JP3413820B2 - ファイバ型回折格子の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はファイバ型回折格子の製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ応用技術の発達によって様々
な光部品が開発され、なかでも、光ファイバの構造や材
料を変化させて各種の光学的機能部品を形成するファイ
バオプティクスと呼ばれる方法による光部品は、低い挿
入損失、光ファイバとの接続容易性、等の優れた特性を
有している。

【０００３】このようなファイバオプティクスによる光
部品として、ファイバのコアに周期的な屈折率変化を与
えることにより構成されたファイバ型回折格子があり、
このようなファイバ型回折格子は特定の波長を反射又は
透過させる光フィルタとして用いられる。このファイバ
型回折格子の作製の際には、ファイバ内に屈折率変化を
周期的に与えることが必要となり、屈折率変化はＧｅド
ープ石英ガラスに紫外光を照射することによって、ま
た、照射する紫外光の周期性は紫外光の回折光を利用す
ることによって得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ファ
イバ型回折格子を作製するために紫外光の回折光を得る
方法としては、ホログラフィック干渉法による作製方法
と、位相格子による方法とが知られている。ホログラフ
ィック干渉法は、公表特許公報・昭６２−５０００５２
号に記載された方法で、コヒーレントな紫外光をビーム
スプリッタを用いて２分割し、それぞれの紫外光をミラ
ーによって反射させ、光ファイバのコアの側面上で照
射、合成する方法である。しかし、ホログラフィック干
渉法は安定した干渉光を得るために照射位置、照射角度
を高い精度で調整しなければならないことや回折光間隔
に対する波長依存度が大きいという改善点を有する。

【０００５】一方、位相格子法は、光ファイバに隣接し
て位相格子を配置して位相格子を介して紫外光を照射
し、位相格子による回折現象を利用して回折光を得る方
法であるので、紫外光の照射角度、位相格子の位置によ
る回折光への影響が少なく、紫外光の波長依存性も小さ
い。従って、位相格子法によるファイバ型回折格子の作
製方法は、ファイバ型回折格子の量産に適した方法であ
る。

【０００６】ところが、位相格子法によるファイバ型回
折格子の作製は、従来から実験室等で手作業により行わ
れていただけであって、ファイバ型回折格子を効率よく
生産する技術は検討されていなかった。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑みて為されたもの
であり、その目的は、同一又は異なる仕様のファイバ型
回折格子を簡単に量産することができるファイバ型回折
格子の製造装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明によるファイバ型回折格子の製造装置は、紫外
光を発する光源と、光源からの紫外光が入射されるよう
に配置され、光源から出射される光の光束を平行にする
光学系と、光学系からの光が入射されるように配置さ
れ、入射された光を回折させる連続して配列された複数
の溝を有する位相格子板と、位相格子板からの回折光が
照射される複数の光ファイバが内部に載置されるよう、
互いに略平行な複数のファイバ整列溝が表面に形成され
たベースと、ベースの表面側に設けられ、ファイバ整列
溝内の光ファイバを上方から押圧するクランプ板とを備
えたことを特徴としている。

【０００９】また、上記ベースには、ファイバ整列溝の
それぞれを分断する位置に、回折光を通過させる貫通穴
が形成されていてもよい。

【００１０】更に、上記位相格子板には、溝が連続配列
された位相格子部が形成され、該位相格子部は、光ファ
イバのそれぞれに回折光を照射するよう、光ファイバの
軸方向に長い矩形状に光ファイバと同数個形成されてい
てもよい。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、単一な光源からの平行光束
が位相格子板に照射され、位相格子板を透過することで
形成される回折光を、ベース表面の複数のファイバ整列
溝内に載置された複数の光ファイバに照射させることが
できる。

【００１２】また、光ファイバ上の回折光が照射される
位置のベースに貫通穴を形成した場合は、回折光がベー
スによって反射されることがない。

【００１３】また、位相格子板に格子としての配列溝を
有し、各光ファイバに対応して光ファイバの軸方向に長
い矩形形状を有する位相格子部が複数個形成されている
ので、各位相格子部の格子間隔に対応して、それぞれの
光ファイバに周期の異なる回折光を照射することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面と共に本発明の実施例について説
明する。

【００１５】図１は本実施例によるファイバ型回折格子
の製造装置１０を概略的に示した図であり、光源１２、
ビームエキスパンダ１４、位相格子板１６、４本の光フ
ァイバを載置するファイバ整列溝としてのＶ溝を有する
ベース１８、ベース上に設けられたクランプ板２０から
主に構成されている。このような構成により本装置１０
は、光源１２から発せられた紫外光の光束をビームエキ
スパンダ１４によって拡径し位相格子板１６に入射させ
て紫外光の回折光を得て、この紫外光の回折光をＧｅド
ープされた石英ガラス等に照射して光誘起屈折率変化を
光ファイバ内部に周期的に生じさせファイバ型回折格子
を製造するものである。

【００１６】以下、本発明の実施例によるファイバ型回
折格子の製造装置１０について詳述する。紫外光光源１
２には、図２に示すように、コヒーレント性を有する紫
外光を発する光源２２が内蔵されている。この光源２２
は、この実施例において、パルスエネルギ３００ｍＪ／
ｃｍ² 、波長２４９ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー発信
器が用いられている。これは、後述する回折光の間隔に
対して、紫外光の波長依存性が小さくてもよいことか
ら、高いコヒーレント性が必要とされないので、エキシ
マレーザーのようなコヒーレンス長が短い、大出力のパ
ルスレーザーが使用できるためである。しかし、本発明
による光源はＫｒＦエキシマレーザー発信器に限定され
ず、コヒーレント性を有する紫外光を発生させる光源で
あれば他の光源でもよく、望ましくは石英ガラス等の光
ファイバに光誘起屈折率変化を効率よく発生させるため
に適宜選択される。尚、ケーブル２４は図示しないＫｒ
Ｆエキシマレーザー発信器の駆動回路と光源２２とを接
続する配線である。

【００１７】光源２２から照射された紫外光は次に、Ｌ
字型の支持フレーム２６に固定されたビームエキスパン
ダ（光学系）１４に入射される。この実施例では、ビー
ムエキスパンダ１４は２つの凸レンズを用いるケプラー
タイプが用いられている。ビームエキスパンダ１４の内
部には、第１の凸レンズ２８及び第１の凸レンズ２８よ
り口径の大きな第２の凸レンズ３０が取り付けられ、そ
れら凸レンズ２８、３０の配置は、それぞれの光軸が光
源２２の光軸に一致するような配置である。また、第
１、第２の凸レンズ２８、３０相互の距離は、それぞれ
の凸レンズ２８、３０の焦点距離を加えた距離に設定さ
れている。

【００１８】このように構成されていることにより、ビ
ームエキスパンダ１４に入射された紫外光は、初めは細
い平行光束であるが、第１の凸レンズ２８によって偏向
されて光束径が更に縮小しながら進んで凸レンズ２８の
焦点３２に達する。この後、この光束は径が拡がりなが
ら進んで口径の大きな第２の凸レンズ３０に入射され、
出射光の光束は偏向されて光束径の大きな平行光束にな
る。

【００１９】次に、ビームエキスパンダ１４から出射さ
れた平行光束は、ビームエキスパンダ１４の下方に位置
する位相格子板１６に向かって照射される。この位相格
子板１６は、より詳細には図３に示され、ガラス等の透
明な材料から形成された平板状の部材で、その中央部付
近には複数本の溝を連続的に配列した位相格子部３４が
設けられている。この位相格子部３４に先に述べた平行
光束が照射されるよう、位相格子板１６が配置される。

【００２０】平行光束と位相格子板１６との位置関係は
図２に示され、位相格子板１６は、ビームエキスパンダ
１４からの出射光が入射されるようキャリア３６によっ
て保持されている。図３により詳細に示すように、キャ
リア３６の右側の一端にはＵ字状の取付部３８が形成さ
れ、位相格子板１６は、取付部３８の内側に形成された
内フランジ部４０上に嵌め込まれた状態で載置される。
従って、取付部３８上の位相格子板１６は着脱自在であ
るので、位相格子板１６を簡単に交換することができ、
以下の述べるような格子間隔の異なる位相格子板８４と
の交換は容易である。

【００２１】また、キャリア３６の図３に示す左側の部
分４２は、可動片４４上の図示しないガイドによって矢
印４６方向に摺動自在に取り付けられている。更に、調
節つまみ４８と歯車５０とが連動し、この歯車５０とキ
ャリア３６の部分４２下面に取り付けられたラック５２
とが噛み合っているので、調節つまみ４８の操作によっ
てキャリア３６を所望の位置へと移動させることができ
る。同様に、可動片４４の左側（図２）の部分５４は、
図示しないガイドによって矢印５５に示すように上下方
向に摺動自在にフレーム２６に取り付けられている。更
に、可動片４４の部分５４にはラック５６が取り付けら
れ、フレーム２６にはラック５６と噛み合う歯車５８が
内蔵されているので、歯車５８と連動する調節つまみ６
０の操作により可動片４４を上下方向における所望の位
置へと移動させることができる。従って、調節つまみ４
８、６０の操作によって、キャリア３６を前後、上下に
移動させて上述した平行光束を位相格子部３４に照射さ
せることができる。

【００２２】こうして、紫外光の平行光束が位相格子部
３４に入射されると、位相格子部３４の配列溝の凹凸に
よる位相格子板１６の厚みの違いに応じた透過光路長の
差異によって、透過光に回折が生じる。

【００２３】この回折光は位相格子部３４の下方の位置
（位相格子板の下流側）にある４本の光ファイバ６２に
向かう。これらの光ファイバ６２は平板状のベース１８
の表面に形成された４本のＶ溝６４内に載置されてい
る。これらのＶ溝６４はそれぞれ所定の間隔を隔ててほ
ぼ平行に形成されているので、Ｖ溝６４内に載置された
光ファイバ６２は互いに交差することなくほぼ平行に配
列される。またベース１８上にはそれぞれのＶ溝６４を
二分するよう、ベース３０のほぼ中央に略矩形の貫通穴
６６が形成され、それ故、Ｖ溝内に光ファイバ６２が載
置されると、貫通穴６６の内部位置では光ファイバ６２
の周囲に何らの接触物もない状態になり、貫通穴６６に
よって分割されたベース１８上の２つのＶ溝によって光
ファイバ６２が両側で支持される。

【００２４】光ファイバ６２は貫通穴６６の外側の２つ
のＶ溝６４で支持されるので、貫通穴６６の大きさを回
折光の光束径と比べて十分に大きく形成すると、回折光
が照射された際に回折光の光束がベース１８に直接照射
されることがない。そのため、回折光のベース１８によ
る反射光が光ファイバ６２に入射されることによる悪影
響が防止される。尚、本実施例では光ファイバ６２を載
置するためにファイバ整列溝としてのＶ溝６４が用いら
れたが、Ｖ溝以外の他の断面形状を有する溝を用いられ
てもよく、例えば溝内部の対向する壁部を所定間隔に設
定したＵ字状の溝等が用いられてもよい。また、本実施
例ではベース１８上のＶ溝６４は４本形成されたが、必
ずしも４本に限定される必要はなく、回折光の光束径、
光ファイバ６２の径、等に応じて適宜所望の本数のＶ溝
が形成されてもよい。

【００２５】ベース１８の表面（図において上面）には
更に、軸受部６８が２箇所突設され、２つの軸受部６８
によって、一端にレバー７０が取り付けられた軸７２が
回動自在に把持されている。この軸７２は、クランプ板
の一端（図３において左側）の内部に設けられた穴に堅
い嵌合状態で取り付けられている。クランプ板２０はよ
り詳細にはコの字状の平板形成を有しており、コの字状
クランプ板２０の２つの腕部７４はＶ溝６４上に位置
し、クランプ板２０は、それ自体の自重によってＶ溝６
４内に置かれた光ファイバ６２を上方から押圧する。ま
た、クランプ板２０の腕部７４に挟まれた切欠きは、貫
通穴６６の大きさと比較して十分に大きく形成されてい
るので、クランプ板２０が貫通穴６６を塞ぐことはな
く、また、回折光の光束のクランプ板２０への直接照射
が防止される。

【００２６】上述したようにクランプ板２０に固定され
た軸７２は回動自在に支持されているので、レバー７０
の操作によってクランプ板２０をベース１８の上面に対
して接触させ或いは遠ざけることができる。従って、ク
ランプ板２０がベース１８の上面に対して押圧された際
に、光ファイバ６２はクランプ板２０とＶ溝６４とによ
って挟まれて保持され、また、クランプ板２０がベース
１８上面から離れた際に、光ファイバ６２はＶ溝６４と
クランプ板２０とによる保持から解放される。

【００２７】本実施例において用いられる光ファイバ６
２としては、Ｇｅドープされた石英ガラスによる光ファ
イバが用いられている。これは、Ｇｅドープされた石英
ガラスは紫外光の照射によって屈折率変化が生じる特性
（光誘起屈折率変化）を有しているので、紫外光の回折
光が照射されると、光ファイバ６２の内部に屈折率変化
が周期的に発生するためである。従って、上述したよう
な位相格子板１６を用いると紫外光の回折光が得られる
ので、ファイバ型回折格子を容易に作製することができ
る。本発明はこのような原理に基づいて紫外光の回折光
を複数本の光ファイバに照射することによって、複数本
の光ファイバ型回折格子を同時に製造するものである。
従って、ベース１８上に４本以上のＶ溝６４を形成した
場合は、一回の紫外光照射によって４本以上のファイバ
型回折格子が形成されるので、ファイバ型回折格子の量
産効率の向上を容易に図ることができる。

【００２８】上述したようなクランプ板を備えたベース
１８は、フレーム２６に固定された箱７６上に取り付け
られている。また、箱７６は基台７７上に固定されると
共に、基台７７に取り付けられたフレーム２６にも固定
されている。この箱７６にはベースの貫通穴６６に一致
する位置に貫通穴６６とほぼ等しい大きさの穴７８が設
けられている。このため、光ファイバ６２に照射された
光はベースの貫通穴６６及び箱７６の穴７８を順次通過
し箱７６内部に導かれる。

【００２９】箱７６内に導かれた紫外光は内部に配置さ
れた全反射ミラー８０に入射される。この全反射ミラー
８０は入射光の進行方向に対して約４５度の角度に設定
されており、入射光の進行方向に対して反射光の進行方
向を約９０度変化させる。反射された紫外光は、箱７６
内で基台７７上に配置された光吸収板８２に入射され
る。光吸収板８２は、紫外光の入射光の波長を大部分吸
収する材料から形成されていると好適である。

【００３０】図４は、上述した光ファイバ型回折格子の
製造装置１０に用いられた位相格子板１６に代わる異な
る位相格子板８４を示した図である。この位相格子板８
４は、上述した位相格子板１６と同様、ガラス等の透明
な材料から形成された平板状の部材であるが、位相格子
板１６と異なり、４個の矩形形状の位相格子部８６を有
している。それぞれの位相格子部８６には、配列方向が
矩形の長辺の延びる方向と一致した複数本の溝が連続的
に配列されている。

【００３１】ベース１８上に形成されたＶ溝６４と位相
格子部８６とが共に４個と同数個設けられ、複数の位相
格子部８６を透過した回折光がそれぞれ、個々の光ファ
イバ６２に照射される。従って、格子間隔が異なる位相
格子部８６を位相格子板１６上に構成した場合には、一
回の紫外光照射によって、異なる格子間隔を有するファ
イバ型位相格子を形成することができる。また、それぞ
れの位相格子部には一定の格子間隔の格子のみならず、
格子間隔を連続的に変化させたチャープ格子が用いられ
てもよい。また、本発明においては位相格子板８４上に
４個の位相格子部８６が形成されたが、４個に限定され
るものではなく、Ｖ溝６４の個数に合わせて複数個の位
相格子部８６が形成されればよい。

【００３２】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は上述した実施例に限定されないことは
言うまでもない。例えば、本発明による装置で使用され
た光ファイバはＧｅドープされた石英から構成されてい
るが、紫外光等の回折光を照射することによって光誘起
屈折率変化を生じる材料であれば他の材料が用いられて
もよい。また、箱内には全反射ミラーが設けられている
が、箱の穴の下方に光吸収板を配置して、穴を通過した
光が直接光吸収板により吸収されるようにしてもよい。
更に、本実施例においては、Ｖ溝を有するベースには貫
通穴が設けられ、更に貫通穴と一致する箱上の位置には
穴が設けられ、箱内には全反射ミラー及び光吸収板が設
けられているが、ベースに窪みが設けてこの内部に光吸
収板を載置し、窪み内に入射された光を吸収するような
構造であってもよい。また、位相格子板を保持するキャ
リアとフレームとの間にはガイドやラック及び歯車とい
った位置調整機構が組み込まれているが、ビームエキス
パンダからの光束に対して位相格子板を位置を調整する
機構であれば他の機構であってもよい。

【００３３】更に、本実施例におけるビームエキスパン
ダは、２つの凸レンズを用いるケプラータイプが用いら
れたが、１つの凹レンズと１つの凸レンズとを組み合わ
せたガリレオタイプ等の他の形式のビームエキスパンダ
が用いられてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、単
一な光源からの平行光束が位相格子板に照射されること
で得られた回折光を、ベース表面の複数のファイバ整列
溝内に載置された複数の光ファイバに照射させることで
きるので、一回の光照射によって複数本の光ファイバを
同時に作製することができる。更に本発明は以下に説明
するような様々な効果を有する。

【００３５】（１）単一光源からの平行光束によって、
複数のファイバ型回折格子を形成することができるの
で、量産のための歩留りが高く、極めて特性の揃った均
質なファイバ型回折格子を製造することができる。

【００３６】（２）１枚の位相格子板を用いて複数のフ
ァイバ型回折格子が製造できるので、量産性が高く、極
めて特性の揃った均質なファイバ型回折格子を製造する
ことができる。

【００３７】（３）位相格子板は着脱自在であるので、
格子間隔等の仕様の異なるファイバ型回折格子の作製の
ために簡単に対応できる。

【００３８】（４）光ファイバが載置されるベース上に
は複数のファイバ整列溝が形成されているので、複数の
光ファイバを容易に整列させて保持することができる。

【００３９】（５）ベース上の回折光が照射される位置
に貫通穴を形成した場合には、回折光がベースによって
反射されることがないので、反射光が再度光ファイバに
照射されることによる悪影響を防ぐことができる。

【００４０】（６）位相格子板上に格子が形成された位
相格子部を光ファイバの本数と同数個形成した場合、各
位相格子部の格子間隔を同一にした際には同一種大量生
産に適し、各位相格子部の格子を異なるものとした際に
は多品種の量産に適したファイバ型回折格子の製造装置
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるファイバ型回折格子の
製造装置を概略的に示した図である。

【図２】図１に示した概略図の内部構造を表した断面図
である。

【図３】ファイバ型回折格子の製造装置における位相格
子板とキャリア及び光ファイバを載置するベースなどを
詳細に示した図である。

【図４】図３に示した位相格子板と異なる構成の位相格
子板とキャリアを示した図である。

【符号の説明】

１０…ファイバ型回折格子の製造装置、１２…光源、１
４…ビームエキスパンダ、１６…位相格子板、１８…ベ
ース、２０…クランプ板、２６…フレーム、４４…可動
片、６４…Ｖ溝、７７…基台。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 享 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 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 (56)参考文献 特開 平３−29901（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−235808（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−49948（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−508713（ＪＰ，Ａ) 特表 昭62−500052（ＪＰ，Ａ) 米国特許5760960（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/00 - 6/02 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紫外光を発する光源と、 前記光源からの紫外光が入射されるように配置され、前
   記光源から出射される光の光束を平行にする光学系と、 前記光学系からの光が入射されるように配置され、入射
   された光を回折させる連続して配列された複数の溝を有
   する位相格子板と、 前記位相格子板からの回折光が照射される複数の光ファ
   イバが内部に載置されるよう、互いに略平行な複数のフ
   ァイバ整列溝が表面に形成されたベースと、 前記ベースの前記表面側に設けられ、前記ファイバ整列
   溝内の光ファイバを上方から押圧するクランプ板とを備
   えたファイバ型回折格子の製造装置。
2. 【請求項２】 前記ベースには、前記ファイバ整列溝の
   それぞれを分断する位置に、前記回折光を通過させる貫
   通穴が形成された請求項１記載のファイバ型回折格子の
   製造装置。
3. 【請求項３】 前記位相格子板には、前記溝が連続配列
   された位相格子部が形成され、該位相格子部は、前記光
   ファイバのそれぞれに回折光を照射するよう、前記光フ
   ァイバの軸方向に長い矩形状に前記光ファイバと同数個
   形成されている請求項１又は２記載のファイバ型回折格
   子の製造装置。