JP3426145B2 - グレーティング付き光ファイバーの製造方法 - Google Patents
グレーティング付き光ファイバーの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集光照射によって屈折
率変調のグレーティングを付けた光ファイバを製造する
方法に関する。
率変調のグレーティングを付けた光ファイバを製造する
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ内部にグレーティングが形成
されると、ブラッグの反射条件を満足する光のみが反射
されるため、光通信分野等において波長選択デバイスと
して利用できる。グレーティングは、紫外線照射によっ
て光ファイバのコア中に周期的な屈折率変化を形成する
ことにより形成されている。代表的な光ファイバでは、
Ｇｅドープ石英系ガラスをコアガラスとし、石英系ガラ
スをクラッドガラスとしている。この構成の光ファイバ
に紫外線を照射すると、Ｇｅドープ石英系ガラスが紫外
光を吸収し、紫外線照射部分の屈折率が増加する。紫外
線の露光には、たとえば２光束干渉露光法，位相マスク
法，ポイント露光法等が採用されている。屈折率変化の
原因は一律でないが、主として紫外線照射によってＧｅ
ドープ石英系ガラス中に生成した原子間結合欠陥に起因
するものと考えられている。ガラス中に原子結合欠陥を
生じさせるための紫外光源には，ＫｒＦエキシマレーザ
（波長２４８ｎｍ），Ａｒイオンレーザの第２高調波
（波長２４４ｎｍ）等が使用されている。
されると、ブラッグの反射条件を満足する光のみが反射
されるため、光通信分野等において波長選択デバイスと
して利用できる。グレーティングは、紫外線照射によっ
て光ファイバのコア中に周期的な屈折率変化を形成する
ことにより形成されている。代表的な光ファイバでは、
Ｇｅドープ石英系ガラスをコアガラスとし、石英系ガラ
スをクラッドガラスとしている。この構成の光ファイバ
に紫外線を照射すると、Ｇｅドープ石英系ガラスが紫外
光を吸収し、紫外線照射部分の屈折率が増加する。紫外
線の露光には、たとえば２光束干渉露光法，位相マスク
法，ポイント露光法等が採用されている。屈折率変化の
原因は一律でないが、主として紫外線照射によってＧｅ
ドープ石英系ガラス中に生成した原子間結合欠陥に起因
するものと考えられている。ガラス中に原子結合欠陥を
生じさせるための紫外光源には，ＫｒＦエキシマレーザ
（波長２４８ｎｍ），Ａｒイオンレーザの第２高調波
（波長２４４ｎｍ）等が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｇｅドープ石英系ガラ
スでは、紫外線照射による光誘起屈折率変化が少なく、
ファイバグレーティングを作製したとしても反射率が低
下し、反射波長の線幅も広くなってしまう。これらの欠
点は紫外線に対する屈折率変化の感度を高めることによ
り解消されるので、Ｇｅドープガラスの高圧水素処理，
Ｇｅ濃度の高濃度化，Ｓｎ等の感光性物質の添加等が採
用されている。しかし、高圧水素処理では製造工程数が
増加し、Ｇｅ濃度の高濃度化ではコアクラッドの屈折率
調整が困難になり、感光性物質の添加では光損失を増大
させる。すなわち、何れの方法による場合でも、紫外線
に対するガラスの屈折率変化の感度を高めることはでき
るものの、別途の問題が派生する。しかも、紫外線照射
で誘起された屈折率変化は、主としてガラス中の原子間
結合欠陥に依存しているため室温で緩和される虞れがあ
ることから、長期安定性も懸念されている。
スでは、紫外線照射による光誘起屈折率変化が少なく、
ファイバグレーティングを作製したとしても反射率が低
下し、反射波長の線幅も広くなってしまう。これらの欠
点は紫外線に対する屈折率変化の感度を高めることによ
り解消されるので、Ｇｅドープガラスの高圧水素処理，
Ｇｅ濃度の高濃度化，Ｓｎ等の感光性物質の添加等が採
用されている。しかし、高圧水素処理では製造工程数が
増加し、Ｇｅ濃度の高濃度化ではコアクラッドの屈折率
調整が困難になり、感光性物質の添加では光損失を増大
させる。すなわち、何れの方法による場合でも、紫外線
に対するガラスの屈折率変化の感度を高めることはでき
るものの、別途の問題が派生する。しかも、紫外線照射
で誘起された屈折率変化は、主としてガラス中の原子間
結合欠陥に依存しているため室温で緩和される虞れがあ
ることから、長期安定性も懸念されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、吸収係数が特定
された波長領域のパルスレーザで光ファイバーの内部を
集光照射することにより、選択された部位における屈折
率を増加させ、簡単な方法で安定性に優れたグレーティ
ングを付けた光ファイバーを提供することを目的とす
る。本発明の製造方法は、その目的を達成するため、コ
ア及びクラッドを被覆するプラスチック層を部分的に除
去し、コアの内部に集光点を調節し、光ファイバーの吸
収係数：５ｃｍ -1 以下の波長領域，ピークパワー密度：
１０ 5 〜１０ 15 Ｗ／ｃｍ 2 のパルスレーザ光を集光照射
し、集光点における屈折率を選択的に増加させることを
特徴とする。集光点をコアの内部で長さ方向に間歇的に
相対移動させて、パルスレーザ光の集光照射を繰り返す
とき、複数の屈折率変化部位が光ファイバーの長さ方向
に形成される。集光点の相対移動距離によってグレーテ
ィング周期が調節される。また、パルスレーザ光のピー
クパワー密度を変化させるとき、集光点ごとに屈折率変
化量が異なったグレーティングを付けることもできる。
題を解消すべく案出されたものであり、吸収係数が特定
された波長領域のパルスレーザで光ファイバーの内部を
集光照射することにより、選択された部位における屈折
率を増加させ、簡単な方法で安定性に優れたグレーティ
ングを付けた光ファイバーを提供することを目的とす
る。本発明の製造方法は、その目的を達成するため、コ
ア及びクラッドを被覆するプラスチック層を部分的に除
去し、コアの内部に集光点を調節し、光ファイバーの吸
収係数：５ｃｍ -1 以下の波長領域，ピークパワー密度：
１０ 5 〜１０ 15 Ｗ／ｃｍ 2 のパルスレーザ光を集光照射
し、集光点における屈折率を選択的に増加させることを
特徴とする。集光点をコアの内部で長さ方向に間歇的に
相対移動させて、パルスレーザ光の集光照射を繰り返す
とき、複数の屈折率変化部位が光ファイバーの長さ方向
に形成される。集光点の相対移動距離によってグレーテ
ィング周期が調節される。また、パルスレーザ光のピー
クパワー密度を変化させるとき、集光点ごとに屈折率変
化量が異なったグレーティングを付けることもできる。
【０００５】
【作用】パルスレーザの集光照射によってガラス構造が
変化し、屈折率が変化する。本発明では、屈折率変化に
及ぼすパルスレーザの作用を利用し、集光点が光ファイ
バの内部に位置するように調節し、光ファイバを集光照
射する。レーザ光としては、光ファイバの内部に光誘起
屈折率変化を生じさせるエネルギ量をもち、光ファイバ
の吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザが
使用される。光ファイバを構成しているガラス材料は、
固有吸収が紫外領域にある。そこで、固有吸収のない長
波長側にレーザ光の波長を設定すること、すなわち５ｃ
ｍ-1以下に設定することにより、集光点のみで屈折率変
化を誘起し、集光点以外の屈折率変化が抑えられる。
変化し、屈折率が変化する。本発明では、屈折率変化に
及ぼすパルスレーザの作用を利用し、集光点が光ファイ
バの内部に位置するように調節し、光ファイバを集光照
射する。レーザ光としては、光ファイバの内部に光誘起
屈折率変化を生じさせるエネルギ量をもち、光ファイバ
の吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザが
使用される。光ファイバを構成しているガラス材料は、
固有吸収が紫外領域にある。そこで、固有吸収のない長
波長側にレーザ光の波長を設定すること、すなわち５ｃ
ｍ-1以下に設定することにより、集光点のみで屈折率変
化を誘起し、集光点以外の屈折率変化が抑えられる。
【０００６】光ファイバの内部に屈折率変化を生じさせ
るレーザ光のエネルギ量はガラスの種類によっても異な
るが、１パルス当りの出力エネルギ（Ｊ）をパルス幅
（秒）で割ったピークパワー（Ｗ）の単位面積当りの密
度（Ｗ／ｃｍ2 ）で表わされるピークパワー密度が集光
点で１０5 〜１０15Ｗ／ｃｍ2 の範囲にあることが好ま
しい。ピークパワー密度が１０5 Ｗ／ｃｍ2 に達しない
と、集光照射によっても集光部分における屈折率の増加
が小さくなる。逆に、１０15Ｗ／ｃｍ2 を超えるピーク
パワー密度では、過剰量のエネルギが投入されるため集
光点以外の部位においても屈折率が増加する虞れがあ
る。１パルス当りの出力エネルギが同じレーザ光を使用
する場合、パルス幅の狭いレーザ光ほど屈折率変化を生
じさせやすい。具体的には、パルス幅が１０-10 秒以下
のレーザ光を使用するとき、屈折率変化が効果的に生じ
る。他方、広すぎるパルス幅のレーザ光では、屈折率の
増大に非常に大きなエネルギが必要とされるため、ガラ
ス材料自体を破壊する虞れがある。
るレーザ光のエネルギ量はガラスの種類によっても異な
るが、１パルス当りの出力エネルギ（Ｊ）をパルス幅
（秒）で割ったピークパワー（Ｗ）の単位面積当りの密
度（Ｗ／ｃｍ2 ）で表わされるピークパワー密度が集光
点で１０5 〜１０15Ｗ／ｃｍ2 の範囲にあることが好ま
しい。ピークパワー密度が１０5 Ｗ／ｃｍ2 に達しない
と、集光照射によっても集光部分における屈折率の増加
が小さくなる。逆に、１０15Ｗ／ｃｍ2 を超えるピーク
パワー密度では、過剰量のエネルギが投入されるため集
光点以外の部位においても屈折率が増加する虞れがあ
る。１パルス当りの出力エネルギが同じレーザ光を使用
する場合、パルス幅の狭いレーザ光ほど屈折率変化を生
じさせやすい。具体的には、パルス幅が１０-10 秒以下
のレーザ光を使用するとき、屈折率変化が効果的に生じ
る。他方、広すぎるパルス幅のレーザ光では、屈折率の
増大に非常に大きなエネルギが必要とされるため、ガラ
ス材料自体を破壊する虞れがある。
【０００７】パルスレーザ光の繰返し周期は、特に制約
されるものではないが、１Ｈｚ〜２５０ｋＨｚの範囲が
好ましい。繰返し周期が２５０ｋＨｚを超えると集光点
における屈折率変化量の制御が困難になり、逆に１Ｈｚ
に達しない繰返し周期ではグレーティングの形成に長時
間を要する。レーザ光はレンズ等の集光装置によって集
光でき、集光点を相対移動させることにより光ファイバ
内部に屈折率変調のグレーティングが形成される。具体
的には、レーザ光の集光点に対して光ファイバを移動さ
せ、或いは光ファイバ内部でレーザ光の集光点を移動さ
せることにより、集光点を相対移動させる。グレーティ
ングの周期は集光点又は光ファイバの移動量によって調
整され、周期の異なるグレーティングも容易に書き込ま
れる。更には、屈折率の変化量がレーザ光の強度及びパ
ルス数に依存することを活用し、集光点ごとに強度及び
／又はパルス数を変化させるとき、集光点ごとに屈折率
変化量が異なるグレーティングを書き込むことができ
る。
されるものではないが、１Ｈｚ〜２５０ｋＨｚの範囲が
好ましい。繰返し周期が２５０ｋＨｚを超えると集光点
における屈折率変化量の制御が困難になり、逆に１Ｈｚ
に達しない繰返し周期ではグレーティングの形成に長時
間を要する。レーザ光はレンズ等の集光装置によって集
光でき、集光点を相対移動させることにより光ファイバ
内部に屈折率変調のグレーティングが形成される。具体
的には、レーザ光の集光点に対して光ファイバを移動さ
せ、或いは光ファイバ内部でレーザ光の集光点を移動さ
せることにより、集光点を相対移動させる。グレーティ
ングの周期は集光点又は光ファイバの移動量によって調
整され、周期の異なるグレーティングも容易に書き込ま
れる。更には、屈折率の変化量がレーザ光の強度及びパ
ルス数に依存することを活用し、集光点ごとに強度及び
／又はパルス数を変化させるとき、集光点ごとに屈折率
変化量が異なるグレーティングを書き込むことができ
る。
【０００８】本発明で使用される光ファイバは、ガラス
材料及び被覆用プラスチック材料から構成されている。
光ファイバは、たとえばＶＡＤ法，ＭＣＶＤ法等で作製
されたプリフォームを線引き装置で紡糸することにより
製造される。ガラス材料としては、石英ガラス，Ｇｅド
ープ石英ガラス，フッ化物ガラス，酸化物ガラス，硫化
物ガラス，カルコゲナイドガラス等が使用される。酸化
物ガラスには、ケイ酸塩ガラス，ホウ酸塩ガラス，リン
酸塩ガラス，弗リン酸塩ガラス，酸化ビスマス系ガラス
等が挙げられる。これらのガラス材料は、光通信用に使
用される材料であり、パルスレーザ光を集光照射したと
き集光点で屈折率を増加させる限り、特に材質に制約を
受けるものではない。
材料及び被覆用プラスチック材料から構成されている。
光ファイバは、たとえばＶＡＤ法，ＭＣＶＤ法等で作製
されたプリフォームを線引き装置で紡糸することにより
製造される。ガラス材料としては、石英ガラス，Ｇｅド
ープ石英ガラス，フッ化物ガラス，酸化物ガラス，硫化
物ガラス，カルコゲナイドガラス等が使用される。酸化
物ガラスには、ケイ酸塩ガラス，ホウ酸塩ガラス，リン
酸塩ガラス，弗リン酸塩ガラス，酸化ビスマス系ガラス
等が挙げられる。これらのガラス材料は、光通信用に使
用される材料であり、パルスレーザ光を集光照射したと
き集光点で屈折率を増加させる限り、特に材質に制約を
受けるものではない。
【０００９】紫外線を用いた従来のグレーティングで
は、紫外線照射によって屈折率変化が生じる材料がＧｅ
ドープ石英系ガラスに限られていたため、グレーティン
グ可能な材料に関する制約が大きい。これに対し、本発
明では、パルスレーザの集光照射により種々の材質のガ
ラスに屈折率変化を生じさせることができるので、グレ
ーティング可能な材質に関する制約が大幅に緩和され
る。しかも、紫外線照射に比較して屈折率の変化量も大
きいため、別途の問題が派生する高感度化処理の必要が
ない。被覆用のプラスチック材料は、光ファイバに要求
される強度を付与できる限り特に材質的な制約を受ける
ものではなく、たとえばエポキシアクリレート，ウレタ
ンアクリレート等のＵＶ硬化樹脂が使用される。
は、紫外線照射によって屈折率変化が生じる材料がＧｅ
ドープ石英系ガラスに限られていたため、グレーティン
グ可能な材料に関する制約が大きい。これに対し、本発
明では、パルスレーザの集光照射により種々の材質のガ
ラスに屈折率変化を生じさせることができるので、グレ
ーティング可能な材質に関する制約が大幅に緩和され
る。しかも、紫外線照射に比較して屈折率の変化量も大
きいため、別途の問題が派生する高感度化処理の必要が
ない。被覆用のプラスチック材料は、光ファイバに要求
される強度を付与できる限り特に材質的な制約を受ける
ものではなく、たとえばエポキシアクリレート，ウレタ
ンアクリレート等のＵＶ硬化樹脂が使用される。
【００１０】
【実施例】ＶＡＤ法で作製された石英系の光ファイバを
使用して、パルスレーザの照射によってグレーティング
した。光ファイバＦとしては、径８μｍのコアＦ1 ，径
１２５μｍのクラッドＦ2 を径２５０μｍのプラスチッ
ク層Ｆ3 で被覆した構造をもつ光ファイバを使用した。
コアＦ1 のガラス組成はＳｉＯ2 ：９６．５重量％，Ｇ
ｅＯ2 ：３．５重量％であり、クラッドＦ2 のガラス組
成は純ＳｉＯ2 である。コアＦ1 の屈折率をｎ 1 ，クラ
ッドＦ2 の屈折率をｎ2 としたとき、比屈折率差Δ（ｎ
1 −ｎ2 ）／ｎ 1 が約０．３５、波長１．５５μｍでシ
ングルモードファイバであった。このガラスファイバに
ウレタンアクリレート系の紫外線硬化樹脂を塗布して紫
外線照射で固化させ、プラスチック層Ｆ3 を形成した。
使用して、パルスレーザの照射によってグレーティング
した。光ファイバＦとしては、径８μｍのコアＦ1 ，径
１２５μｍのクラッドＦ2 を径２５０μｍのプラスチッ
ク層Ｆ3 で被覆した構造をもつ光ファイバを使用した。
コアＦ1 のガラス組成はＳｉＯ2 ：９６．５重量％，Ｇ
ｅＯ2 ：３．５重量％であり、クラッドＦ2 のガラス組
成は純ＳｉＯ2 である。コアＦ1 の屈折率をｎ 1 ，クラ
ッドＦ2 の屈折率をｎ2 としたとき、比屈折率差Δ（ｎ
1 −ｎ2 ）／ｎ 1 が約０．３５、波長１．５５μｍでシ
ングルモードファイバであった。このガラスファイバに
ウレタンアクリレート系の紫外線硬化樹脂を塗布して紫
外線照射で固化させ、プラスチック層Ｆ3 を形成した。
【００１１】グレーティングの書込みに際しては、書込
み領域にあるプラスチック層Ｆ3 を有機溶剤で除去した
後、光ファイバＦを洗浄した。次いで、図１に示すよう
に光ファイバＦの吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域を
もつパルスレーザ光源１からレーザ光２を出射し、光フ
ァイバＦの内部に集光点３が位置するようにレーザ光２
を集光レンズ４で集光した。パルスレーザ光源１として
は、チタンサファイアレーザを用い、波長８００ｎｍ，
パルス幅１．２×１０-13 秒，繰返し周期２００ｋＨｚ
のパルスレーザを出射した。集光点３ではレーザ光２の
ピークパワー密度が３×１０13Ｗ／ｃｍ2 に高められ、
集光点３に当たる部分のガラスの屈折率が増加した。
み領域にあるプラスチック層Ｆ3 を有機溶剤で除去した
後、光ファイバＦを洗浄した。次いで、図１に示すよう
に光ファイバＦの吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域を
もつパルスレーザ光源１からレーザ光２を出射し、光フ
ァイバＦの内部に集光点３が位置するようにレーザ光２
を集光レンズ４で集光した。パルスレーザ光源１として
は、チタンサファイアレーザを用い、波長８００ｎｍ，
パルス幅１．２×１０-13 秒，繰返し周期２００ｋＨｚ
のパルスレーザを出射した。集光点３ではレーザ光２の
ピークパワー密度が３×１０13Ｗ／ｃｍ2 に高められ、
集光点３に当たる部分のガラスの屈折率が増加した。
【００１２】屈折率増加部位５が集光点３に形成された
後、グレーティング周期分だけ光ファイバＦを移動させ
た。移動後の光ファイバＦに対し、同様なパルスレーザ
の集光照射によって次の屈折率増加部位５を形成した。
以下、必要とするグレーティング長に応じてパルスレー
ザの集光照射及び光ファイバＦの移動を繰り返し、複数
の屈折率変化部位５が形成されたグレーティング付き光
ファイバを作製した。屈折率の変化度合いは、レーザ光
２の強度及びパルス数に依存する。レーザ光２の強度又
はパルス数を増加させると、屈折率の変化量が大きくな
る。レーザ強度が一定の条件下では、照射時間を延ばし
或いは繰返し周期を増加させることにより必要とする屈
折率変化を生じさせることができる。本実施例では、一
つの屈折率増加部位５ごとに光ファイバＦをレーザ光の
集光照射に５秒間曝した。
後、グレーティング周期分だけ光ファイバＦを移動させ
た。移動後の光ファイバＦに対し、同様なパルスレーザ
の集光照射によって次の屈折率増加部位５を形成した。
以下、必要とするグレーティング長に応じてパルスレー
ザの集光照射及び光ファイバＦの移動を繰り返し、複数
の屈折率変化部位５が形成されたグレーティング付き光
ファイバを作製した。屈折率の変化度合いは、レーザ光
２の強度及びパルス数に依存する。レーザ光２の強度又
はパルス数を増加させると、屈折率の変化量が大きくな
る。レーザ強度が一定の条件下では、照射時間を延ばし
或いは繰返し周期を増加させることにより必要とする屈
折率変化を生じさせることができる。本実施例では、一
つの屈折率増加部位５ごとに光ファイバＦをレーザ光の
集光照射に５秒間曝した。
【００１３】屈折率変化の周期が数百μｍと比較的長い
場合、光ファイバＦのコアＦ1 を伝播する光の中で、一
部の光はコアＦ1 を伝播するモード（導波モード）から
クラッドＦ2 を伝播するモード（クラッドモード）に結
合する。導波モードに対する実効的屈折率をｎg ，クラ
ッドモードに対する実効的屈折率をｎcl，グレーティン
グの周期をΛとするとき、λ＝（ｎg −ｎcl）Λの条件
を満足する波長λの光が導波モードからクラッドモード
に結合する。波長λを１．３〜１．６μｍとするため、
グレーティングの周期Λをおおよそ１００〜２０００μ
ｍに設定した。クラッドモードに結合する光は、比較的
広い帯域（１０〜数十ｎｍ）の光であって、プラスチッ
ク層Ｆ3 への吸収等により減衰する。したがって、結果
的に長周期型グレーティングは、波長λ近傍の比較的広
帯域の光に損失を与えるフィルタとして機能する。そこ
で、本実施例においては、グレーティング周期Λを７３
０μｍ，グレーティング長を３０ｍｍとした。
場合、光ファイバＦのコアＦ1 を伝播する光の中で、一
部の光はコアＦ1 を伝播するモード（導波モード）から
クラッドＦ2 を伝播するモード（クラッドモード）に結
合する。導波モードに対する実効的屈折率をｎg ，クラ
ッドモードに対する実効的屈折率をｎcl，グレーティン
グの周期をΛとするとき、λ＝（ｎg −ｎcl）Λの条件
を満足する波長λの光が導波モードからクラッドモード
に結合する。波長λを１．３〜１．６μｍとするため、
グレーティングの周期Λをおおよそ１００〜２０００μ
ｍに設定した。クラッドモードに結合する光は、比較的
広い帯域（１０〜数十ｎｍ）の光であって、プラスチッ
ク層Ｆ3 への吸収等により減衰する。したがって、結果
的に長周期型グレーティングは、波長λ近傍の比較的広
帯域の光に損失を与えるフィルタとして機能する。そこ
で、本実施例においては、グレーティング周期Λを７３
０μｍ，グレーティング長を３０ｍｍとした。
【００１４】レーザ光２の集光照射によって屈折率増加
を利用した屈折率変調のグレーティングを形成している
とき、グレーティングの透過特性を同時観察することに
より所望のグレーティングが作製される。同時観察に
は、グレーティング作製中の光ファイバＦの一端から白
色光源を入射させ、他端に接続した光スペクトラムアナ
ライザで光の透過スペクトルを測定する方法が採用され
る。光スペクトルアナライザで測定されている特性は、
形成されたグレーティング（屈折率増加部位５）を透過
してきた光強度の波長依存性である。そして、パルスレ
ーザ光の集光照射及び光ファイバＦの相対移動を繰り返
しながら複数のグレーティングを形成していく過程で透
過光強度の波長依存性をモニタリングすると、ある波長
を中心として透過光強度が減少し始める。したがって、
目標とするフィルタ特性が得られた時点でパルスレーザ
光の集光照射を中止する。
を利用した屈折率変調のグレーティングを形成している
とき、グレーティングの透過特性を同時観察することに
より所望のグレーティングが作製される。同時観察に
は、グレーティング作製中の光ファイバＦの一端から白
色光源を入射させ、他端に接続した光スペクトラムアナ
ライザで光の透過スペクトルを測定する方法が採用され
る。光スペクトルアナライザで測定されている特性は、
形成されたグレーティング（屈折率増加部位５）を透過
してきた光強度の波長依存性である。そして、パルスレ
ーザ光の集光照射及び光ファイバＦの相対移動を繰り返
しながら複数のグレーティングを形成していく過程で透
過光強度の波長依存性をモニタリングすると、ある波長
を中心として透過光強度が減少し始める。したがって、
目標とするフィルタ特性が得られた時点でパルスレーザ
光の集光照射を中止する。
【００１５】作製されたグレーティング付き光ファイバ
について透過光強度の波長依存性を調査したところ、図
２に示すようにおよそ７０ｎｍの帯域幅にわたって透過
率が緩やかに減衰していた。透過率の減衰のピーク波長
では、およそ７ｄＢの損失であった。
について透過光強度の波長依存性を調査したところ、図
２に示すようにおよそ７０ｎｍの帯域幅にわたって透過
率が緩やかに減衰していた。透過率の減衰のピーク波長
では、およそ７ｄＢの損失であった。
【００１６】実施例２：サクションキャスティング法で
コア／クラッド構造のロッドを作製し、ローテーショナ
ルキャスティング法で作製されたジャケット管にロッド
を挿入した後．線引き装置で紡糸した光ファイバＦを使
用した。コアＦ1 は、径が３μｍで、ＺｒＦ4 ：５６モ
ル％，ＢａＦ2 ：１９モル％，ＬａＦ3 ：３モル％，Ｙ
Ｆ3 ：２モル％，ＡｌＦ3 ：３モル％，ＬｉＦ：７モル
％，ＰｂＦ2 ：１０モル％の組成をもつフッ化物ガラス
であった。クラッドＦ2 は、径が１２５μｍで、ＨｆＦ
4：４８モル％，ＢａＦ2 ：２４モル％，ＬａＦ3 ：３
モル％，ＹＦ3 ：２モル％，ＡｌＦ3 ：３モル％，Ｎａ
Ｆ：２０モル％の組成をもつフッ化物ガラスであった。
また、プラスチック層Ｆ3 は、径が２５０μｍで、ウレ
タンアクリレート系の紫外線硬化樹脂であった。この光
ファイバＦは、比屈折率差Δ＝（ｎ1 −ｎ2）／ｎ1 が
約３．５％のシングルモードファイバーであった。
コア／クラッド構造のロッドを作製し、ローテーショナ
ルキャスティング法で作製されたジャケット管にロッド
を挿入した後．線引き装置で紡糸した光ファイバＦを使
用した。コアＦ1 は、径が３μｍで、ＺｒＦ4 ：５６モ
ル％，ＢａＦ2 ：１９モル％，ＬａＦ3 ：３モル％，Ｙ
Ｆ3 ：２モル％，ＡｌＦ3 ：３モル％，ＬｉＦ：７モル
％，ＰｂＦ2 ：１０モル％の組成をもつフッ化物ガラス
であった。クラッドＦ2 は、径が１２５μｍで、ＨｆＦ
4：４８モル％，ＢａＦ2 ：２４モル％，ＬａＦ3 ：３
モル％，ＹＦ3 ：２モル％，ＡｌＦ3 ：３モル％，Ｎａ
Ｆ：２０モル％の組成をもつフッ化物ガラスであった。
また、プラスチック層Ｆ3 は、径が２５０μｍで、ウレ
タンアクリレート系の紫外線硬化樹脂であった。この光
ファイバＦは、比屈折率差Δ＝（ｎ1 −ｎ2）／ｎ1 が
約３．５％のシングルモードファイバーであった。
【００１７】グレーティングの書込みに際しては、書込
み領域にあるプラスチック層Ｆ3 を有機溶剤で除去した
後、光ファイバＦを洗浄した。次いで、実施例１と同様
にレーザ光を集光照射した。パルスレーザ光源１として
は、チタンサファイアレーザを用い、波長８００ｎｍ，
パルス幅１．２×１０-13 秒，繰返し周期２００ｋＨｚ
のパルスレーザを出射し、第２高調波発生結晶であるβ
―ＢａＢ2 Ｏ4 を用い波長４００ｎｍの第２高調波を使
用した。
み領域にあるプラスチック層Ｆ3 を有機溶剤で除去した
後、光ファイバＦを洗浄した。次いで、実施例１と同様
にレーザ光を集光照射した。パルスレーザ光源１として
は、チタンサファイアレーザを用い、波長８００ｎｍ，
パルス幅１．２×１０-13 秒，繰返し周期２００ｋＨｚ
のパルスレーザを出射し、第２高調波発生結晶であるβ
―ＢａＢ2 Ｏ4 を用い波長４００ｎｍの第２高調波を使
用した。
【００１８】レーザ光の集光照射により、集光点３では
ピークパワー密度が５×１０13Ｗ／ｃｍ2 に高められ、
集光点３に当たる部分のガラスの屈折率が増加した。屈
折率増加部位５が集光点３に形成された後、実施例１と
同様に光ファイバＦの相対移動及びレーザ光の集光照射
を繰り返し、複数の屈折率変化部位５が形成されたグレ
ーティング付き光ファイバを作製した。なお、一つの屈
折率増加部位５当り光ファイバＦを集光照射に５秒間曝
し、グレーティング周期を６００μｍ，グレーティング
長を２０ｍｍとした。また、グレーティング形成時にグ
レーティングの透過特性を光スペクトラムアナライザで
同時観察した。そして、目標とする透過特性が得られた
時点でパルスレーザ光の集光照射を中止した。
ピークパワー密度が５×１０13Ｗ／ｃｍ2 に高められ、
集光点３に当たる部分のガラスの屈折率が増加した。屈
折率増加部位５が集光点３に形成された後、実施例１と
同様に光ファイバＦの相対移動及びレーザ光の集光照射
を繰り返し、複数の屈折率変化部位５が形成されたグレ
ーティング付き光ファイバを作製した。なお、一つの屈
折率増加部位５当り光ファイバＦを集光照射に５秒間曝
し、グレーティング周期を６００μｍ，グレーティング
長を２０ｍｍとした。また、グレーティング形成時にグ
レーティングの透過特性を光スペクトラムアナライザで
同時観察した。そして、目標とする透過特性が得られた
時点でパルスレーザ光の集光照射を中止した。
【００１９】作製されたグレーティング付き光ファイバ
について透過光強度の波長依存性を調査したところ、図
３に示すようにおよそ４０ｎｍの帯域幅にわたって透過
率が緩やかに減衰していた。透過率の減衰のピーク波長
では、およそ４ｄＢの損失であった。紫外線照射によっ
て屈折率変化を誘起させる従来法ではＧｅドープ石英系
ガラスが使用されているが、本実施例のように吸収係数
が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザ光を集光照射
させて屈折率変化を誘起させるとき、フッ化物ガラスで
もグレーティングされることが判った。
について透過光強度の波長依存性を調査したところ、図
３に示すようにおよそ４０ｎｍの帯域幅にわたって透過
率が緩やかに減衰していた。透過率の減衰のピーク波長
では、およそ４ｄＢの損失であった。紫外線照射によっ
て屈折率変化を誘起させる従来法ではＧｅドープ石英系
ガラスが使用されているが、本実施例のように吸収係数
が５ｃｍ-1以下の波長領域のパルスレーザ光を集光照射
させて屈折率変化を誘起させるとき、フッ化物ガラスで
もグレーティングされることが判った。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、光ファイバの吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域の
パルスレーザ光を光ファイバ内部に集光照射し、集光点
の屈折率を増加させることにより、屈折率変調のグレー
ティングを付けている。この方法によるとき、従来の紫
外線照射を用いたグレーティング形成に比較して、高圧
水素処理，感光性イオン添加等の工程を要しないため光
損失の増加等の欠点を伴うことなく、必要な透過特性を
もつグレーティングが付けられる。しかも、投入するエ
ネルギ量に応じて屈折率変化量を容易に制御でき、グレ
ーティングの周期や長さも任意に変えられる。
は、光ファイバの吸収係数が５ｃｍ-1以下の波長領域の
パルスレーザ光を光ファイバ内部に集光照射し、集光点
の屈折率を増加させることにより、屈折率変調のグレー
ティングを付けている。この方法によるとき、従来の紫
外線照射を用いたグレーティング形成に比較して、高圧
水素処理，感光性イオン添加等の工程を要しないため光
損失の増加等の欠点を伴うことなく、必要な透過特性を
もつグレーティングが付けられる。しかも、投入するエ
ネルギ量に応じて屈折率変化量を容易に制御でき、グレ
ーティングの周期や長さも任意に変えられる。
【図１】 本発明に従ったグレーティング付き光ファイ
バの作製方法を説明する図
バの作製方法を説明する図
【図２】 実施例１で作製されたグレーティング付き光
ファイバの透過強度の波長依存性を示すグラフ
ファイバの透過強度の波長依存性を示すグラフ
【図３】 実施例２で作製されたグレーティング付き光
ファイバの透過強度の波長依存性を示すグラフ
ファイバの透過強度の波長依存性を示すグラフ
１：パルスレーザ光源 ２：レーザ光 ３：集光点
４：集光レンズ ５：屈折率変化部位
４：集光レンズ ５：屈折率変化部位
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 平尾 一之
京都府相楽郡木津町木津川台三丁目５番
８号
(56)参考文献 特開 平５−307118（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−286015（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−311237（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−288799（ＪＰ，Ａ)
英国特許出願公開2210470（ＧＢ，Ａ)
島研介 ｅｔ．ａｌ．，フジクラ技
報，1997年 ５月31日，第92号，ｐｐ.
11−13
Ｍｉｕｒａ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ，1997年12月 ８日，Ｖｏｌ．71 Ｎ
ｏ．23，ｐｐ．3329−3331
三浦清貴 ｅｔ．ａｌ．，レーザー研
究，1998年 ２月15日，第26巻第２号,
ｐｐ．150−154
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 6/10 - 6/16
G02B 5/18
Claims (3)
- 【請求項１】 コア及びクラッドを被覆するプラスチッ
ク層を部分的に除去し、コアの内部に集光点を調節し、
光ファイバーの吸収係数：５ｃｍ -1 以下の波長領域，ピ
ークパワー密度：１０ 5 〜１０ 15 Ｗ／ｃｍ 2 のパルスレー
ザ光を集光照射し、集光点における屈折率を選択的に増
加させることを特徴とするグレーティング付き光ファイ
バーの製造方法。 - 【請求項２】 集光点をコアの内部で長さ方向に間歇的
に相対移動させて、パルスレーザ光の集光照射を繰り返
すことにより複数の屈折率変化部位を長さ方向に形成す
る請求項１記載のグレーティング付き光ファイバーの製
造方法。 - 【請求項３】 パルス幅１０-10 秒以下のパルスレーザ
光を使用する請求項１又は２記載のグレーティング付き
光ファイバーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33219398A JP3426145B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | グレーティング付き光ファイバーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33219398A JP3426145B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | グレーティング付き光ファイバーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155225A JP2000155225A (ja) | 2000-06-06 |
| JP3426145B2 true JP3426145B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=18252222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33219398A Expired - Fee Related JP3426145B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | グレーティング付き光ファイバーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3426145B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2396831A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-02 | Femtonics Corporation | Microstructuring optical wave guide devices with femtosecond optical pulses |
| JP2005292382A (ja) | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Kazuyuki Hirao | 光学素子及びその製造方法並びに光学装置 |
| JP2007311325A (ja) | 2006-04-17 | 2007-11-29 | Citizen Electronics Co Ltd | 導光板及びその製造方法とその導光板を用いたバックライトユニット |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP33219398A patent/JP3426145B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Ｍｉｕｒａ ｅｔ．ａｌ．，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９７年１２月 ８日，Ｖｏｌ．７１ Ｎｏ．２３，ｐｐ．３３２９−３３３１ |
| 三浦清貴 ｅｔ．ａｌ．，レーザー研究，１９９８年 ２月１５日，第２６巻第２号，ｐｐ．１５０−１５４ |
| 島研介 ｅｔ．ａｌ．，フジクラ技報，１９９７年 ５月３１日，第９２号，ｐｐ．１１−１３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000155225A (ja) | 2000-06-06 |
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