JP2003084147A - Temperature compensated optical fiber grating - Google Patents
Temperature compensated optical fiber gratingInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバグレー
ティングに関し、特に、環境温度の変化による波長特性
変動を補償した温度補償型光ファイバグレーティングに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber grating, and more particularly to a temperature-compensated optical fiber grating that compensates for wavelength characteristic fluctuations due to environmental temperature changes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ファイバグレーティングは、環境温度
変化により光ファイバが伸縮し、また、光ファイバを構
成する石英の屈折率が温度により変化することから、そ
の光学特性は温度依存性を有することが知られている。
図６に、光ファイバグレーティングの透過損失の中心波
長（以下「中心波長」と略記する。）の温度依存性を示
している。図６では、光ファイバの被覆を除去し、これ
に紫外線を照射して形成されたファイバグレーティング
本体を補強材で保護しない状態のもの（図６中「ｒｅ
ｆ」と示す）と、ファイバグレーティング本体を、石英
からなる中空の円筒または角筒を長手方向に対して半分
に割って形成された半割れ石英管を補強材として用いて
保護した状態のもの（図６中「石英管」と示す）につい
て、それぞれの温度依存性を示している。これによる
と、中心波長の波長変化量の温度係数は、約０．０１ｎ
ｍ／℃である。すなわち、温度が１℃上昇すると、中心
波長は長波長側へ約０．０１ｎｍシフトする。このよう
に、中心波長が温度によって変化すると、光通信システ
ムを構築する上で問題となるため、この温度変化を補償
するための方法が検討され、実施されている。その方法
の一つに、線膨張係数が負であるセラミックスを補強材
として、これにファイバグレーティング本体を固定する
方法がある。2. Description of the Related Art In an optical fiber grating, the optical characteristics of the optical fiber have temperature dependence because the optical fiber expands and contracts due to environmental temperature changes and the refractive index of quartz constituting the optical fiber changes with temperature. Are known.
FIG. 6 shows the temperature dependence of the central wavelength (hereinafter abbreviated as “central wavelength”) of the transmission loss of the optical fiber grating. In FIG. 6, the coating of the optical fiber is removed, and the fiber grating body formed by irradiating the fiber with ultraviolet rays is not protected by the reinforcing material (“re
f)) and a state in which the fiber grating body is protected by using a half-split quartz tube formed by dividing a hollow cylinder or square tube made of quartz in half in the longitudinal direction as a reinforcing material ( (Indicated as “quartz tube” in FIG. 6), each temperature dependence is shown. According to this, the temperature coefficient of the variation of the central wavelength is about 0.01n.
m / ° C. That is, when the temperature rises by 1 ° C., the center wavelength shifts to the long wavelength side by about 0.01 nm. As described above, if the center wavelength changes with temperature, it becomes a problem in constructing an optical communication system. Therefore, a method for compensating for this temperature change has been studied and implemented. As one of the methods, there is a method in which a ceramic having a negative linear expansion coefficient is used as a reinforcing material and the fiber grating main body is fixed thereto.
【０００３】線膨張係数が負であるセラミックスを補強
材として、これにファイバグレーティング本体を固定し
て光ファイバグレーティングを構成した例を図７に示
す。図７（ａ）中、符号１は、光ファイバ素線２の途中
に、被覆を除去して形成された光ファイバグレーティン
グ本体である。符号３は、負の線膨張係数を有するセラ
ミックス、例えばＬｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２な
どからなる補強材であり、光ファイバグレーティング本
体１は、２つの補強点４において、好適な張力を印加し
て補強材３に固定されている。図７（ｂ）は、図７
（ａ）に示す光ファイバグレーティングの長手方向に対
する垂直方向のＡ―Ａ´断面を示している。このよう
に、光ファイバグレーティング本体１は、補強点４以外
では、補強材３から浮いた状態となっている。環境温度
が上昇すると、光ファイバグレーティング本体１自体の
温度依存性により光ファイバグレーティング本体１の中
心波長は長波長側にシフトするが、この光ファイバグレ
ーティング本体１を保護している補強材３は、その線膨
張係数が負であるため、環境温度の上昇に伴って、印加
されている張力が緩和され、グレーティング間隔が狭く
なって光ファイバグレーティング本体１の中心波長は短
波長側にシフトする。その結果、中心波長の波長シフト
は相殺される。逆に、環境温度が下降すると、光ファイ
バグレーティング本体１自体の温度依存性により光ファ
イバグレーティング本体１の中心波長は短波長側にシフ
トするが、この光ファイバグレーティング本体１を保護
している補強材３は、その線膨張係数が負であるため、
環境温度の下降に伴って、印加されている張力が増加
し、グレーティング間隔が広くなって光ファイバグレー
ティング本体１の中心波長は長波長側にシフトする。そ
の結果、中心波長の波長シフトは相殺される。このよう
にして温度補償した光ファイバグレーティングについ
て、中心波長の波長変化量の温度依存性を図８に示す。
この光ファイバグレーティングは、補強材３として、線
膨張係数が−８．０×１０−６（１／℃）のセラミック
ス、具体的にはＮＥＣＳ(日本電気硝子社製)を用いて作
製したものである。図８中、Ａは、温度を高温側から低
温側へ下降させたときの温度特性であり、Ｂは温度を低
温側から高温側へ上昇させたときの温度特性である。FIG. 7 shows an example in which a ceramic having a negative linear expansion coefficient is used as a reinforcing material and a fiber grating body is fixed to the reinforcing material to form an optical fiber grating. In FIG. 7A, reference numeral 1 is an optical fiber grating body formed by removing the coating in the middle of the optical fiber element wire 2. Reference numeral 3 is a reinforcing material made of ceramics having a negative coefficient of linear expansion, for example, LiO 2 —Al 2 O 3 -2SiO 2 , and the optical fiber grating body 1 has suitable tension at two reinforcing points 4. It is applied and fixed to the reinforcing material 3. FIG. 7B is the same as FIG.
It shows an AA ′ cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber grating shown in (a). In this way, the optical fiber grating body 1 is in a state of floating from the reinforcing material 3 except the reinforcing points 4. When the environmental temperature rises, the center wavelength of the optical fiber grating body 1 shifts to the long wavelength side due to the temperature dependence of the optical fiber grating body 1 itself, but the reinforcing material 3 protecting the optical fiber grating body 1 is Since the linear expansion coefficient is negative, the applied tension is relaxed as the environmental temperature rises, the grating interval becomes narrower, and the center wavelength of the optical fiber grating body 1 shifts to the short wavelength side. As a result, the wavelength shift of the center wavelength is canceled. On the contrary, when the environmental temperature decreases, the center wavelength of the optical fiber grating body 1 shifts to the short wavelength side due to the temperature dependence of the optical fiber grating body 1 itself, but the reinforcing material protecting the optical fiber grating body 1 3 has a negative coefficient of linear expansion,
As the environmental temperature decreases, the applied tension increases, the grating interval widens, and the central wavelength of the optical fiber grating body 1 shifts to the long wavelength side. As a result, the wavelength shift of the center wavelength is canceled. FIG. 8 shows the temperature dependence of the wavelength change amount of the center wavelength of the optical fiber grating thus temperature-compensated.
This optical fiber grating is manufactured by using, as the reinforcing material 3, ceramics having a linear expansion coefficient of −8.0 × 10 −6 (1 / ° C.), specifically NECS (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.). is there. In FIG. 8, A is the temperature characteristic when the temperature is decreased from the high temperature side to the low temperature side, and B is the temperature characteristic when the temperature is increased from the low temperature side to the high temperature side.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにし
て作製された温度補償型光ファイバグレーティングにお
いては、補強材として用いられるセラミックスの表面状
態が粗いため、光ファイバの被覆を除去して作製される
光ファイバグレーティング本体が、振動、衝撃等によっ
て補強材の粗い表面に衝突して破断するおそれがある。
また、このような補強材に光ファイバグレーティング本
体を固定して保護する方法によると、固定点の間隔によ
って、光ファイバグレーティング本体に固有の共振周波
数が決まり、この共振周波数が低くなると、光ファイバ
グレーティング本体が低周波の振動に共振して、光ファ
イバが破断する可能性が高くなる。本発明は、このよう
な事情を考慮してなされたもので、温度変化による中心
波長の変化を抑制しつつ、機械的強度に優れた温度補償
型光ファイバグレーティングを提供することを目的とす
る。However, in the temperature-compensated optical fiber grating thus manufactured, the surface condition of the ceramic used as the reinforcing material is rough, so that the coating of the optical fiber is removed to manufacture the temperature-compensated optical fiber grating. The main body of the optical fiber grating may collide with the rough surface of the reinforcing material and break due to vibration or shock.
In addition, according to the method of protecting the optical fiber grating body by fixing it to such a reinforcing material, the spacing between the fixed points determines the resonance frequency specific to the optical fiber grating body, and when this resonance frequency becomes low, the optical fiber grating The body resonates with low-frequency vibrations, increasing the possibility of breaking the optical fiber. The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object thereof is to provide a temperature-compensated optical fiber grating having excellent mechanical strength while suppressing a change in center wavelength due to a temperature change.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、光ファイバグレーティン
グ本体が、線膨張係数が負である補強材に固定された温
度補償型光ファイバグレーティングにおいて、光ファイ
バグレーティング本体の周囲が樹脂で充填されているこ
とを特徴とする温度補償型光ファイバグレーティングで
ある。請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明にお
いて、補強材の線膨張係数が−３．０×１０−６（１／
℃）から−１０．０×１０−６（１／℃）であることを
特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、光ファイバグレーティング本体を
覆う前記樹脂の上部が開放されていることを特徴とす
る。請求項４記載の発明は、請求項１、２または３記載
の発明において、樹脂のヤング率が１００ＭＰａ以下で
あることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is a temperature-compensating optical fiber in which an optical fiber grating body is fixed to a reinforcing material having a negative linear expansion coefficient. The temperature compensating optical fiber grating is characterized in that the periphery of the optical fiber grating body is filled with resin. The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the linear expansion coefficient of the reinforcing material is −3.0 × 10 −6 (1 /
C.) to −10.0 × 10 −6 (1 / ° C.). The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2.
In the invention described above, an upper portion of the resin covering the optical fiber grating body is opened. The invention according to claim 4 is characterized in that, in the invention according to claim 1, 2 or 3, the Young's modulus of the resin is 100 MPa or less.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の光ファイバグレーティングの例を示し
たものである。図１（ａ）中、符号１は、被覆された光
ファイバ素線２の途中に、被覆を除去して形成された光
ファイバグレーティング本体である。符号３は、補強材
であり、ここでは、石英を主成分とするセラミックスか
らなる半割れ管が用いられている。光ファイバグレーテ
ィング本体１は、２つの補強点４において、補強材３に
固定されている。符号５は、補強材３中に充填された樹
脂である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す光ファイバ
グレーティングの長手方向に対する垂直方向のＡ―Ａ´
断面を示す図である。図１（ｂ）に示すように、補強材
３に固定された光ファイバグレーティング本体１の周囲
に樹脂５が充填されている。光ファイバグレーティング
本体１は、補強材３の底から離れており、樹脂５は、光
ファイバグレーティング本体１の下方、すなわち、光フ
ァイバグレーティング本体１と補強材３の底との間にも
充填されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
FIG. 1 shows an example of the optical fiber grating of the present invention. In FIG. 1A, reference numeral 1 is an optical fiber grating body formed by removing the coating in the middle of the coated optical fiber strand 2. Reference numeral 3 is a reinforcing material, and here, a half-split tube made of ceramics containing quartz as a main component is used. The optical fiber grating body 1 is fixed to the reinforcing material 3 at two reinforcing points 4. Reference numeral 5 is a resin filled in the reinforcing material 3. FIG. 1B shows AA ′ in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber grating shown in FIG.
It is a figure which shows a cross section. As shown in FIG. 1B, a resin 5 is filled around the optical fiber grating body 1 fixed to the reinforcing material 3. The optical fiber grating body 1 is separated from the bottom of the reinforcing material 3, and the resin 5 is filled below the optical fiber grating body 1, that is, between the optical fiber grating body 1 and the bottom of the reinforcing material 3. There is.
【０００７】この光ファイバグレーティングの温度特性
を図２に示す。図２は、環境温度の変化に伴う、光ファ
イバグレーティングの中心波長の変化量を示したもので
ある。図２中、Ａは、温度を高温側から低温側へ下降さ
せたときの温度特性であり、Ｂは温度を低温側から高温
側へ上昇させたときの温度特性である。一般に樹脂５の
線膨張係数は石英ガラスの線膨張係数に比べて大きいた
め、樹脂を充填したことにより、樹脂を充填しない従来
の光ファイバグレーティングの場合と比較して、温度変
化に対する波長変化量の傾きはやや小さくなっている
が、基本的な特性には影響がみられない。図３に、補強
材３として用いられるセラミックスの線膨張係数と、こ
の補強材３に固定されてなる光ファイバグレーティング
の温度に対する中心波長の波長変化量の絶対値（以下
「温度係数」と略記する）との関係を示している。図３
からわかるように、光ファイバグレーティング本体１を
固定する補強材３の線膨張係数を選択することによっ
て、温度による中心波長の変化を生じないようにするこ
ともできる。補償前の光ファイバグレーティングの温度
係数が約０．０１（ｎｍ／℃）であることから、実用と
して求められる補償後の温度係数はおよそ半分である
０．００６（ｎｍ／℃）程度である。この効果を得るた
めには、図３の例で用いられる補強材３の線膨張係数は
−３．０×１０−６（１／℃）以下であることが好まし
い。また、負の線膨張係数を有するセラミックスは、そ
の構造中に沢山の気泡（空気の層）を含ませることによ
り線膨張係数の絶対値を大きくしているので、線膨張係
数の値が小さくなる（負の度合いが大きくなる）ほど強
度が落ちてしまう。通常、−１０．０×１０−６（１／
℃）より小さな線膨張係数（表記すると、線膨張係数＜
−１０．０×１０−６（１／℃））を有するセラミック
スでは、実用的な強度を保つのは困難である。したがっ
て、線膨張係数は、−１０．０×１０−６（１／℃）よ
り大きい（表記すると、線膨張係数＞−１０．０×１０
−６（１／℃））ことが望ましい。The temperature characteristic of this optical fiber grating is shown in FIG. FIG. 2 shows the amount of change in the center wavelength of the optical fiber grating due to the change in environmental temperature. In FIG. 2, A is the temperature characteristic when the temperature is decreased from the high temperature side to the low temperature side, and B is the temperature characteristic when the temperature is increased from the low temperature side to the high temperature side. Generally, the linear expansion coefficient of the resin 5 is larger than that of quartz glass. Therefore, by filling the resin with the resin 5, the wavelength variation amount with respect to the temperature change is smaller than that of the conventional optical fiber grating in which the resin is not filled. The slope is slightly smaller, but the basic characteristics are not affected. FIG. 3 shows the coefficient of linear expansion of the ceramics used as the reinforcing material 3 and the absolute value of the wavelength change amount of the center wavelength with respect to the temperature of the optical fiber grating fixed to the reinforcing material 3 (hereinafter abbreviated as “temperature coefficient”). ) Is shown. Figure 3
As can be seen from the above, by selecting the linear expansion coefficient of the reinforcing member 3 for fixing the optical fiber grating body 1, it is possible to prevent the change of the central wavelength due to the temperature. Since the temperature coefficient of the optical fiber grating before compensation is about 0.01 (nm / ° C), the temperature coefficient after compensation required for practical use is about half, that is, about 0.006 (nm / ° C). In order to obtain this effect, the linear expansion coefficient of the reinforcing material 3 used in the example of FIG. 3 is preferably −3.0 × 10 −6 (1 / ° C.) or less. Further, the ceramic having a negative linear expansion coefficient has a large absolute value of the linear expansion coefficient by including many bubbles (air layer) in its structure, so that the value of the linear expansion coefficient becomes small. The strength decreases as the degree of negativeness increases. Usually, -10.0 x 10 -6 (1 /
Coefficient of linear expansion smaller than (° C)
It is difficult to maintain a practical strength with a ceramic having −10.0 × 10 −6 (1 / ° C.)). Therefore, the coefficient of linear expansion is larger than -10.0 x 10 -6 (1 / ° C) (expressed, the coefficient of linear expansion> -10.0 x 10
-6 (1 / ° C)) is desirable.
【０００８】ヤング率が１００ＭＰａを超える樹脂で
は、透過損失の中心波長付近に透過損失の歪みを生じ、
また、環境温度を−２０〜８０℃の間で変化させて光学
特性の変化を観察したところ、ヤング率が１００ＭＰａ
を超える樹脂を用いたものについては、透過損失の中心
波長の波長シフト量が大きく、温度依存性が大きくな
る。図９に、ヤング率が５００ＭＰａ、線膨張係数が
２．５×１０−５（１／℃）である樹脂を充填したとき
の波長変化量の温度依存性を示している。図９から分か
るように、ヤング率の大きい樹脂の場合には、波長シフ
ト量の温度依存性が大きい。温度補償効果の大小は、充
填する樹脂の軟らかさ、線膨張係数等に依存する。一般
に線膨張係数が大きい樹脂であるほど、光ファイバグレ
ーティングの温度係数は大きな正の値をとるようになる
が、線膨張係数が大きいものであっても、軟らかい樹脂
であれば温度係数に与える影響は少ない。図１０に、ヤ
ング率と線膨張係数が異なる種々の樹脂を用いた際の波
長シフト量の温度依存性を示す。この結果からわかるよ
うに、波長シフト量を０．１ｎｍ程度以内とするために
は、ヤング率が１００ＭＰａ以下の樹脂を用いることが
望ましい。ヤング率が１００ＭＰａ以下である樹脂の例
としては、ファイバ被覆の樹脂として用いられるデソラ
イト社製９５０Ｙ２００Ｆ、信越シリコーン社製ＯＦ１
８２、ＯＦ２０６およびＯＦ２０７などが挙げられる。
波長シフト量のばらつきは、温度により樹脂の硬さが変
化して樹脂が光ファイバに与える力が変わり、透過スペ
クトルの形が変化することが一因となっている。図１１
に、ヤング率が１００ＭＰａ、線膨張係数が５．０×１
０−５（１／℃）の樹脂を用いたときの、−４０℃と２
０℃における透過スペクトルを示している。以上のこと
から、充填に用いる樹脂５については、充填、硬化時に
光ファイバに対して歪みを与えないようにヤング率が小
さく、光ファイバやセラミックスとの密着性が高く、光
ファイバグレーティングの光学特性に影響を与えない等
の特性を有するものであることが望ましい。また、補強
材内を樹脂で満たしていると、硬化時の樹脂の収縮によ
り補強材から樹脂が剥離してしまったり、収縮時の応力
から光ファイバグレーティング本体１に対して歪みを与
える可能性がある。樹脂を充満させたサンプルについて
実際に高温・高湿試験を行ったところ、大方のサンプル
において試験後に補強材からの樹脂の剥離が見られた。
このような剥離やグレーティングに対する応力印加を避
けるために、樹脂５の上部は開放された構造とすること
が好ましい。この例の光ファイバグレーティングにおい
ては、樹脂充填および高温・高湿試験などによる光学特
性の変化は見られなかった。With a resin whose Young's modulus exceeds 100 MPa, distortion of transmission loss occurs near the central wavelength of transmission loss,
Also, when the change in the optical characteristics was observed by changing the environmental temperature between −20 and 80 ° C., the Young's modulus was 100 MPa.
In the case of using the resin exceeding the above range, the wavelength shift amount of the central wavelength of the transmission loss is large and the temperature dependence is large. FIG. 9 shows the temperature dependence of the wavelength change amount when a resin having a Young's modulus of 500 MPa and a linear expansion coefficient of 2.5 × 10 −5 (1 / ° C.) is filled. As can be seen from FIG. 9, in the case of a resin having a large Young's modulus, the temperature dependence of the wavelength shift amount is large. The magnitude of the temperature compensation effect depends on the softness of the resin to be filled, the coefficient of linear expansion, and the like. Generally, the larger the coefficient of linear expansion of the resin, the larger the temperature coefficient of the optical fiber grating becomes, but even if the coefficient of linear expansion is large, the effect of the soft resin on the temperature coefficient Is few. FIG. 10 shows the temperature dependence of the wavelength shift amount when various resins having different Young's modulus and linear expansion coefficient are used. As can be seen from this result, it is desirable to use a resin having a Young's modulus of 100 MPa or less in order to keep the wavelength shift amount within about 0.1 nm. Examples of the resin having a Young's modulus of 100 MPa or less include 950Y200F manufactured by Desolite Co. and OF1 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., which are used as resins for fiber coating.
82, OF206, OF207 and the like.
The variation in the amount of wavelength shift is partly due to the fact that the hardness of the resin changes with temperature, the force applied by the resin to the optical fiber changes, and the shape of the transmission spectrum changes. Figure 11
Has a Young's modulus of 100 MPa and a linear expansion coefficient of 5.0 × 1.
0 -5 when using resin (1 / ℃), -40 ℃ and 2
The transmission spectrum at 0 ° C is shown. From the above, regarding the resin 5 used for filling, the Young's modulus is small so as not to give distortion to the optical fiber at the time of filling and curing, the adhesiveness with the optical fiber and the ceramic is high, and the optical characteristics of the optical fiber grating are high. It is desirable that it has characteristics such as not affecting the above. Further, if the reinforcing material is filled with the resin, the resin may be peeled from the reinforcing material due to the contraction of the resin during curing, or the stress during the contraction may give strain to the optical fiber grating body 1. is there. When the samples filled with the resin were actually subjected to a high temperature and high humidity test, the peeling of the resin from the reinforcing material was observed in most of the samples after the test.
In order to avoid such peeling and stress application to the grating, it is preferable that the upper portion of the resin 5 has an open structure. In the optical fiber grating of this example, no change in optical characteristics was observed due to resin filling and high temperature / high humidity test.
【０００９】この例の光ファイバグレーティングについ
て、１０００Ｇ、１ｍｓの条件で衝撃試験を行ったとこ
ろ、光ファイバグレーティングの破断は起こらなかっ
た。また、樹脂５を充填しない従来の光ファイバグレー
ティングが、図４に示すように１０００Ｈｚ以下の共振
周波数を有していたのに対して、この例の光ファイバグ
レーティングでは、図５に示すように、１０００Ｈｚ以
下の共振周波数を有しておらず、このため、低周波の振
動に共振することを防止することができる。この例の温
度補償型光ファイバグレーティングによると、負の線膨
張係数を有する補強材３に固定された光ファイバグレー
ティング本体１の周囲に樹脂５を充填することによっ
て、光ファイバグレーティングの光学特性に影響を与え
ることなく、外部からの衝撃、振動等により破断するこ
とのない温度補償型光ファイバグレーティングを提供す
ることができる。When an impact test was conducted on the optical fiber grating of this example under the conditions of 1000 G and 1 ms, no breakage of the optical fiber grating occurred. Further, while the conventional optical fiber grating not filled with the resin 5 had a resonance frequency of 1000 Hz or less as shown in FIG. 4, the optical fiber grating of this example, as shown in FIG. Since it does not have a resonance frequency of 1000 Hz or less, it is possible to prevent resonance with low-frequency vibration. According to the temperature-compensated optical fiber grating of this example, by filling the resin 5 around the optical fiber grating body 1 fixed to the reinforcing material 3 having a negative linear expansion coefficient, the optical characteristics of the optical fiber grating are affected. It is possible to provide a temperature-compensated optical fiber grating that does not break due to external impact, vibration, etc. without being applied.
【００１０】[0010]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
負の線膨張係数を有する補強材に固定された光ファイバ
グレーティング本体の周囲に樹脂を充填することによっ
て、光ファイバグレーティングの光学特性に影響を与え
ることなく、外部からの衝撃、振動等により破断するこ
とのない温度補償型光ファイバグレーティングを提供す
ることができる。As described above, according to the present invention,
By filling resin around the optical fiber grating body fixed to the reinforcing material having a negative linear expansion coefficient, it breaks due to external impact, vibration, etc. without affecting the optical characteristics of the optical fiber grating. It is possible to provide a temperature-compensated optical fiber grating that does not have a problem.
【図１】 本発明の温度補償型光ファイバグレーティン
グの例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a temperature compensation type optical fiber grating of the present invention.
【図２】 本発明の温度補償型光ファイバグレーティン
グの温度に対する波長変化量を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a wavelength change amount with respect to a temperature of the temperature compensation type optical fiber grating of the present invention.
【図３】 光ファイバグレーティング本体を固定する補
強材の線膨張係数と、この補強材に固定された光ファイ
バグレーティングの温度に対する波長変化量の絶対値と
の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a linear expansion coefficient of a reinforcing material fixing an optical fiber grating body and an absolute value of a wavelength change amount with respect to a temperature of the optical fiber grating fixed to the reinforcing material.
【図４】 樹脂を充填しない温度補償型光ファイバグレ
ーティングの共振周波数を測定した結果を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a result of measuring a resonance frequency of a temperature compensation type optical fiber grating which is not filled with resin.
【図５】 樹脂を充填した温度補償型光ファイバグレー
ティングの共振周波数を測定した結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a result of measuring a resonance frequency of a temperature-compensated optical fiber grating filled with resin.
【図６】 従来の光ファイバグレーティングの透過損失
の中心波長の温度依存性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the temperature dependence of the center wavelength of the transmission loss of a conventional optical fiber grating.
【図７】 従来の温度補償型光ファイバグレーティング
の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional temperature compensation type optical fiber grating.
【図８】 樹脂を充填しない温度補償型光ファイバグレ
ーティングの温度特性を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing temperature characteristics of a temperature compensation type optical fiber grating which is not filled with resin.
【図９】 ヤング率が５００ＭＰａ、線膨張係数が２．
５×１０−５（１／℃）である樹脂を充填したときの波
長変化量の温度依存性を示す図である。FIG. 9 has a Young's modulus of 500 MPa and a linear expansion coefficient of 2.
It is a figure which shows the temperature dependence of the amount of wavelength changes at the time of filling the resin which is 5x10 < -5 > (1 / degreeC).
【図１０】 ヤング率と線膨張係数が異なる種々の樹脂
を用いた際の波長シフト量の温度依存性を示す図であ
る。FIG. 10 is a diagram showing temperature dependence of a wavelength shift amount when various resins having different Young's modulus and linear expansion coefficient are used.
【図１１】 ヤング率が１００ＭＰａ、線膨張係数が
５．０×１０−５（１／℃）の樹脂を用いたときの、−
４０℃と２０℃における透過スペクトルを示す図であ
る。FIG. 11 shows the results obtained when a resin having a Young's modulus of 100 MPa and a linear expansion coefficient of 5.0 × 10 −5 (1 / ° C.) is used.
It is a figure which shows the transmission spectrum in 40 degreeC and 20 degreeC.
１…光ファイバグレーティング本体、２…被覆された光
ファイバ素線、３…補強材、４…補強点、５…樹脂1 ... Optical fiber grating body, 2 ... Coated optical fiber element wire, 3 ... Reinforcing material, 4 ... Reinforcing point, 5 ... Resin
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥出 聡 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 西出 研二 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 (72)発明者 和田 朗 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ クラ佐倉事業所内 Ｆターム(参考） 2H038 AA21 BA22 CA52 2H050 AB42 AC71 AC82 AC84 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Satoshi Okude Fuji Co., Ltd. 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture Kura Sakura Office (72) Inventor Kenji Nishide Fuji Co., Ltd. 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture Kura Sakura Office (72) Inventor Akira Wada Fuji Co., Ltd. 1440 Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture Kura Sakura Office F-term (reference) 2H038 AA21 BA22 CA52 2H050 AB42 AC71 AC82 AC84
Claims (4)
張係数が負である補強材に固定された温度補償型光ファ
イバグレーティングにおいて、 該光ファイバグレーティング本体の周囲が樹脂で充填さ
れていることを特徴とする温度補償型光ファイバグレー
ティング。1. A temperature-compensated optical fiber grating, wherein the optical fiber grating body is fixed to a reinforcing material having a negative linear expansion coefficient, wherein the periphery of the optical fiber grating body is filled with resin. Temperature-compensated optical fiber grating.
０−６（１／℃）から−１０．０×１０−６（１／℃）
であることを特徴とする請求項１記載の温度補償型光フ
ァイバグレーティング。2. The linear expansion coefficient of the reinforcing material is −3.0 × 1.
0 -6 (1 / ℃) from -10.0 × 10 -6 (1 / ℃ )
The temperature-compensated optical fiber grating according to claim 1, wherein
う前記樹脂の上部が開放されていることを特徴とする請
求項１または２記載の温度補償型光ファイバグレーティ
ング。3. The temperature-compensated optical fiber grating according to claim 1, wherein an upper portion of the resin covering the main body of the optical fiber grating is opened.
であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに
記載の温度補償型光ファイバグレーティング。4. The temperature-compensated optical fiber grating according to claim 1, wherein Young's modulus of the resin is 100 MPa or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002169810A JP2003084147A (en) | 2001-06-29 | 2002-06-11 | Temperature compensated optical fiber grating |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001199776 | 2001-06-29 | ||
| JP2001-199776 | 2001-06-29 | ||
| JP2002169810A JP2003084147A (en) | 2001-06-29 | 2002-06-11 | Temperature compensated optical fiber grating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003084147A true JP2003084147A (en) | 2003-03-19 |
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ID=26617927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2002169810A Pending JP2003084147A (en) | 2001-06-29 | 2002-06-11 | Temperature compensated optical fiber grating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003084147A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012068107A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Toshiba Corp | Temperature-compensating element and sagnac interference-based optical current sensor utilizing the same |
| KR101192448B1 (en) | 2011-01-31 | 2012-10-18 | 에스제이포토닉스 주식회사 | Optical Fiber Grating |
-
2002
- 2002-06-11 JP JP2002169810A patent/JP2003084147A/en active Pending
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