JP2003086875A

JP2003086875A - ファイバグレーティングを用いた波長ロッカー及び光通信システム

Info

Publication number: JP2003086875A
Application number: JP2001275359A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Ichikawa; 潤一郎市川; Takeshi Sakai; 猛坂井; Masayuki Ichioka; 雅之市岡; Hitoshi Oguri; 均小栗; Kenichi Kubodera; 憲一久保寺; Noritaka Hara; 徳隆原
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-20

Abstract

(57)【要約】【課題】単純な構成で波長をロックすることのでき
る、ファイバグレーティングを用いた波長ロッカー及び
光通信システムを提供する。【解決手段】所定の屈折率を有するコア１１１ａとコ
ア１１１ａの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド
１１１ｂで構成される光ファイバ１１１に、光ファイバ
１１１の光軸ＡＸに対して屈折率変化部が傾斜して設け
られているファイバグレーティング１２１と；ファイバ
グレーティング１２１のコア１１１ａの外側に形成され
た透明部材１３１と；透明部材１３１の外側に、光軸Ａ
Ｘに沿う方向に並べて設けられた２以上の光検出器ＰＤ
１、ＰＤ２とを備える波長ロッカー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバグレーテ
ィングを用いた波長ロッカー及び光通信システムに関
し、特に単純な構成で波長をロックすることのできる、
ファイバグレーティングを用いた波長ロッカー及び光通
信システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図１１のフローチャートに示
すような波長制御装置が用いられていた。この装置で
は、光デバイス１からの光をファイバ２を通して出力
し、これを光分波器３でファイバ４とファイバ５に分岐
している。主信号８ａはファイバ４を通して伝達され、
主信号８ａから一部の信号を導き出し、モニタ信号８ｂ
として、ファイバ５を通して取り出す。ファイバ５に
は、ファイバブラッググレーティング（以下「ＦＢＧ」
又は単に「ファイバーグレーティング」という）６が設
けられており、特定の波長の光だけがここを透過し、残
りの光８ｃは反射される。透過した光は、光検出器ＰＤ
ａにより強度が検出されて電気信号に変換され、その電
気信号は光デバイス１に接続された波長調整部７に取り
込まれ、光デバイス１の発信する光の波長を一定に維持
するように調整していた。このとき、光検出器ＰＤａの
検出する光の強さは波長の変化だけではなく、モニタ信
号８ｂの強度変動の影響も受ける。それを補償するため
に、ファイバ５に光分波器９を設けてファイバ５’に分
岐してリファレンス光を取りだし、ファイバ５’に別の
光検出器ＰＤｂを設けていた。この光検出器ＰＤｂの検
出信号で光検出器ＰＤａの検出信号を除す等の方法によ
り、主信号８ａひいてはモニタ信号８ｂの強度変動を補
償していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら以上のよ
うな従来の波長ロッカーでは、モニタ信号を取り出すた
めのファイバからさらにレファレンス光を取り出す光分
波器を必要としており、構造が複雑になりがちであっ
た。またそのような従来の波長ロッカーを光通信システ
ムで利用するとすれば、各レーザーモジュールで発生す
る光の波長をそれぞれ一定の値にロックするために、余
分な光分波器を備える必要があり、構造が複雑となると
いう問題があった。

【０００４】そこで本発明は、単純な構成で波長をロッ
クすることのできる、ファイバグレーティングを用いた
波長ロッカー及び光通信システムを提供することを目的
にしている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明による波長ロッカーは、例えば
図１に示すように、所定の屈折率を有するコア１１１ａ
とコア１１１ａの屈折率よりも低い屈折率を有するクラ
ッド１１１ｂで構成される光ファイバ１１１に、光ファ
イバ１１１の光軸ＡＸに対して屈折率変化部が傾斜して
設けられているファイバグレーティング１２１と；ファ
イバグレーティング１２１のコア１１１ａの外側に形成
された透明部材１３１と；透明部材１３１の外側に、光
軸ＡＸに沿う方向に並べて設けられた２以上の光検出器
ＰＤ１、ＰＤ２とを備える。透明部材の屈折率は、典型
的にはクラッドの屈折率とほぼ等しいか又はより高い屈
折率とする。透明部材は例えば透明な接着材で形成す
る。クラッドと光検出器との間にある程度の間隔を持た
せるように透明部材の厚さを定める。

【０００６】このように構成すると、光ファイバの光軸
に対して屈折率変化部が傾斜して設けられているファイ
バグレーティングと、ファイバグレーティングのコアの
外側に形成された透明部材とを備えるので、コアを伝わ
る信号光の一部を反射させ外部に取り出すことができ
る。また透明部材の外側に、光軸に沿う方向に並べて設
けられた２以上の光検出器を備えるので、外部に取り出
された光の光量を検出することができる。

【０００７】また請求項２に記載のように、請求項１に
記載の波長ロッカーでは、前記２以上の光検出器ＰＤ
１、ＰＤ２の出力を比較して、ファイバグレーティング
１１１で反射される光の波長を制御するコントローラ１
４３を備えるようにしてもよい。

【０００８】また請求項３に記載のように、請求項１ま
たは請求項２に記載の波長ロッカーでは、ファイバグレ
ーティング１２１を、例えば図７に示すように、光ファ
イバ１１１の光軸ＡＸ方向に直列に複数備え、前記複数
のファイバグレーティングの反射光波長が互いに異なる
ようにしてもよい。

【０００９】上記目的を達成するために、請求項４に係
る発明による光通信システムは、例えば図１０に示すよ
うに、請求項３に記載の波長ロッカー１６６と；複数の
レーザモジュール１５１〜１５３と；複数のレーザモジ
ュール１５１〜１５３からの信号光を束ねる光合波器１
６１とを備え；複数のファイバグレーティングは、光合
波器１６１の出力側の光ファイバに形成されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号または類似符
号を付し、重複した説明は省略する。

【００１１】図１の模式的断面図を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図中、所定の屈折率を有するコア
１１１ａとコア１１１ａの屈折率よりも低い屈折率を有
するクラッド１１１ｂで構成される光ファイバ１１１
に、光ファイバ１１１の光軸ＡＸ、即ちコア１１１ａの
中心軸線に対して傾斜して、軸線方向に所定の間隔をも
って複数の屈折率変化部が設けられている。この複数の
屈折率変化部は、所定の波長の光を反射し残りの波長の
光を透過する、いわゆるファイバグレーティング１２１
を構成している。所定の波長は、前記複数の屈折率変化
部の軸線方向の間隔、すなわち周期によって定まる。屈
折率変化部の傾斜の角度は、軸線直角方向に対してθと
する（以下特にことわらない限り角度は「軸線直角方向
に対する」ものとする）。

【００１２】ファイバーグレーティング１２１の外側、
クラッド１１１ｂの外周側には、透明部材１３１が形成
されている。透明部材１３１の屈折率はクラッド１１１
ｂの屈折率と同等以上とする。透明部材１３１の屈折率
はコア１１１ａの屈折率としてもよい。なお本図は説明
のために各部を誇張して描いてあり、透明部材１３１の
厚さとファイバーグレーティング１１１の太さの比等は
実際とは異なる。透明部材１３１は、ファイバー１１１
と同じ材質としてもよい。即ちガラス材であってもよい
し合成樹脂材であってもい。また前記のような屈折率を
有する接着材により形成してもよい。

【００１３】以上、透明部材１３１はクラッド１１１ｂ
の外周に形成するものとして説明したが、さらに実際的
には（ｃ）の部分断面図に図示するように、クラッド１
１１ｂを所定の区間だけ剥ぎ取ってコア１１１ａを露出
させ、剥き出しになったコア部分とその前後のクラッド
部分とを包み込むように、補強用透明部材１３０を形成
し、該補強用透明部材１３０の外側に透明部材１３１を
形成してもよい。補強用透明部材１３０は、透明部材１
３１と同等の屈折率の材料を用い、クラッドよりも外径
の大きな円筒状に形成する。このように構成すると、高
い補強効果が得られる。また、補強用透明部材１３０を
透明部材１３１と一体に構成して、透明部材１３１をコ
ア１１１ａに直接取りつけた構造としてもよい。なおフ
ァイバーグレーティング１２１の長さについては、ここ
では最初の屈折率変化部から最後の屈折率変化部までの
距離Ｌは、約１〜５ｍｍとする。透明部材１３１の長
さ、厚さは、Ｌ、θに応じて適切な値とする。

【００１４】透明部材１３１の外側、光軸ＡＸに直角な
方向に対して２θの角度をもって平面１３１ａが形成さ
れており、平面１３１ａには、２個の光検出器ＰＤ１、
ＰＤ２が取りつけられている。光検出器ＰＤ１、ＰＤ２
は、ファイバーグレーティング１２１の中心から２θの
角度で引いた直線と平面１３１ａの交点１３１ａａに対
して対称に配置されている。

【００１５】光検出器ＰＤ１、ＰＤ２からの信号線はそ
れぞれ演算器１４１に接続されている。演算器１４１は
受信した信号の差算を行うものである。

【００１６】図１（ａ）模式的断面図を参照して本発明
の実施の形態の作用を説明する。光ファイバー１１１の
コア１１１ａを通してファイバーグレーティング１２１
に入射した光ＬＬは、その一部がファイバーグレーティ
ング１２１で反射される。光ＬＬの波長がファイバーグ
レーティング１２１の屈折率変化部の周期に対して所定
の関係にある波長λ_ＬＣであるとき、反射光は最も強
く、その方向は角度２θである。また光ＬＬの波長がλ
_ＬＣよりも長い波長λ_ＬＣ＋αのときは、角度２θより
も大きい角度で反射され、短い波長λ_ＬＣ−αのとき
は、角度２θよりも小さい角度で反射される。また角度
２θよりも大きい角度または小さい角度で反射される光
（波長λ_ＬＣ＋αまたは波長λ_ＬＣ−αの光）は、角度
２θの方向に反射される波長λ_ＬＣの光よりも強度が低
い。前記所定の関係は次の式で示されるような関係であ
る。２ｎ_ｅｆｆΛ／ｃｏｓθ＝λ

【００１７】ここで、ｎ_ｅｆｆはコア１１１ａの実効屈
折率、Λは屈折率変化部の間隔（周期）、λは光ＬＬの
波長である。実効屈折率とは、光ファイバのコア中を光
はジグザグに反射しながら伝搬することから導かれる概
念である。即ち、ジグザグに進む光の進行方向と光ファ
イバの中心軸線との角度をαとすれば、ｎ_ｅｆｆ＝ｎ・
ｃｏｓα の関係がある。即ち光線が光ファイバ軸に沿
って直線的に伝搬したと想定すると、光線の位相速度は
見かけ上大きくなる。

【００１８】上式を使ってθとλ_ＬＣとの関係を表わせ
ば、下記の通りとなる。２ｎ_ｅｆｆΛ／ｃｏｓθ＝λ_ＬＣ２ｎ_ｅｆｆΛ／ｃｏｓ（θ＋Δθ）＝λ_ＬＣ＋Δλ 即ち、グレーティングが角度θだけ傾斜しているときの
反射の中心波長はλ_Ｌ _Ｃであり、角度２θの方向に反射
される。次に中心波長λ_ＬＣから波長が±Δλだけずれ
ると、反射方向は±Δθだけ変化する。

【００１９】このような構成においては、光検出器ＰＤ
１、ＰＤ２の信号の強さの差を演算器１４１で検出し、
両信号の強さが等しくなるように光ＬＬの波長を調節す
ることにより、光ＬＬの波長をλ_ＬＣにロックすること
ができる。ここでは光ＬＬは単波長の光としているが、
これは一つのファイバーグレーティングを取り出して考
えているためである。実際には、後で説明するように、
複数のファイバーグレーティングを直列に連ねるシステ
ムの場合、光ＬＬは多波長の光となる。そのような場合
は、光ＬＬの波長はλ_ＬＣ１、λ_ＬＣ２、λ_ＬＣ３・・
にロックされる。

【００２０】光検出器ＰＤ１、ＰＤ２は、交点１３１ａ
ａに対してできるだけ対称に近く配置するのが好ましい
が、多少ずれていても、その位置で定まる波長λ_ＬＣ’
にロックすることができる。また、光検出器ＰＤ１、Ｐ
Ｄ２からの信号が等しくなるように調節する場合で説明
したが、これに限らずある一定の関係となるように調節
すればよい。両者が等しくなくても、一定の関係であれ
ば、ロックしたい波長をλ_ＬＣまたはλ_ＬＣ’からずれ
た所定の波長に設定することができる。

【００２１】光検出器ＰＤ１、ＰＤ２は、平面１３１ａ
に取りつけるものとして説明したが、光検出器ＰＤ１、
ＰＤ２の受光面の法線がファイバーグレーティング１２
１の中心を通るように、面１３１ａを２つの平面からな
るように構成してもよい。

【００２２】このように本実施の形態によれば、光の波
長の変化は光の反射方向の変化として表れ、ひいては光
検出器ＰＤ１、ＰＤ２での受光量の比率の変化として表
れる。したがって、信号光の強度変化を補償するための
リファレンス光が不要であり、したがってそのための光
分波器、リファレンス光回路が不要となる。

【００２３】図１（ｂ）の模式的断面図を参照して、別
の実施の形態を説明する。この実施の形態では、透明部
材１３１の代わりに透明部材１３２が使われている。透
明部材１３２には、透明部材１３１の平面１３１ａに対
応する面１３２ａが、ファイバーグレーティング１２１
の中心を中心とする半径ｒの円弧状に形成されている。
面１３２ａには、受光面１４２ａが面１３２ａに沿うよ
うに円弧状に形成された光検出器としてのＣＣＤ１４２
が取りつけられている。このように構成すると、ＣＣＤ
からの信号に基いて光ＬＬの波長を調節すれば、（ａ）
の場合と同様に、光ＬＬの波長をロックすることができ
る。

【００２４】図２の線図を参照して、入射する光ＬＬの
波長とファイバーグレーティング１２１で反射される反
射光の光量の関係を説明する。この線図は、屈折率変化
部が傾斜していないファイバーグレーティング（θ＝０
の場合）の反射光の特性を示すものであるが、入射光の
波長と反射光の波長との関係は同様なので、便宜上本図
を用いて説明する。反射光の波長λは、先に説明した
式、２ｎ_ｅｆｆΛ／ｃｏｓθ＝λで定まる。本線図の場
合、ここで使用されたファイバーグレーティングでは、
波長１５４６．２０ｎｍ前後を除く波長の光がほとんど
全て透過し、波長１５４６．２０前後の波長の光がほと
んど全て反射されている。

【００２５】図３のフローチャートを参照して、波長を
ロックする制御システムの一例を説明する。光検出器Ｐ
Ｄ１、ＰＤ２から電線を通してそれぞれ伝送される電気
信号は演算器としての減算器１４１に導かれる。光検出
器ＰＤ１、ＰＤ２から電線を通して伝送される電気信号
は、不図示のゲイン調整器でゲイン調整された上で、参
照信号として減算器１４１に導くようにしてもよい。こ
のように構成すると、光検出器ＰＤ１、ＰＤ２で受光さ
れる光の強さを等しくするだけでなく、一定の関係にす
ることもできる。減算器１４１で減算された結果は、電
線を通して制御装置１４３にフィードバックされる。

【００２６】制御装置１４３では、導かれた信号がゼロ
になるように光源１４４が発信するレーザ光の波長を調
節する。調節する波長は、不図示のゲイン調整器で与え
るゲインＫを定めることにより、所定の波長に設定する
ことができる。

【００２７】図４の模式的断面図を参照して、別の実施
の形態を説明する。この実施の形態で使用するファイバ
ーグレーティングは、いわゆるチャープトＦＢＧ（Chir
ped-FBG）１２２である。チャープトＦＢＧ１２２は、
屈折率変化部の間隔（周期）が、光ファイバーの光軸に
沿って僅かずつ変化しているファイバーグレーティング
である。すなわち（ｂ）の線図に示すように、一群の屈
折率変化部の最初の変化部（図中左端）部分の周期をΛ
１、最後の変化部（図中右端）部分の周期をΛ２とした
とき、左端から右端に向かって周期Λが、直線状に単調
に増加している。またこの実施例では、２θ＝１０度
（θ＝５度）、透明部材１３３の光軸直角方向の厚さｄ
＝１ｍｍとしてある。この例では、光検出器ＰＤを取り
つける面１３３ａは、光軸に平行な平面に作ってある。
この面１３３ａと、図中チャープトＦＢＧ１２２の左端
から、１０度の角度で引いた直線との交点に光検出器Ｐ
Ｄ１、同様にチャープトＦＢＧ１２２の右端から、１０
度の角度で引いた直線との交点に光検出器ＰＤ５を取り
つけ、その２個の光検出器の間に３個の光検出器ＰＤ２
〜ＰＤ４を配置し、都合５個の光検出器を設けてある。

【００２８】このような構成のチャープトＦＢＧ１２２
では、図中左端部分で周期Λ１に対応する波長λ１（＝
２ｎ_ｅｆｆΛ１／ｃｏｓθ）の光が１０度の角度の方向
に反射され、光検出器ＰＤ１に入射する。同様に図中右
端では、周期Λ２に対応する波長λ２（＝２ｎ_ｅｆｆΛ
２／ｃｏｓθ）の光が１０度の角度の方向に反射され、
光検出器ＰＤ５に入射する。

【００２９】したがって、チャ−プトＦＢＧ１２２を用
いれば、１本の光ファイバに設けられた１つのＦＢＧ
で、複数の波長の光をロックすることができる。

【００３０】図５の平面図を参照して光検出器（ＰＤ１
〜ＰＤ５）とチャープトＦＢＧ１２２で反射された光ビ
ームとの関係を説明する。本図は光検出器の受光面方向
から見た平面図である。各光検出器は、１ｍｍ×１ｍｍ
の大きさを有し、受光部の直径は０．８ｍｍである。

【００３１】このような構造のチャープトＦＢＧでは、
ビームの直径は次式で表わされる。ａ（λ）＝２λｄ／（π・ｎ_{ｇｌａｓｓ}・ａ_ｃｏｒｅ・
ｓｉｎθ）ｂ（λ）＝２λｄ／（π・ｎ_{ｇｌａｓｓ}・ａ_ｃｏｒｅ・
ｓｉｎ^２θ）ここで、ａ（λ）：ビーム短径ｂ（λ）：ビーム長径 λ：ビームの波長ｄ：透明部材の厚さ π：円周率ｎ_{ｇｌａｓｓ}：ファイバコアの屈折率ａ_ｃｏｒｅ：ファイバのコア径

【００３２】図６の模式的断面図を参照して、図４、図
５に示したチャープトＦＢＧ１２２の具体例を説明す
る。この実施例では、光ファイバの直径は０．１２６ｍ
ｍ、チャープトＦＢＧ１２２の長さＬは５ｍｍとした。
上式に具体的な数値を代入して本実施例の場合のビーム
径（ビームの強度が１／ｅ^２になるときの直径）を計算
すると、１．３ｍｍ（短径）×７．５ｍｍ（長径）とな
る。受光部の直径は０．８ｍｍであるから、ビーム径は
受光径をカバーして少し余る程度の直径となっている。
長径は受光径と比較すると長いが、ビームの強度はガウ
シアン分布となっており、最高強度の部分が中央部にあ
るので、光検出器でビームの中央部を検出して調節すれ
ば差し支えない。ここでｅは自然対数の底数であり、ｅ
≒２．７１８である。

【００３３】図７の模式図を参照して、本発明のさらに
別の実施の形態を説明する。（ａ）に示す実施の形態で
は、光ファイバ１１１に、透明部材の周期のそれぞれ異
なる複数（図示は３個）のファイバーグレーティング
を、適切な間隔で、直列に配置してある。各ファイバー
グレーティングにそれぞれ透明部材１３４、１３５、１
３６を形成してある。また各透明部材には、図１で説明
したように光検出器が２個ずつ取りつけてある。このよ
うに構成すると、各ファイバーグレーティングの透明部
材の周期に対応した波長λ１、λ２、λ３の光が反射さ
れ、既に説明したような機構により、それぞれの波長に
ロックできる。

【００３４】（ｂ）に示す実施の形態では、光ファイバ
１１１にチャープトＦＢＧ１２２を形成し、その外側に
既に説明したように透明部材１３７を形成する。屈折率
変化部の傾斜角度はθとする。また透明部材１３７内に
は、光ファイバの光軸方向に適切な間隔をおいて光遮蔽
面１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃ・・を設けて、透明部
材１３７を複数のブロックに分割する。光遮蔽面は、２
θの角度で設ける。光遮蔽面１４５ａと１４５ｂとで挟
まれたブロック１３７ａと、遮蔽面１４５ｂと１４５ｃ
とで挟まれたブロック１３７ｂとの間では、光の行き来
がないように構成する。また各ブロック１３７ａ、１３
７ｂ・・の外側面には、既に説明したような態様で光検
出器ＰＤを取りつける。

【００３５】このように構成すると、各ブロックに、対
応するチャープトＦＢＧの屈折率変化部の周期で定まる
波長が、光検出器に受光される。各波長の光は、遮蔽面
で分離されるので、隣の光の影響を受けることなく、そ
れぞれの光量を正確に計測することができる。各ブロッ
クには、２個１対の光検出器を取り付けてもよいし、各
ブロックに１個の光検出器を取りつけて、隣同士２個の
光検出器を１対として、図１の光検出器ＰＤ１、ＰＤ２
のように用いてもよい。

【００３６】（ｂ）の場合、ファイバーグレーティング
は、チャープトＦＢＧとして説明したが、各ブロック毎
に屈折率変化部の周期を一定の周期のものとし、信号光
の進む方向、即ち図中左から右に行くにつれて、各ブロ
ックに対応する周期を広げるようにしてもよい。

【００３７】図８の模式的断面図を参照して、別の実施
の形態を説明する。この実施の形態では、透明部材１３
８の平面１３８ａに、図１の２個の光検出器の代わり
に、３個以上（本図では５個ＰＤ１〜ＰＤ５）の光検出
器を取りつけてある。ファイバーグレーティング１２１
から２θの位置に光検出器ＰＤ３を配置し、その前後に
ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ４、ＰＤ５が配置されている。フ
ァイバーグレーティング１２１は、比較的短い部分に形
成されており、光検出器ＰＤ１〜ＰＤ５の配置の広がり
からみれば、点光源とみることができる。

【００３８】このような構成において、光ファイバ１１
１の信号光ＬＬの波長λがλ_ＬＣであるときは、（ｃ）
に示すように光検出器ＰＤ３の受光光の強度Ｖ３（検出
器の出力で表現）が一番大きく、ＰＤ２の受光光の強度
Ｖ２とＰＤ４の受光光の強度Ｖ４がそれに次ぎ、ＰＤ１
の受光光の強度Ｖ１とＰＤ５の受光光の強度Ｖ５が一番
小さくなる。これらの強度は、Ｖ３を中心としてほぼ対
称に分布している。

【００３９】光ファイバ１１１の信号光ＬＬの波長λが
λ_ＬＣより短い波長λ１であるときは、（ｂ）に示すよ
うに、最高強度を受光する光検出器は光検出器ＰＤ３よ
り図中左にずれる。例えば、光検出器ＰＤ１の受光光の
強度Ｖ１が一番大きく、以下光検出器ＰＤ２からＰＤ５
まで順番に小さくなる。

【００４０】光ファイバ１１１の信号光ＬＬの波長λが
λ_ＬＣより長い波長λ２であるときは、（ｄ）に示すよ
うに、（ｂ）の場合の逆になる。即ち、最高強度を受光
する光検出器は光検出器ＰＤ３より図中右にずれて、例
えば、光検出器ＰＤ５の受光光の強度Ｖ５が一番大き
く、以下光検出器ＰＤ４からＰＤ１まで順番に小さくな
る。

【００４１】このように３個以上の光検出器の出力を検
出し、中央の光検出器の出力が最大になるように調節す
れば、信号光を所定の波長にロックすることができる。

【００４２】このとき光検出器の出力に重みａ１、ａ
２、ａ３、ａ４、ａ５を付けてもよい。即ち、Ｐ１＝ａ
１・Ｖ１＋ａ２・Ｖ２＋ａ３・Ｖ３＋ａ４・Ｖ４＋ａ５
・Ｖ５とする。このときａ１からａ５まで単調増加また
は単調減少の値とする。例えば、ａ１＝５、ａ２＝１
０、ａ３＝１５、ａ４＝２０、ａ５＝２５のようにす
る。このようにすれば、Ｐ１の大小で波長λがλ_ＬＣよ
り長いか短いかを判定できる。さらにＰ２＝（ａ１・Ｖ
１＋ａ２・Ｖ２＋ａ３・Ｖ３＋ａ４・Ｖ４＋ａ５・Ｖ
５）／（Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ４＋Ｖ５）とすれば、光
ＬＬの強度が何らかの理由で変化したとしても、Ｐ２の
値には影響を与えないので、Ｐ２の大小で正確に波長の
変化を検出することができる。

【００４３】図９の模式図を参照して、光検出器の例を
説明する。（ａ）は正方形の光検出器を２個並べた平面
図である。以上の実施の形態では、このような光検出器
（３個以上であっても同様）を用いるものとして説明し
た。（ｂ）は、長方形の光検出器を対角線で区切って２
個の光検出器とした組合せ光検出器の平面図である。こ
のような光検出器では、２個の光検出器の受光面が、組
合せ光検出器の長手方向に沿って小から大（又は小から
大）に徐々に変化するような構成であるので、ビーム位
置の変化が連続的に検出され都合がよい。

【００４４】図１０のフローチャートを参照して、以上
説明した波長ロッカーを用いた光通信システムを説明す
る。本実施の形態の光通信システムは、（ａ）に示すよ
うに、複数のレーザーモジュールＬＭ１５１〜１５３、
それらからの光を導く複数の光ファイバを連結して光フ
ァイバ１１１に統合する合波器１６１、光ファイバ１１
１から参照光用の光ファイバ１１２を分岐する分波器１
６２、光ファイバ１１１を、利用端末側で複数光ファイ
バに分岐する分波器１６３、分岐された複数の光ファイ
バに接続された複数の光電変換器（Ｏ／Ｅ）１５６〜１
５８を含んで構成されている。各光電変換器では光信号
が電気信号に変換され、その電気信号は、例えばパソコ
ン等の各端末機器で利用される。

【００４５】光ファイバ１１２には複数のファイバーグ
レーティング１６６が形成されており、各ファイバーグ
レーティングからは対応するレーザーモジュールＬＭに
演算器（差算器）からの信号がフィードバックされる。
このようにして、各レーザーモジュールＬＭからの光の
波長は所望の値に調節され、すなわちロックされる。な
お本図では、波長ロッカーの構成部品である透明部材、
光検出器、演算器は図示を省略し、ファイバーグレーテ
ィング１６６として図示してある。

【００４６】（ｂ）を参照して、別の実施の形態の光通
信システムを説明する。（ａ）と異なるのは、分波器１
６２及び参照光用の光ファイバ１１２が備えられていな
い点である。ここでは（ａ）と共通のレーザーモジュー
ル、光電変換器は図示を省略してある。ファイバーグレ
ーティング１６７は、信号光用の光ファイバ１１１に直
接形成されている。傾斜ファイバーグレーティングで
は、反射して外部に取り出される光は僅かであるので、
このように信号光用の光ファイバに形成することもでき
る。

【００４７】なおファイバーグレーティングを製造する
には、光ファイバのコア１１１ａの材料として、例えば
紫外線を照射すると屈折率が変化する材料、例えばＧｅ
を含有するものを用いる。特にＧｅＯ_２を含む材料
は、紫外線を照射すると露光した部分の屈折率が露光し
なかった部分に比較して高くなる。

【００４８】その光ファイバに、位相マスク法により回
折パターンを転写する。位相マスク法とは、屈折率変化
の周期に合わせたスロットを有するマスクを通して光フ
ァイバに、側面から光を照射する方法である。

【００４９】このとき、スロットの周期を短から長にし
た位相マスクを用いることにより、屈折率変化の周期を
徐々に変化、例えば増大させることができる。

【００５０】さらに位相マスクのスロットを長手方向に
対して直角ではなく、直角から傾斜させておけば、屈折
率変化部がファイバ１１１の光軸（コア１１１ａの中心
軸線）に対して直角ではなく、直角から傾斜して設けら
れたものを得ることができる。傾斜角度を大きくすると
偏波分散損失ＰＤＬ（Polarization Dispersion Loss）
が大きくなるので、反射と偏波分散損失を考えて、ＦＢ
Ｇの角度は決定する。

【００５１】以上説明したように、本発明の実施の形態
による波長ロッカーによれば、ファイバーグレーティン
グを１本の光ファイバに直列に形成することができ、ま
た信号光用の光ファイバに形成することもでき、構造が
単純で製造も容易でコストも低減することができる。ま
たこのような波長ロッカーを用いた本発明の実施の形態
の光通信システムによれば、構造が単純で製造も容易で
コスト低減も可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光ファ
イバの光軸に対して屈折率変化部が傾斜して設けられて
いるファイバグレーティングと、ファイバグレーティン
グのクラッドの外側に形成された透明部材とを備えるの
で、コアを伝わる信号光の一部を反射させ外部に取り出
すことができる。また透明部材の外側に、光軸に沿う方
向に並べて設けられた２以上の光検出器を備えるので、
外部に取り出された光の光量を検出することができる。
このようにして、単純な構成で波長をロックすることの
できる、ファイバグレーティングを用いた波長ロッカー
及び光通信システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である波長ロッカー用ファ
イバーグレーティング部分を示す模式的断面図である。

【図２】ファイバグレーティングにおける波長と反射光
の強さの関係を示す線図である。

【図３】本発明の実施の形態である波長ロッカーの原理
を説明するフローチャートである。

【図４】本発明の別の実施の形態である波長ロッカー用
ファイバーグレーティング部分を示す模式的断面図であ
る。

【図５】図４のファイバーグレーティングの反射光を受
光する光検出器を受光面方向から見た平面図である。

【図６】図４のファイバーグレーティングをさらに詳細
に説明する模式的断面図である。

【図７】本発明のさらに別の実施の形態である波長ロッ
カー用ファイバーグレーティング部分を示す模式的断面
図である。

【図８】本発明のさらに別の実施の形態である波長ロッ
カー用ファイバーグレーティング部分を示す模式的断面
図である。

【図９】本発明の実施の形態に用いる光検出器の例を説
明する平面図である。

【図１０】本発明の実施の形態である光通信システムの
フローチャートである。

【図１１】従来の波長ロッカーと従来の光通信システム
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１１１光ファイバー１１１ａコア１１１ｂクラッド１２１ファイバーグレーティング１２２チャープトファイバーグレーティング１３０補強用透明部材１３１〜１３８透明部材１４１演算器１４２ＣＣＤ１４３制御装置１４４光源１４５ａ〜１４５ｃ遮蔽面１５１〜１５３レーザーモジュール１５６〜１５８光電変換器１６１合波器１６２、１６３分波器１６６、１６７ファイバーグレーティングＰＤ１〜ＰＤ５光検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 10/14 (72)発明者市岡雅之東京都千代田区六番町６番地28 住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者小栗均東京都千代田区六番町６番地28 住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者久保寺憲一東京都千代田区六番町６番地28 住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者原徳隆東京都千代田区六番町６番地28 住友大阪セメント株式会社内Ｆターム(参考） 2H050 AB05X AC82 AC84 AD00 5F072 HH05 KK07 KK30 YY15 5F073 BA01 EA03 FA01 GA02 GA12 5K002 AA01 BA02 CA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の屈折率を有するコアと前記コアの
屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドで構成される
光ファイバに、前記光ファイバの光軸に対して屈折率変
化部が傾斜して設けられているファイバグレーティング
と；前記ファイバグレーティングの前記コアの外側に形
成された透明部材と；前記透明部材の外側に、前記光軸
に沿う方向に並べて設けられた２以上の光検出器とを備
える；波長ロッカー。
【請求項２】前記２以上の光検出器の出力を比較し
て、前記ファイバグレーティングで反射される光の波長
を制御するコントローラを備える、請求項１に記載の波
長ロッカー。
【請求項３】前記ファイバグレーティングを、前記光
ファイバの光軸方向に直列に複数備え、前記複数のファ
イバグレーティングの反射光波長が互いに異なる、請求
項１または請求項２に記載の波長ロッカー。
【請求項４】請求項３に記載の波長ロッカーと；複数
のレーザモジュールと；前記複数のレーザモジュールか
らの信号光を束ねる光合波器とを備え；前記複数のファ
イバグレーティングは、前記光合波器の出力側の光ファ
イバに形成されている；光通信システム。