is a sufficiently narrow band with a half value width of about 13 nm. The maximum reflection is about -35 dB, which is suppressed to a low level. As described above, this optical fiber filter has two excellent characteristics of narrow band and low reflection.
【００３８】以下では、光ファイバフィルタ１の製造方
法を説明する。光ファイバフィルタ１は、コア１０の形
状を特徴の一つとしている。このような形状のコア１０
は、ドーパントの熱拡散により形成できる。すなわち、
ＧｅＯ2が添加され直径が一様にｄ２のコアを有する光
ファイバを用意し、その一部を加熱する。これによりＧ
ｅＯ2を拡散させてコア径の一部を拡大させると、図１
に示されるような形状のコア１０が得られる。その後、
位相マスク法などの公知の方法によりコア径が拡大した
部分に紫外光を照射すれば、グレーティング３０を形成
できる。The method of manufacturing the optical fiber filter 1 will be described below. The optical fiber filter 1 is characterized by the shape of the core 10. The core 10 having such a shape
Can be formed by thermal diffusion of the dopant. That is,
An optical fiber to which GeO 2 is added and which has a core with a uniform diameter of d2 is prepared, and a part thereof is heated. This makes G
When eO 2 is diffused and a part of the core diameter is enlarged,
The core 10 having the shape as shown in FIG. afterwards,
The grating 30 can be formed by irradiating the area with the enlarged core diameter with ultraviolet light by a known method such as a phase mask method.
【００３９】この製造方法には、モードフィールド径の
拡大を低損失で行えるという利点がある。しかしなが
ら、熱拡散によりＧｅＯ2の濃度が低下するため、紫外
光照射によるグレーティングの形成が困難となる可能性
がある。単にコアのＧｅＯ2濃度を高くするだけでは、
純石英ガラスのクラッドとの間で０．１％という低い比
屈折率差を実現できない。This manufacturing method has an advantage that the mode field diameter can be increased with low loss. However, the concentration of GeO 2 decreases due to thermal diffusion, which may make it difficult to form a grating by irradiation with ultraviolet light. By simply increasing the GeO 2 concentration in the core,
It is not possible to realize a relative refractive index difference as low as 0.1% with the pure silica glass cladding.
【００４０】この問題を回避するためには、コアのＧｅ
Ｏ2濃度を高くするとともに、屈折率低下性ドーパント
をコアに添加して比屈折率差を調節すればよい。屈折率
低下性ドーパントとしてはＢ2Ｏ3やＦが挙げられる。こ
れらの少なくとも一つをＧｅＯ2とともにコアに添加す
ることで、０．１％未満の比屈折率差を実現しつつＧｅ
Ｏ2濃度を高め、グレーティングを適切に形成すること
ができる。In order to avoid this problem, Ge of the core is
The difference in relative refractive index may be adjusted by increasing the O 2 concentration and adding a refractive index lowering dopant to the core. Examples of the refractive index lowering dopant include B 2 O 3 and F. By adding at least one of these together with GeO 2 to the core, the Ge refractive index difference of less than 0.1% can be realized.
The O 2 concentration can be increased and the grating can be appropriately formed.
【００４１】また、本発明者らは、グレーティング形成
領域のＧｅＯ2を熱拡散させない製造方法も考えた。図
３は、この製造方法を示している。この方法では、光フ
ァイバ２の両端に光ファイバ３および４を互いの端面同
士を突き合わせて接続し、光ファイバフィルタ１を得
る。光ファイバ２〜４は、光ファイバフィルタ１をその
軸線に対して垂直に３分割した各部分に当たる。The present inventors have also considered a manufacturing method in which GeO 2 in the grating formation region is not thermally diffused. FIG. 3 shows this manufacturing method. In this method, the optical fibers 3 and 4 are connected to both ends of the optical fiber 2 with their end faces abutted to each other to obtain the optical fiber filter 1. The optical fibers 2 to 4 correspond to respective parts obtained by dividing the optical fiber filter 1 into three parts perpendicular to the axis thereof.
【００４２】光ファイバ２のコア４０は、光ファイバフ
ィルタ１のコア１０のうちグレーティング形成部１１に
当たる。光ファイバ２のクラッド５０は、光ファイバフ
ィルタ１のクラッド２０のうち、グレーティング形成部
１１の側面を包囲する円筒形部分に当たる。光ファイバ
２の比屈折率差は０．１％未満であり、そのモードフィ
ールド径は長手方向に沿って一様にＤ１である。また、
コア４０には、傾斜グレーティング３０が形成されてい
る。The core 40 of the optical fiber 2 corresponds to the grating forming portion 11 of the core 10 of the optical fiber filter 1. The clad 50 of the optical fiber 2 corresponds to a cylindrical portion of the clad 20 of the optical fiber filter 1 that surrounds the side surface of the grating forming portion 11. The relative refractive index difference of the optical fiber 2 is less than 0.1%, and the mode field diameter thereof is D1 uniformly along the longitudinal direction. Also,
An inclined grating 30 is formed on the core 40.
【００４３】一様なモードフィールド径を有する光ファ
イバは、ＧｅＯ2を熱拡散させずに製造できる。このよ
うな光ファイバにグレーティング３０を形成すれば、光
ファイバ２を得ることができる。ＧｅＯ2を熱拡散させ
ないので、グレーティング３０を良好に形成できる。An optical fiber having a uniform mode field diameter can be manufactured without thermally diffusing GeO 2 . The optical fiber 2 can be obtained by forming the grating 30 in such an optical fiber. Since GeO 2 is not thermally diffused, the grating 30 can be formed well.
【００４４】光ファイバ３のコア４１は、隣接する二つ
の部位４２および４４からなる。光ファイバ３の一方の
端部である部位４２は、光ファイバフィルタ１のコア１
０のうちモードフィールド径変換部１２に当たる。部位
４４は、光ファイバフィルタ１のコア１０のうち部位１
４に当たる。光ファイバ３のクラッド５１は、光ファイ
バフィルタ１のクラッド２０のうち、モードフィールド
径変換部１２および部位１４の側面を包囲する部分に当
たる。The core 41 of the optical fiber 3 is composed of two adjacent portions 42 and 44. The part 42 that is one end of the optical fiber 3 is the core 1 of the optical fiber filter 1.
Of 0, it corresponds to the mode field diameter conversion unit 12. The part 44 is the part 1 of the core 10 of the optical fiber filter 1.
Hit 4. The clad 51 of the optical fiber 3 corresponds to a portion of the clad 20 of the optical fiber filter 1 that surrounds the side surfaces of the mode field diameter conversion unit 12 and the portion 14.
【００４５】コア４１の部位４４は、Ｄ１より小さいＤ
２のモードフィールド径を長手方向に沿って一様に有す
る。コア４１の部位４２は、モードフィールド径を長手
方向に沿ってＤ２からＤ１に変換する。以下では、部位
４２をモードフィールド径変換端部と呼ぶ。モードフィ
ールド径変換端部４２では、末端に近づくにつれてモー
ドフィールド径が連続的かつ単調に増加する。言い換え
ると、モードフィールド径変換端部４２は、光ファイバ
３の一端のモードフィールド径Ｄ１を長手方向に沿って
Ｄ２まで縮小する。The portion 44 of the core 41 is D smaller than D1.
It has a mode field diameter of 2 uniformly along the longitudinal direction. The part 42 of the core 41 converts the mode field diameter from D2 to D1 along the longitudinal direction. Hereinafter, the portion 42 will be referred to as a mode field diameter conversion end portion. At the mode field diameter conversion end portion 42, the mode field diameter increases continuously and monotonically as it approaches the end. In other words, the mode field diameter conversion end portion 42 reduces the mode field diameter D1 at one end of the optical fiber 3 to D2 along the longitudinal direction.
【００４６】光ファイバ４の構造は光ファイバ３と同様
である。光ファイバ４のコア４６は、隣接する二つの部
位４３および４５からなる。光ファイバ４の一方の端部
である部位４３は、光ファイバフィルタ１のコア１０の
うちモードフィールド径変換部１３に当たる。部位４５
は、光ファイバフィルタ１のコア１０のうち部位１５に
当たる。光ファイバ４のクラッド５２は、光ファイバフ
ィルタ１のクラッド２０のうちモードフィールド径変換
部１３および部位１５の側面を包囲する部分に当たる。The structure of the optical fiber 4 is similar to that of the optical fiber 3. The core 46 of the optical fiber 4 is composed of two adjacent portions 43 and 45. The part 43 which is one end of the optical fiber 4 corresponds to the mode field diameter conversion part 13 of the core 10 of the optical fiber filter 1. Part 45
Corresponds to a portion 15 of the core 10 of the optical fiber filter 1. The clad 52 of the optical fiber 4 corresponds to a portion of the clad 20 of the optical fiber filter 1 that surrounds the side surfaces of the mode field diameter conversion unit 13 and the portion 15.
【００４７】コア４６の部位４５は、Ｄ１より小さいＤ
２のモードフィールド径を長手方向に沿って一様に有す
る。コア４６の部位４３は、モードフィールド径を長手
方向に沿ってＤ２からＤ１に変換するモードフィールド
径変換端部である。モードフィールド径変換端部４３で
は、末端に近づくにつれてモードフィールド径が連続的
かつ単調に増加する。言い換えると、モードフィールド
径変換端部４３は、光ファイバ４の一端のモードフィー
ルド径Ｄ１を長手方向に沿ってＤ２まで縮小する。The portion 45 of the core 46 is D smaller than D1.
It has a mode field diameter of 2 uniformly along the longitudinal direction. The part 43 of the core 46 is a mode field diameter conversion end portion that converts the mode field diameter from D2 to D1 along the longitudinal direction. At the mode field diameter conversion end portion 43, the mode field diameter increases continuously and monotonically as it approaches the end. In other words, the mode field diameter conversion end portion 43 reduces the mode field diameter D1 at one end of the optical fiber 4 to D2 along the longitudinal direction.
【００４８】モードフィールド径変換端部４２および４
３は、屈折率上昇性ドーパントの熱拡散により形成でき
る。したがって、長手方向に沿って一様にＤ２のモード
フィールド径を有し、コアにＧｅＯ2が添加された光フ
ァイバを用意し、その端部を加熱処理すれば、光ファイ
バ３、４を製造できる。Mode field diameter converting ends 42 and 4
3 can be formed by thermal diffusion of a refractive index increasing dopant. Therefore, the optical fibers 3 and 4 can be manufactured by preparing an optical fiber having a mode field diameter of D2 uniformly along the longitudinal direction, having GeO 2 added to the core, and subjecting its end portion to heat treatment. .
【００４９】光ファイバ２の両端にモードフィールド変
換端部４２および４３を介して光ファイバ３および４を
それぞれ接続すると、光ファイバフィルタ１が得られ
る。光ファイバ２〜４は、例えば、融着接続してもよい
し、光コネクタを用いて接続してもよい。The optical fiber filter 1 is obtained by connecting the optical fibers 3 and 4 to both ends of the optical fiber 2 via the mode field converting ends 42 and 43, respectively. The optical fibers 2 to 4 may be fusion-spliced or may be connected using an optical connector, for example.
【００５０】なお、この方法では、光ファイバ２と光フ
ァイバ３、４との接続の前に光ファイバ２にグレーティ
ング３０を形成するが、接続後にグレーティング３０を
形成してもよい。In this method, the grating 30 is formed on the optical fiber 2 before the connection between the optical fiber 2 and the optical fibers 3 and 4, but the grating 30 may be formed after the connection.
【００５１】ここまで、本発明をその実施形態に基づい
て具体的に説明してきた。しかし、本発明は上記の実施
形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を
逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。Up to this point, the present invention has been specifically described based on its embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
【００５２】例えば、上記実施形態のグレーティングは
一定の周期を有しているが、本発明の光ファイバフィル
タのグレーティングは、長手方向に沿って周期および／
または強度が変化していてもよい。このようなグレーテ
ィングは、光ファイバフィルタの損失スペクトルの形状
を調整するために有効である。なお、グレーティングの
強度とは、グレーティングの屈折率変化の大きさを意味
する。For example, while the grating of the above embodiment has a fixed period, the grating of the optical fiber filter of the present invention has a period and / or a lengthwise direction.
Alternatively, the strength may be changed. Such a grating is effective for adjusting the shape of the loss spectrum of the optical fiber filter. The intensity of the grating means the magnitude of change in the refractive index of the grating.
【００５３】また、上記実施形態ではコアにのみグレー
ティングが形成されているが、本発明の光ファイバフィ
ルタのグレーティングは、コアだけでなくクラッドにも
広がるように形成してもよい。Although the grating is formed only on the core in the above embodiment, the grating of the optical fiber filter of the present invention may be formed so as to extend not only to the core but also to the clad.
【００５４】[0054]
【発明の効果】本発明の光ファイバフィルタは、比屈折
率差が０．１％未満の領域に傾斜グレーティングが形成
されているので、グレーティングでの反射光がクラッド
に放射されやすい。これにより、グレーティングの傾斜
角度が小さくても反射を十分に抑えられる。したがっ
て、本発明の光ファイバフィルタは、狭い損失帯域と低
反射という優れた特性を兼ね備えることができる。In the optical fiber filter of the present invention, since the tilted grating is formed in the region where the relative refractive index difference is less than 0.1%, the light reflected by the grating is easily emitted to the cladding. As a result, reflection can be sufficiently suppressed even if the grating tilt angle is small. Therefore, the optical fiber filter of the present invention can have excellent characteristics of narrow loss band and low reflection.
【図１】本実施形態の光ファイバフィルタ１の構造を示
す側面図である。FIG. 1 is a side view showing a structure of an optical fiber filter 1 of the present embodiment.
【図２】光ファイバフィルタ１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。FIG. 2 is a diagram showing a loss spectrum and a reflection spectrum of the optical fiber filter 1.
【図３】光ファイバフィルタ１の製造方法を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing a method of manufacturing the optical fiber filter 1.
１…光ファイバフィルタ、５…コアの軸線、１０…コ
ア、１１…グレーティング部、１２および１３…モード
フィールド径変換部、２０…クラッド、３０…グレーテ
ィング、３２…等屈折率面。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber filter, 5 ... Core axis line, 10 ... Core, 11 ... Grating part, 12 and 13 ... Mode field diameter conversion part, 20 ... Clad, 30 ... Grating, 32 ... Isorefractive index surface.
───────────────────────────────────────────────────── 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） 2H038 BA22 BA25 2H050 AB04Y AB05X AB09X AB10X AC71 AC73 AC74 AC81 AC82 AC84 AD00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor, Seiichi Mobara Sumitomoden 1 Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Ki Industry Co., Ltd. Yokohama Works (72) Inventor Maki Omura Sumitomoden 1 Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Ki Industry Co., Ltd. Yokohama Works F-term (reference) 2H038 BA22 BA25 2H050 AB04Y AB05X AB09X AB10X AC71 AC73 AC74 AC81 AC82 AC84 AD00
Claims (10)
取り囲み、ｎ１より小さい屈折率ｎ２を有するクラッド
とを備え、 前記コアの軸線に対して傾斜した等屈折率面が周期的に
配列された構造のグレーティングが前記コアに形成され
た光ファイバフィルタであって、 前記グレーティングは、前記コアのうち比屈折率差Δｎ
＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ１が０．１％未満の領域に形成さ
れている光ファイバフィルタ。1. A core having a refractive index n1 and a clad surrounding the core and having a refractive index n2 smaller than n1 are provided, and iso-index surfaces inclined with respect to the axis of the core are arranged periodically. In the optical fiber filter, a grating having a different structure is formed in the core, wherein the grating has a relative refractive index difference Δn in the core.
= (N1-n2) / n1 is an optical fiber filter formed in a region of less than 0.1%.
モードフィールド径が１５μｍ以上であり、 前記グレーティングが形成された領域の規格化周波数が
１．５以上２．６以下である請求項１記載の光ファイバ
フィルタ。2. The light according to claim 1, wherein a mode field diameter of the region where the grating is formed is 15 μm or more, and a normalized frequency of the region where the grating is formed is 1.5 or more and 2.6 or less. Fiber filter.
隣接してモードフィールド径を１２μｍ以下まで縮小す
るモードフィールド径変換部が設けられている請求項２
記載の光ファイバフィルタ。3. A mode field diameter conversion section for reducing the mode field diameter to 12 μm or less is provided adjacent to the region where the grating is formed.
The optical fiber filter described.
含み、長手方向に沿って一様な１５μｍ以上のモードフ
ィールド径を有する第１の光ファイバと、 前記モードフィールド径変換部を端部に備え、前記モー
ドフィールド径変換部を介して前記第１光ファイバに接
続された第２の光ファイバと、を備える請求項３記載の
光ファイバフィルタ。4. A first optical fiber including a region where the grating is formed and having a mode field diameter of 15 μm or more that is uniform along the longitudinal direction, and the mode field diameter conversion section at an end, The optical fiber filter according to claim 3, further comprising a second optical fiber connected to the first optical fiber via the mode field diameter conversion unit.
添加され、さらにＢ2Ｏ3およびＦの少なくとも一方が添
加されている請求項４記載の光ファイバフィルタ。5. The optical fiber filter according to claim 4, wherein GeO 2 is added to the core of the first optical fiber, and at least one of B 2 O 3 and F is further added.
角度が、前記コアの軸線と直交する面に対して０．５°
以上４°未満である請求項１記載の光ファイバフィル
タ。6. The tilt angle of the iso-refractive index surface of the grating is 0.5 ° with respect to the surface orthogonal to the axis of the core.
The optical fiber filter according to claim 1, which is at least 4 °.
沿って周期的に変化している請求項１記載の光ファイバ
フィルタ。7. The optical fiber filter according to claim 1, wherein a period of the grating is periodically changed along a longitudinal direction.
沿って周期的に変化している請求項１または７記載の光
ファイバフィルタ。8. The optical fiber filter according to claim 1, wherein the intensity of the grating changes periodically along the longitudinal direction.
接続して光ファイバフィルタを製造する方法であって、 前記第１光ファイバは、その比屈折率差が０．１％未満
であり、長手方向に沿って一様なモードフィールド径Ｄ
１を有しており、 前記第２光ファイバは、その一端においてモードフィー
ルド径Ｄ１を有し、このモードフィールド径Ｄ１がＤ１
より小さいＤ２まで長手方向に沿って変化するモードフ
ィールド径変換端部を有しており、 前記モードフィールド径変換端部を介して前記第２光フ
ァイバを前記第１光ファイバに接続する工程と、 この接続の前または後に、前記第１光ファイバにグレー
ティングを形成する工程と、を備え、前記グレーティン
グは、前記第１光ファイバのコアの軸線に対して傾斜し
た等屈折率面が周期的に配列された構造を有している光
ファイバフィルタの製造方法。9. A method for manufacturing an optical fiber filter by connecting a first optical fiber and a second optical fiber, wherein the first optical fiber has a relative refractive index difference of less than 0.1%. Yes, mode field diameter D uniform along the longitudinal direction
1, the second optical fiber has a mode field diameter D1 at one end thereof, and the mode field diameter D1 is D1.
A step of connecting the second optical fiber to the first optical fiber through a mode field diameter converting end portion, the mode field diameter converting end portion changing along the longitudinal direction to a smaller D2; Before or after this connection, a step of forming a grating in the first optical fiber is provided, wherein the grating has periodical arrangement of equal refractive index surfaces inclined with respect to the axis of the core of the first optical fiber. Of manufacturing an optical fiber filter having a structured structure.
ィールド径Ｄ１が１５μｍ以上であり、その規格化周波
数が１．５以上２．６以下であり、 前記モードフィールド径Ｄ２が１２μｍ以下である請求
項９記載の光ファイバフィルタの製造方法。10. The first optical fiber has a mode field diameter D1 of 15 μm or more, a normalized frequency of 1.5 or more and 2.6 or less, and a mode field diameter D2 of 12 μm or less. Item 10. A method for manufacturing an optical fiber filter according to Item 9.
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