JP2013152309A - 長周期ファイバグレーティングの加工方法および長周期ファイバグレーティング - Google Patents

Abstract

【課題】どのような光ファイバであっても光ファイバの軸方向の周期的な光ファイバ径の変化量を精度よく制御して効率的に加工できる長周期ファイバグレーティングの加工方法および特性のばらつきが少ない長周期ファイバグレーティングを提供する。
【解決手段】光ファイバ１を２箇所で固定し、２箇所の固定間に位置する光ファイバ１に対して、長手方向に沿って加熱源１５を移動させながら加熱すると共に、所定距離だけ引張る引張り動作および／または所定距離だけ圧縮する圧縮動作を断続的に繰り返し、光ファイバ１の外径の変化箇所を光ファイバ１の長手方向に周期的に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバの軸方向に周期的な構造変化を与えることによって伝搬光に対して損失波長特性を持たせた長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ：Long-Period Fiber Grating）を作製する長周期ファイバグレーティングの加工方法および長周期ファイバ
グレーティングに関する。

長周期ファイバグレーティング（以下、単に「ＬＰＦＧ」とも称す）は、光ファイバを同一方向に伝搬するコアモードとクラッドモードとの周期的結合によって、特定波長に損失特性を持たせた光ファイバデバイスである。この損失特性を利用して、光増幅器用の利得平坦のためや、エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の自然放出光を抑圧するために、また各種光センサなどにも使われている。

図７は、ＬＰＦＧの形成対象である光ファイバの断面構造図である。光ファイバ１は、石英ガラスを素材とするクラッド部（クラッド）３と、その中央部にあり、ドーパント添加によって屈折率を高めたコア部（コア）２とからなる。ＬＰＦＧの形成対象となる光ファイバ１はシングルモード光ファイバであり、通常、コア部２の外径は８〜１０μｍ程度、クラッド部３の外径は１２５μｍである。光ファイバ１は、通常状態では表面を心線被覆５で保護してある。心線被覆５を施した光ファイバ１を光ファイバ心線６と呼ぶ。

ＬＰＦＧの製作には、光ファイバの軸方向に周期的な構造変化を加える必要があり、その周期は、０.１ｍｍから１ｍｍぐらいまでである。
最初に開発されたＬＰＦＧの製法は、光ファイバに紫外レーザを、ある一定の間隔（距離）で光ファイバの軸方向（長手方向）に沿って照射することによって、Ｇｅなどの感光性を有するドーパントを添加したコアの屈折率を周期的に変化させる加工方法である。この方法については、たとえば特許文献１に記載されている。

また、光ファイバに一定の張力を加え続けた状態で、この光ファイバを気体放電によって局所的に加熱し、この加熱部において光ファイバを延伸させて光ファイバの光ファイバ径（外径とも言う）を縮小させることを繰り返すことにより、光ファイバの軸方向（長手方向）に沿って光ファイバの外径が周期的に縮小されたＬＦＢＧを加工する方法が、たとえば特許文献２に記載されている。

特開平１０−１７０７３６号公報 特開平１０−１４２４１２号公報

特許文献１に記載の紫外レーザ照射によるＬＦＢＧの加工方法は、光ファイバのコアに感光性が必要なことから、加工対象となる光ファイバに制約がある。
また、特許文献２に記載の気体放電による光ファイバの加熱は、放電ムラが生じ易く、加熱温度を一定に制御することが困難である。そのため、光ファイバの各加熱箇所における加熱温度及びＬＦＢＧの製造ロット毎での加熱温度が異なっており、この加熱温度の違いに起因して光ファイバの粘度も異なってしまう。このような粘度が異なる光ファイバを
一定の張力で引張ったとしても、伸びの程度が異なってしまうので、光ファイバの光ファイバ径の縮小の程度もばらついてしまう。従って、この気体放電を利用したＬＰＦＧの加工方法は、再現性が悪く、ＬＰＦＧの特性がばらついてしまうという問題がある。

本発明の目的は、どのような光ファイバであっても、光ファイバの軸方向の周期的な光ファイバ径の変化量を精度よく制御して加工できる長周期ファイバグレーティングの加工方法およびそれを用いて製作した長周期ファイバグレーティングを提供することにある。

本発明の第１の態様は、光ファイバを加工して、長周期ファイバグレーティングを作製する長周期ファイバグレーティングの加工方法において、前記光ファイバを２箇所で固定し、前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバの長手方向に沿って加熱源を移動させながら、当該光ファイバを加熱すると共に、前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバに対して、当該光ファイバを所定距離だけ引張る引張り動作および／または当該光ファイバを所定距離だけ圧縮する圧縮動作を断続的に繰り返し、前記光ファイバの光ファイバ径の変化箇所が前記光ファイバの長手方向に周期的に形成されたグレーティング部を加工することを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法である。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法において、前記光ファイバを前記２箇所で固定し、前記２箇所の間に位置する前記光ファイバを前記加熱源で加熱し当該光ファイバを変形させて、前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバ内に発生したせん断応力を緩和させる予備加熱域を形成した後、前記予備加熱域から離れた箇所であって、前記２箇所の間に位置する前記光ファイバに前記グレーティング部を形成することを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法である。

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法において、前記グレーティング部を形成してから、前記予備加熱域を除去することを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法である。

本発明の第４の態様は、第２または第３の態様に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法において、前記予備加熱域の形成では、前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバに対して前記加熱源を移動させながら前記光ファイバを加熱して、前記予備加熱域の長さを拡大するようにしたことを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法である。

本発明の第５の態様は、第１〜第４のいずれかの態様に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法において、前記グレーティング部の加工では、前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバの長手方向に沿って前記加熱源を一定速度で移動させると共に、ステッピングモータを用いて前記引張り動作および／または前記圧縮動作を行うことを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法である。

本発明の第６の態様は、第１〜第５のいずれかの態様に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法で加工された長周期ファイバグレーティングであって、前記グレーティング部には、前記光ファイバの非加工部分の光ファイバ径に比べて大きな光ファイバ径を持つ太径箇所が、前記光ファイバの長手方向に周期的に形成されていることを特徴とする長周期ファイバグレーティングである。

本発明の第７の態様は、第１〜第５のいずれかの態様に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法で加工された長周期ファイバグレーティングであって、前記グレーティ
ング部には、前記光ファイバの非加工部分の光ファイバ径に比べて小さな光ファイバ径を持つ細径箇所が、前記光ファイバの長手方向に周期的に形成されていることを特徴とする長周期ファイバグレーティングである。

本発明の第８の態様は、第１〜第５のいずれかの態様に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法で加工された長周期ファイバグレーティングであって、前記グレーティング部には、前記光ファイバの非加工部分の光ファイバ径に比べて大きな光ファイバ径を持つ太径箇所と小さな光ファイバ径を持つ細径箇所とが交互に、前記光ファイバの長手方向に周期的に形成されていることを特徴とする長周期ファイバグレーティングである。

本発明の第９の態様は、第６〜第８のいずれかの態様に記載の長周期ファイバグレーティングの前記グレーティング部が、コネクタフェルールに内蔵されていることを特徴とする長周期ファイバグレーティングである。

本発明によれば、どのような光ファイバであっても、光ファイバの軸方向の周期的な光ファイバ径の変化量を精度よく制御して加工することができる。

本発明の第１の実施形態に係る長周期ファイバグレーティングの加工方法の各工程を示す工程図である。 本発明の第１の実施形態に係る長周期ファイバグレーティングの加工方法における光ファイバ加工部形状を示すもので、（ａ）は予備加熱後の状態の模式図、（ｂ）はグレーティング加工後の状態の模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る長周期ファイバグレーティングの加工方法における移動Ｖ溝台および放電電極の移動動作を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係る長周期ファイバグレーティングの加工方法によって作製された長周期ファイバグレーティングが、コネクタフェルール内に設置された状態を示す構造断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る長周期ファイバグレーティングの加工方法によって作製された長周期ファイバグレーティングの形状を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る長周期ファイバグレーティングの加工方法によって作製された長周期ファイバグレーティングの形状を示す模式図である。 長周期ファイバグレーティングの加工対象である光ファイバの断面構造図である。

以下に、本発明の長周期ファイバグレーティング（ＬＰＦＧ）の加工方法および長周期ファイバグレーティングの実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る長周期ファイバグレーティングの加工方法および長周期ファイバグレーティングを説明する。
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態に係る長周期ファイバグレーティングの加工方法の各工程を示すものであり、光ファイバ加工装置を用いた加工を光ファイバ加工部の上方から眺めた平面図となっている。

図１（ａ）は、光ファイバ１の端部を固定するためのＶ溝部品を示している。Ｖ溝部品１０の両端部には、光ファイバ１を載せるＶ溝１１を有する、光ファイバ固定部としてのＶ溝部１２がある。Ｖ溝部１２、１２間には、光ファイバ１の加熱作業を行うための間隙部（空隙部）１３がある。このような構造のＶ溝部品１０は、市販の光ファイバ融着接続
機に使用されている、中央に空隙を有する精密一体加工のＶ溝部品と同等のものである。Ｖ溝部品１０両端のＶ溝１１、１１は相互に位置ずれがないように精密に加工してあり、両側のＶ溝１１、１１にそれぞれ光ファイバを載せて固定したときに、対向する２本の光ファイバの軸が合うようになっている。

なお、最近の融着接続機には、多心テープ心線（複数の光ファイバ心線を一列に並べて被覆した構造）も接続できるように多条のＶ溝を形成したＶ溝部品があるが、このような多条のＶ溝部品を用いてもよい。その場合、多心テープ心線の複数の光ファイバについて一括にＬＰＦＧを形成できることになる。

まず、光ファイバ心線６の端部の心線被覆５を除去して裸の状態とし、心線被覆５が除去された光ファイバ１の端部の２箇所を、図１（ｂ）に示すように、間隙部１３をまたいでＶ溝部品１０両側のＶ溝１１に設置する。なお、光ファイバ心線６の部分も動かないように支持台上に固定されるが、図示省略している。

次に、図１（ｃ）に示すように、光ファイバ１が、両側のＶ溝１１，１１にきちんと収まるように固定手段であるＶ溝押え１４−１，１４−２で支持固定する。また光ファイバ１の先端側は、移動Ｖ溝台１７のＶ溝１８に収まるようにＶ溝押え１４−３で固定する。Ｖ溝押え１４−１とＶ溝押え１４−３は、光ファイバ１がＶ溝１１，１８で滑ることのないように確実に固定する。一方、Ｖ溝押え１４−２は、光ファイバ１がＶ溝１１中を軸ずれなしに滑ることができるような固定構造である。

次に、図１（ｄ）に示すように、Ｖ溝１１，１１間の光ファイバ１を放電加熱によって溶融させる。これを、後のＬＰＦＧ形成のための本加熱工程と区別して、予備加熱工程と称する。放電加熱は、間隙部１３に、例えば１対の放電電極（加熱源）１５，１５を配置して行う。放電電極１５，１５間には放電プラズマ領域１６が形成され、放電プラズマ領域１６内に位置する光ファイバ１が加熱される。放電電極１５，１５には、市販の融着接続機と同等の放電回路（図示せず）が接続される。この放電回路は、放電電極１５に印加する印加電流の制御及び放電電極１５の移動の制御をする制御部（制御手段）を有する。

もし光ファイバ心線６から除去した心線被覆５等のゴミがＶ溝１１やＶ溝押え１４−１，１４−２に付着していると、光ファイバ１両側のＶ溝部１２、１２間で光ファイバ１が軸ずれ・角度ずれした状態で把持され、光ファイバ１内にはせん断応力が発生している（また、Ｖ溝部１２のＶ溝１１自体の精度、Ｖ溝押え１４−１，１４−２の不完全性によっても軸ずれ・角度ずれが生じている場合もある）。このため、せん断応力が発生している光ファイバ１を予備加熱して溶融（軟化）させると（予備加熱工程）、光ファイバ１の予備加熱された部分である予備加熱域（加熱溶融域）Ａは、光ファイバ１内に発生しているせん断応力を緩和するように変形する。予備加熱工程により、十分に加熱して光ファイバ１を溶融させて変形させ、光ファイバ１に発生しているせん断応力を緩和させた後は、放電を止める、もしくは、放電を止めないで、後述するように予備加熱域Ａから離れた光ファイバ１の基部側の箇所に放電電極１５，１５を移動させる。

この予備加熱域Ａでの光ファイバ１の変形を、図２の光ファイバ加工部形状の模式図を用いて更に説明する。図２は、光ファイバ両側のＶ溝部１２、１２での把持に軸ずれがあった場合（固定部間に位置する光ファイバ内にせん断応力が発生している場合）を想定して、模式的に示したものである。図２（ａ）は、上記の予備加熱工程を実施した後の状態を示す。光ファイバ１先端側の加熱箇所である予備加熱域Ａには変形（曲り部）が生じている。放電加熱によって予備加熱域Ａが溶融した結果、その部分に軸ずれ分の変形が生じ、軸ずれした状態で把持されていた光ファイバ１内のせん断応力が緩和される。このため、予備加熱工程が終了すれば、Ｖ溝部１２、１２間の光ファイバ１は、全体にわたってせ
ん断応力が緩和される。この応力緩和によって、予備加熱域Ａよりも光ファイバ基部側（図２では右側）の光ファイバ１は真直でせん断応力がない状態となる。

次に、図１（ｅ）に示すように、放電電極１５を右側（光ファイバ１の基部側）にずらしてＬＰＦＧを形成するための本加熱の放電加熱を行う（本加熱工程）。この本加熱の放電では、予備加熱域Ａが再度溶融しないように、予備加熱域Ａから離れた光ファイバ１の基部側の箇所で放電を開始するとともに、放電電極１５（電極ＯＮの状態）を光ファイバ１の基部方向（図１（ｅ）では右方向で、予備加熱域Ａから離れる方向）に一定速度で移動させる。また放電開始から光ファイバ１が溶融するまでの待ち時間の後、この放電電極１５の移動とともに、移動Ｖ溝台１７を放電電極１５とは逆方向（図１（ｅ）で左方向）に断続的に、すなわち光ファイバ１の光ファイバ径を周期的に変化させたい所定の位置に放電電極１５が来た時にだけ、所定距離（特定長）Δｘを移動させことにより、光ファイバ１を断続的に引き伸ばす（引張り動作）。移動Ｖ溝台１７の駆動には、たとえばステッピングモータ（パルスモータとも呼ばれる）を適用することができる。すなわち、ステッピングモータ（図示せず）にパルスが加えられた瞬間だけ、移動Ｖ溝台１７を所定距離（特定長）Δｘだけ動かして光ファイバ１を引き伸ばす。

図３は、移動Ｖ溝台１７及び放電電極１５の動作を説明する説明図である。一定の時間間隔ｔ_ｓごとにステッピングモータにパルスが与えられ、短い時間Δｔ（ｔ_ｓ＞Δｔ）の間に、Δｘだけ移動Ｖ溝台１７が移動する。なお、図３において、横軸の時間は、グレーティング加工における移動Ｖ溝台１７の最初の移動開始の時刻から計った時間であり、縦軸の移動Ｖ溝台１７及び放電電極１５の移動距離は、移動Ｖ溝台１７の最初の移動開始の時刻における移動Ｖ溝台１７と放電電極１５のそれぞれの位置から計った移動距離である。
光ファイバ１の放電加熱部は溶融しているため、移動Ｖ溝台１７の上記断続的な引張り動作により局所的に光ファイバ１の光ファイバ径が細くなり、次のステッピングモータへのパルス送りでは、放電電極１５の移動によって放電加熱部は移動しているため（図１（ｅ）では図面の右方向に移動）、前回の引張り動作により局所的に光ファイバ１の光ファイバ径が細くなった箇所から所定距離離れた箇所が細くなることになる。したがって、放電電極１５の移動速度とステッピングモータに与えるパルスの周期を適正に設定することにより、光ファイバ１の長手方向に任意の間隔（図２（ｂ）に示す隣接する細径箇所１ｓの間隔ｐ）で周期的に光ファイバ１の細径化加工が可能になる。

図２（ｂ）は、２回目の本加熱の放電加熱を実施した後のグレーティング加工域（グレーティング部）Ｂの形状を示す。１回目の加熱箇所である予備加熱域Ａは、Ｖ溝部１２、１２間の光ファイバ１の軸ずれなどでファイバ固定状態が悪い場合には、光ファイバ１の変形（曲がり）が大きくなり、また光を通した場合には損失を生じることになるが、光ファイバ１のせん断応力が解消される結果、予備加熱域Ａを除いた他の部分は真直に保たれることになる。

グレーティング加工では、光ファイバ１にせん断応力が働いていない状態で放電加熱させ、溶融するまで静止状態にしておいてから、加熱箇所を移動して適切量だけ断続的に引張るため、グレーティング加工域Ｂは、図２（ｂ）に示すように、光ファイバ１の軸は真っ直ぐで、クラッド部３の外径およびコア部２の径が波打つ変形が生じる。クラッド部３の外形変形に関しては従来の逐次加熱による加工方法と同等であるが、本実施形態では、光ファイバ１の光ファイバ径（クラッド部３及びコア部２の径）の変化の程度・度合いを大きく、そして光ファイバ径が変化した各箇所の変形量を均等にすることができる。
加熱温度を各加熱箇所において同じとなるように正確に制御すること、すなわち、加熱箇所のガラスの粘度を各加熱箇所において同じになるように正確に制御することは難しく、加熱ムラなどのために加熱箇所の温度が異なってしまい、ガラスの粘度も異なっていた
。そのため、従来の方法では、常時、一定の引張力を軸方向に作用させているため、ガラスの粘度が小さいところでは伸びが大きく、粘度が大きいところでは伸びが小さくなってしまい、各加熱箇所における光ファイバ径の変形の度合いを均等にすることができず、また隣接する光ファイバ径の変化箇所の間隔を一定にすることができなかった。
本実施形態では、ステップモータを用いて断続的に所定距離だけ加熱箇所が伸びるように引張るので、加熱ムラ(ガラス粘度のムラ)に依存することなく、ガラスの伸び量は一定となるので各加熱箇所における光ファイバ径の変形の度合いを均等にできる。更に放電電極１５を光ファイバ１に沿って一定速度で移動させているので、容易に隣接する光ファイバ径の変化箇所の間隔を一定にすることができる。また、光損失フィルタとしての効率を容易に調整できるとともに、光ファイバ径の変形の度合いを大きくして短い長さでの高効率化も可能であるという利点がある。また光ファイバ１を溶融させ、単純な動作で細径化加工するため、従来法と比べて、加工時間の大幅な短縮が可能であり、量産化が図れる方法である。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態のグレーティング加工域Ｂには、断続的な引張り動作によって形成される光ファイバ１のクラッド部３の外径が小さな細径箇所１ｓが間隔ｐで周期的に形成される。また、グレーティング加工域Ｂと予備加熱域Ａとは距離Ｌだけ隔たっている。通常、細径箇所１ｓが多くなるほど、ＬＰＦＧの損失特性が向上するため、細径箇所１ｓの数は通常１０個以上を必要とする。なお、図２では複数の細径箇所１ｓの一部のみを示した。

放電電極１５の移動速度をＶ_ｄとすれば、隣接する細径箇所１ｓ間の間隔ｐは次式で計算できる。
ｐ＝Ｖ_ｄ・ｔ_ｓ＋Δｘ ……（１）
また、ＬＰＦＧの損失特性は、一般に光ファイバ１の細径化の程度が大きくなると共に向上するため（外径の変化量が大きくなるほど、特定波長の損失も大きくなる)、その適
正化も重要である。本実施形態では、クラッド部３の外径の変調の大きさは、おおむね、（Δｘ／（Ｖ_ｄ・ｔ_ｓ））に比例すると考えられ、この比例関係と式（１）とを併せて考慮することで、適正な特性を得るための加工条件を容易に求めることができる。

図１（ｆ）中のＣの位置、すなわち予備加熱域Ａ側に位置するグレーティング加工域Ｂ（図２（ｂ）のグレーティング加工域Ｂにおいて一番左側に位置する光ファイバ変形部分）と予備加熱域Ａの中間位置で光ファイバ１をカットすれば、曲がりのある予備加熱域Ａが除去されて真直部分のみになるので、容易に、コネクタフェルール内の光ファイバ案内孔にグレーティング加工域（グレーティング部）Ｂを挿入できる。また、光ファイバ１の真直性は保たれるので、光を伝搬させたときの、グレーティング部での損失増加を低く抑制できる。このグレーティング部は、コネクタフェルール内に収容すれば、外力による曲がりを防止できて光ファイバ１の真直性を常に保てるので、時間的な挿入損失の変動も防止できる。

図４は、コネクタフェルールに取り付けた場合の断面構造図である。この実施形態のコネクタフェルール２３は、光ファイバ１の上記細径箇所１ｓが周期的に形成されたグレーティング加工域Ｂが挿入される光ファイバ案内孔２５が形成されたフェルール２１と、光ファイバ心線６を収容するファイバ挿入孔２４を有する保持部２２とからなる。２６はフェルール端面である。フェルール２１では、光ファイバ案内孔２５は長さが１０ｍｍ程度が普通なので、標準的光コネクタに収容する場合には、グレーティング加工域Ｂを光ファイバ案内孔２５よりも短くしなくてはならない。ただし、コネクタフェルールとコネクタハウジングを工夫すれば、グレーティング加工域Ｂが長い場合にも対処することができる。また、光ファイバ基部側（図１で右側）のＶ溝部１２で、心線被覆５の端を固定するようにして、グレーティング加工域Ｂを心線被覆５の端に近接させることにより、フェルー
ル２１の光ファイバ案内孔２５にグレーティング加工域Ｂを収容しやすくすることも有効である。この場合、心線被覆５は薄くて硬いことが好ましい。また、光ファイバ先端側のＶ溝部１２では裸の光ファイバ１を固定するので、両Ｖ溝部１２，１２での光ファイバ１の軸が相対的にずれないよう、双方のＶ溝部１２にあらかじめ、心線被覆５の寸法を考慮した段差を与えておくことが必要である。

なお、従来の加工法では、グレーティング加工域の曲がりの抑制自体が不十分なため、短いグレーティング加工域で所定の光学特性が得られたとしても、コネクタフェルールへの装着は困難であったが、本実施形態のグレーティング加工域Ｂは曲がりがなく、コネクタフェルールへの装着が可能であり、接続替えができることから汎用性が高い。

また、図１（ｆ）中のＣでカットする際に、直角端面となるようにカットして、同種の光ファイバと融着接続してもよい。その場合、融着接続部とグレーティング加工域Ｂの保護を、一般的な融着接続部補強用の熱収縮スリーブで一括して行うことができる。

なお、上記の第１の実施形態では光ファイバの端部にＬＰＦＧ加工を行ったが、光ファイバ心線６の中間部の心線被覆５を除去し、露出した光ファイバ１部分にＬＰＦＧ加工をすることもできる。その場合、初期に光ファイバ１の軸ずれがあった場合には予備加熱部での曲げ損失が問題になる（予備加熱部も利用するため）ので、予備加熱時の加熱温度を下げる。つまり、ガラス製の光ファイバ１が溶融し始める（軟化し始める）温度近くまで下げて粘度を小さくしておき、予備加熱部において光ファイバ１が徐々に曲るようにする（曲げ半径を低減する）。更に、予備加熱中でも放電電極１５を移動させて、予備加熱によって変形する光ファイバ１の長さ（変形範囲）も長くすることにより、変形による曲り部の曲げ半径を低減することが有効である。また、予備加熱とグレーティング加工加熱を分離せずに、放電自体は連続させつつ予備加熱時は放電電流を小さくし、放電電流を途中から大きくしてグレーティング加工加熱とすることも有用である。ＬＰＦＧをコネクタフェルールへ取り付けない場合には、光ファイバ加工部の曲がりは損失だけが問題なので、かなり許容されるためである。

（他の実施形態）
また、上記第１の実施形態では、ＬＰＦＧ加工時に断続的に光ファイバを伸ばす引張り動作を繰り返したが、ＬＰＦＧの形成はこれに限らない。たとえば、第２の実施形態として、逆に光ファイバを圧縮方向に押し込む圧縮動作を断続的に繰り返すこと（図１の装置においては、ステッピングモータで移動Ｖ溝台１７を右手方向に断続的に所定距離だけ移動する動作）、あるいは第３の実施形態として、光ファイバを所定距離だけ伸ばす引張り動作と光ファイバを所定距離だけ押し込む圧縮動作とを交互に繰り返すこと（図１の装置においては、ステッピングモータで移動Ｖ溝台１７を断続的に左右に所定距離だけ往復移動する動作）により、グレーティング部を形成することが可能である。これらの方法であっても、上記第１の実施形態と同様に、加熱ムラ(ガラス粘度のムラ)に依存することなく、ガラスの縮み量または伸び量を一定に制御できるので、各加熱箇所における光ファイバ径の変形の度合いを均等にできる。更に放電電極１５を光ファイバ１に沿って一定速度で移動させているので、容易に隣接する光ファイバ径の変化箇所の間隔を一定にすることができる。

図５は、第２の実施形態の場合のグレーティング部の形状であり、光ファイバの非加工部分の外径に比べて大きな外径を持つ太径箇所１ｍが間隔ｐで周期的に形成されている。また、図６は第３の実施形態の場合のグレーティング部の形状であり、光ファイバの非加工部分の外径に比べて小さな外径を持つ細径箇所１ｓと大きな外径を持つ太径箇所１ｍとが交互に形成され、隣接する細径箇所１ｓ間および隣接する太径箇所１ｍ間は間隔ｐで周期的に形成されている。

第２の実施形態の場合には、グレーティング部の太径箇所１ｍ間の間隔ｐは、
ｐ＝Ｖ_ｄ・ｔ_ｓ−Δｘ ……（２）
第３の実施形態の場合には、
ｐ＝Ｖ_ｄ・ｔ_ｓ ……（３）
となる。ただし、第３の実施形態の場合では、ｔ_ｓの値は、引張りと圧縮の往復時間になる。

第２の実施形態および第３の実施形態の場合、グレーティング加工部に太径箇所１ｍが存在するので、グレーティング加工部の最大外径が加工前の光ファイバの外径よりも大きくなってしまうので、コネクタフェルールへ収納しようとする場合には第１の実施形態の場合よりも不利ではあるが、コネクタフェルールの光ファイバ案内孔を大きく加工するか、あるいは加工する光ファイバのクラッド外径を予め小さくしておくことによって対処可能である。往復運動をさせる第３の実施形態の方法では、引張り動作だけのグレーティング部の加工方法（第１の実施形態の場合）や圧縮動作だけのグレーティング部の加工方法（第２の実施形態の場合）よりも、動作が単純なので装置構成が簡素になる利点がある。

なお、上記実施形態では、ＬＰＦＧ形成のための本加熱工程（グレーティング加工工程）の前に予備加熱工程を実施したが、予備加熱工程は、光ファイバの軸ずれなどが生じてグレーティング加工域の曲がりが問題となるような場合に実施した方が好ましい工程であり、予備加熱工程は省略してもよい。予備加熱工程がない場合は、グレーティング加工工程における加熱源の移動方向は光ファイバの長手方向に沿った２方向のうち、いずれの方向でも構わず、予備加熱工程がある場合は、加熱源の移動方向は予備加熱域から離れる方向（ＬＰＦＧとして用いる側に位置する光ファイバ側）に移動するのが好ましい。

また、上記実施形態では、放電加熱によって光ファイバを加熱したが、たとえば炭酸ガスレーザを用いて光ファイバを加熱するようにしてもよい。また、放電電極１５を一定速度で移動してグレーティング部の加工を実施したが、放電電極１５の速度を変化させたり、断続的に移動させたりしてもよい。また、光ファイバを所定距離だけ伸ばす引張り動作あるいは光ファイバを所定距離だけ押し込む圧縮動作にステッピングモータを用いたが、ステッピングモータに限らず、断続的に且つ所定距離だけ光ファイバを伸ばす力、あるいは押し込む力を付与できる機構・構造のものを使用できる。

１ 光ファイバ
１ｓ 細径箇所
１ｍ 太径箇所
２ コア部
３ クラッド部
５ 心線被覆
６ 光ファイバ心線
１０ Ｖ溝部品
１１ Ｖ溝
１２ Ｖ溝部
１３ 間隙部
１４−１，１４−２，１４−３ Ｖ溝押え
１５ 放電電極（加熱源）
１６ 放電プラズマ領域
１７ 移動Ｖ溝台
１８ Ｖ溝
２１ フェルール
２３ コネクタフェルール
２５ 光ファイバ案内孔
２６ フェルール端面
Ａ 予備加熱域
Ｂ グレーティング加工域（グレーティング部）
Ｃ カット位置

Claims (9)

1. 光ファイバを加工して、長周期ファイバグレーティングを作製する長周期ファイバグレーティングの加工方法において、
   前記光ファイバを２箇所で固定し、
   前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバの長手方向に沿って加熱源を移動させながら、当該光ファイバを加熱すると共に、
   前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバに対して、当該光ファイバを所定距離だけ引張る引張り動作および／または当該光ファイバを所定距離だけ圧縮する圧縮動作を断続的に繰り返し、
   前記光ファイバの光ファイバ径の変化箇所が前記光ファイバの長手方向に周期的に形成されたグレーティング部を加工することを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法。
2. 請求項１に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法において、
   前記光ファイバをの前記２箇所で固定し、
   前記２箇所の間に位置する前記光ファイバを前記加熱源で加熱し当該光ファイバを変形させて、前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバ内に発生したせん断応力を緩和させる予備加熱域を形成した後、
   前記予備加熱域から離れた箇所であって、前記２箇所の間に位置する前記光ファイバに前記グレーティング部を形成することを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法。
3. 請求項２に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法において、
   前記グレーティング部を形成してから、前記予備加熱域を除去することを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法。
4. 請求項２または３に記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法において、
   前記予備加熱域の形成では、前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバに対して前記加熱源を移動させながら前記光ファイバを加熱して、前記予備加熱域の長さを拡大するようにしたことを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法において、
   前記グレーティング部の加工では、前記２箇所の固定間に位置する前記光ファイバの長手方向に沿って前記加熱源を一定速度で移動させると共に、
   ステッピングモータを用いて前記引張り動作および／または前記圧縮動作を行うことを特徴とする長周期ファイバグレーティングの加工方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法で加工された長周期ファイバグレーティングであって、
   前記グレーティング部には、前記光ファイバの非加工部分の光ファイバ径に比べて大きな光ファイバ径を持つ太径箇所が、前記光ファイバの長手方向に周期的に形成されていることを特徴とする長周期ファイバグレーティング。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法で加工された長周期ファイバグレーティングであって、
   前記グレーティング部には、前記光ファイバの非加工部分の光ファイバ径に比べて小さな光ファイバ径を持つ細径箇所が、前記光ファイバの長手方向に周期的に形成されていることを特徴とする長周期ファイバグレーティング。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載の長周期ファイバグレーティングの加工方法で加工された長周期ファイバグレーティングであって、
   前記グレーティング部には、前記光ファイバの非加工部分の光ファイバ径に比べて大きな光ファイバ径を持つ太径箇所と小さな光ファイバ径を持つ細径箇所とが交互に、前記光ファイバの長手方向に周期的に形成されていることを特徴とする長周期ファイバグレーティング。
9. 請求項６〜８いずれかに記載の長周期ファイバグレーティングの前記グレーティング部が、コネクタフェルールに内蔵されていることを特徴とする長周期ファイバグレーティング。

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