JP3401227B2 - マイクロベンディングによる光ファイバ格子の製作装置及びその方法 - Google Patents

マイクロベンディングによる光ファイバ格子の製作装置及びその方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロベンディン
グ(microbending)による光ファイバ格子製作装置及びそ
の方法に関するもので、特にＣＯ2レーザビームを使用
して光ファイバにマイクロベンディングを発生させて光
ファイバ格子を製作する装置及びその方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】長周期光ファイバ格子(long-period opt
ical fiber grating)は低反射率の波長フィルタ、エル
ビウム添加光ファイバ増幅器(erbium-doped fiber ampl
ifier)の利得平坦化フィルタ、光ファイバセンサなどの
応用分野で脚光を浴びている。従来の長周期光ファイバ
格子は感光性(photosensitiveness)や残留応力(residua
l stress)を利用して光ファイバコアの屈折率を変化さ
せ、あるいはクラッディングの一部除去によるコア変形
を使用した。しかし、感光性を用いる方法は、感光性の
ない光ファイバには適用できなく、また感光性を高める
ためには水素処理が必要である。そして、残留応力を弛
緩させて長周期格子を形成する方法は、機械的ストレス
が多く残留されない光ファイバには高いフィルタリング
効果が誘導されない制限があり、クラッディングを一部
取り除いてコアを変形させる方法はクラッディングの一
部除去により、光ファイバの引張強度が著しく低減する
という短所があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、ＣＯ2レーザビームを利用して光ファイバにマイク
ロベンディングを発生させて光ファイバ格子を製作する
装置及び方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明による光ファイバ格子製造装置は、ＣＯ
2レーザビームを出力するレーザシステムと、前記ＣＯ2
レーザビームを光ファイバに所定の幅で焦点を合わせる
ためのレンズと、光ファイバの一端及び他端を固定して
前記光ファイバに張力を加える光ファイバ支持台と、前
記レーザシステムから出るＣＯ2レーザビームの強さ、
前記レンズによる焦点距離及び前記光ファイバ支持台に
よる張力の強さを調整する制御器とを含むことを特徴と
する。また上記の目的を達成するために本発明による光
ファイバ格子製造方法は、ＣＯ2レーザビームを光ファ
イバに所定の幅で焦点を合わせる段階と、前記光ファイ
バの一端及び他端を固定し、前記固定された光ファイバ
に張力を加える段階と、前記ＣＯ2レーザビームを前記
張力が加えられた光ファイバの一定部分に照射する段階
と、前記光ファイバを一定距離だけ移動させながら前記
段階を繰り返す段階とを含むことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
添付の図面を参照して詳細に説明する。一般にレーザビ
ームが光ファイバに露出するとき、残留応力が大きい光
ファイバにおいてはその応力を弛緩させて長周期光ファ
イバ格子が形成されているが、残留応力が小さい光ファ
イバ格子では長周期光ファイバ格子の効果があまり発生
しない。しかし、残留応力の小さい感光性がない光ファ
イバの場合でも、周期的なマイクロベンディング(micro
bending)を利用して長周期光ファイバ格子を製作するこ
とができる。
【０００６】図１は、本発明によるＣＯ2レーザを利用
して長周期光ファイバ格子を製造する装置を示すもので
ある。本発明による長周期光ファイバ格子を製造する装
置は、ＣＯ2レーザシステム１１、反射鏡１２、レンズ
１３、棚１４、及び制御用コンピュータ１５で構成され
る。ＣＯ2レーザシステム１１は、レーザヘッド、電力
モジュール、遠隔制御部、及び連結ケーブル１１ａから
なる。このレーザシステム１１から出力されるＣＯ2レ
ーザは使用者が出力ビームの強さとその電力を調整する
ことができるようにパルス形態で発生する。パルス幅と
周期は遠隔制御部や遠隔制御部に連結されたパルス発生
器により制御されうる。また、金でメッキされた反射鏡
１２はビームの経路を制御するのに使用され、ＺｎＳｅ
で作られたレンズ１３はレーザビームを適当な幅で焦点
を合わせるのに使用される。このレンズ１３の焦点距離
は制御用コンピュータ１５から伝送された制御信号によ
り調整される。
【０００７】光ファイバ固定部がある棚１４は、高解像
度のステッピングモータ（図示せず）により動作可能で
あり、このステッピングモータはコンピュータ１５によ
りインタフェースバスの一種であるＧＰＩＢ(Gerneral
Purpose Interface Bus)１４ａを通じて制御される。こ
の棚１４にある光ファイバ支持台は光ファイバ１６の一
端及び他端を固定して光ファイバ１６に張力を加える。
そして、図示されていないが、光ファイバ１６の一端に
位置して光ファイバ１６に白色光を照射する光源及び光
ファイバの他端に位置して光ファイバを通じて出る光の
スペクトルを分析するスペクトル分析器をさらに含ん
で、光ファイバ格子製造過程で光ファイバ１６の伝送ス
ペクトルを観察することができる。制御用コンピュータ
１５はレーザシステム１１から出力されるＣＯ2レーザ
ビームの強さ、レンズ１３による焦点距離及び光ファイ
バ支持台による張力の強さを調整することができる。光
ファイバ支持台は、前記光ファイバの一端及び他端を所
定の角度でひねて引っ張るように構成されたものでもよ
い。
【０００８】図２は、図１に示した装置においてレンズ
及び棚をより詳しく示すものである。同図を参照してレ
ンズによる焦点方法及び光ファイバへの張力を加える方
法を説明する。参照番号２１はレンズ、２２はレンズ位
置調整器、２３は光ファイバ、２４は光ファイバ支持
台、そして２５は光ファイバ支持台位置調整部をそれぞ
れ示す。また、２３ａは光ファイバ格子が刻んだ部分
を、２３ｂは光ファイバ格子が刻まない部分を、２３ｃ
は光ファイバ格子が刻んでいる部分をそれぞれ示す。参
照番号２３ｄは光ファイバ２３に加えられる張力の方向
を、２４ａは光ファイバに張力を加えるために光ファイ
バ支持台位置調整部２５の運動方向を、２５ａは光ファ
イバ支持台２４の移動方向をそれぞれ示す。
【０００９】図面から分かるように、レンズ位置調整器
２２を左右に動かすと、ＣＯ2レーザビームの焦点が移
動され、光ファイバに当たるビームの幅及び強さを調整
することができる。前記光ファイバ支持台２４は光ファ
イバの両端を固定したまま、外側（相互に遠くなる方
向）に引っ張って光ファイバに張力を加えて光ファイバ
にマイクロベンディングを発生させる。ここで、周期的
マイクロベンディングは光ファイバ支持台２４による外
部張力及びＣＯ2レーザビームにより誘導される。
【００１０】また、光ファイバ２３に加えられる外部の
引張力は、光ファイバ支持台２４により光ファイバを両
側に引っ張って生じる相対位置の増加による引張力だけ
でなく、図面に示してはいないが、地面に垂直に設けら
れた光ファイバの一端に錘を取り付けることにより発生
する引張力ともなる。
【００１１】本発明は微少変形が発生できるいずれの光
ファイバにも適用可能であり、例えば感光性のある光フ
ァイバやそうでない光ファイバ、残留応力が多く誘導さ
れた光ファイバや残留応力が少なく誘導された光ファイ
バ、または単一クラッド構造や多層クラッド構造の光フ
ァイバ、これらすべてを含む。
【００１２】本発明においては、残留応力弛緩に使用さ
れるＣＯ2レーザビームを利用した製作過程で光ファイ
バの両端が相互に遠くなるようにする過程を追加するこ
とにより、残留応力が大きくない光ファイバに外部的な
引張力を加えて光ファイバにマイクロベンディングを発
生させる。それにより、光ファイバの物理的強度を損傷
させずにも長周期光ファイバ格子が作られる。
【００１３】図３は、図１に示した装置を利用してマイ
クロベンディングにより製造された長周期光ファイバ格
子の透過スペクトル特性を示すグラフである。同図にお
いて、横軸は波長、縦軸は伝送強さを示し、グラフは格
子が刻んでいる光ファイバの波長による透過特性を示
す。
【００１４】図３に示すように、波長が１３５０nm及び
１４７５nm付近で帯域除去特性を示すことが分かる。光
ファイバに外部的張力を加えて光ファイバにマイクロベ
ンディングを発生させると、残留応力が小さい光ファイ
バであってもマイクロベンディングが生成されてレーザ
ビームにより長周期光ファイバ格子を刻むことが可能に
なる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光フ
ァイバ格子製造装置及びその方法は、ＣＯ2レーザが光
ファイバに露出する条件を変化させて発生されたマイク
ロベンディングを用いると、光ファイバの引張強度を損
傷させなくても、長周期光ファイバ格子が製作可能であ
る。特に、感光性や残留応力が十分でない光ファイバを
利用して長周期光ファイバ格子を製作することができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるＣＯ2レーザを利用して長周期
光ファイバ格子を製造する装置を示す構成図である。
【図２】 図１による装置において、レンズ及び棚をよ
り詳しく示す図である。
【図３】 図１による装置を利用してマイクロベンディ
ングにより製造された長周期光ファイバ格子のスペクト
ル特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１１ ＣＯ2レーザシステム １２ 反射鏡 １３ レンズ １４ 棚 １５ 制御用コンピュータ ２１ レンズ ２２ レンズ位置調整器 ２３ 光ファイバ ２４ 光ファイバ支持台 ２５ 光ファイバ支持台位置調整部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 鍾鍋 大韓民国全羅南道順天市別良面徳亭里 529番地 (72)発明者 朴 賢洙 大韓民国仁川廣域市延壽區東春洞925番 地７號 (72)発明者 郭 京昊 大韓民国京畿道水原市八達區梅灘洞（番 地なし）住公５團地アパート516棟508號 (56)参考文献 特開 平11−38238（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−123346（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230208（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−508713（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/10 G02B 5/18 G02B 6/16

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＣＯ2レーザビームを出力するレーザシ
    ステムと、前記レーザーシステムから出るＣＯ 2 レーザビームの経
    路を変更する反射鏡と 、感光性のない光ファイバーと 、反射されたＣＯ 2 レーザビームを前記の感光性のない 光
    ファイバに所定の幅で焦点を合わせるためのレンズと、前記の感光性のない 光ファイバの一端及び他端を固定し
    て前記の感光性のない光ファイバの一端及び他端を所定
    の角度でひねって引っ張って張力を加える光ファイバ支
    持台と、前記の感光性のない 光ファイバにマイクロベンディング
    を発生させるように、前記ＣＯ 2 レーザシステムから出
    るＣＯ2レーザビームの強さ、前記レンズによる焦点距
    離及び前記光ファイバ支持台による張力の強さを調整す
    る制御器と、を含むことを特徴とする光ファイバ格子製
    造装置。
  2. 【請求項２】 前記光ファイバ支持台は、前記光ファイ
    バを地面に垂直に位置するように固定する請求項１記載
    の光ファイバ格子製造装置。
  3. 【請求項３】 前記光ファイバ支持台は地面側に向く前
    記光ファイバの一端に錘をさらに連結されるように構成
    する請求項２記載の光ファイバ格子製造装置。
  4. 【請求項４】 前記光ファイバの一端に位置して前記光
    ファイバに白色光を照射する光源、及び前記光ファイバ
    の他端に位置して前記光ファイバを通じて出る光のスペ
    クトルを分析するスペクトル分析器をさらに含んでお
    り、光ファイバ格子の製造過程で前記光ファイバの伝送
    スペクトルが観察できるように構成する請求項１記載の
    光ファイバ格子製造装置。
  5. 【請求項５】 前記レーザシステムは、パルス形態でＣ
    Ｏ2レーザビームを出力する請求項１記載の光ファイバ
    格子製造装置。
  6. 【請求項６】 前記制御器は、前記レーザシステムから
    出力されるレーザビームのパルスの幅及び周期を変更さ
    せてその強さを調整する請求項１記載の光ファイバ格子
    製造装置。
  7. 【請求項７】 光ファイバに光ファイバ格子を製造する
    方法において、ＣＯ 2 レーザーシステムから出たＣＯ 2 レーザビームを反
    射鏡を利用して経路を変更する段階と、 前記の変更された ＣＯ2レーザビームを感光性のない光
    ファイバに所定の幅で焦点を合わせる段階と、 前記の感光性のない光ファイバの一端及び他端を所定の
    角度でひねって引っ張り、前記の引っ張られた感光性の
    ない光ファイバにマイクロベンディングを発生させるの
    に適した張力を加える段階と、前記の感光性のない 光ファイバにマイクロベンディング
    を発生させるように、前記ＣＯ2レーザビームを前記張
    力が加えられた光ファイバの一定部分に照射する段階
    と、 前記の感光性のない光ファイバを一定距離だけ移動させ
    ながら前記段階を繰り返す段階と、を含むことを特徴と
    する光ファイバ格子製造方法。
  8. 【請求項８】 前記ＣＯ2レーザビームはパルスの形態
    で出力される請求項７記載の光ファイバ格子製造方法。
  9. 【請求項９】 前記ＣＯ2レーザビームの強さはパルス
    の幅及び周期を変更させて調整する請求項７記載の光フ
    ァイバ格子製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記光ファイバの一端に白色光を照射
    しつつ前記光ファイバの他端で前記光ファイバを通じて
    出る光のスペクトルを分析して光ファイバ格子製造過程
    で前記光ファイバの伝送スペクトルを観察する段階をさ
    らに含む請求項７記載の光ファイバ格子製造装置。
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