JP3497298B2 - 光ファイバフィルタ - Google Patents

光ファイバフィルタ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバフィルタ
に関し、特に、中心波長以外での波長における透過損失
がない光ファイバフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバフィルタは、光ファイバに入
力された光のうちで、特定の波長の光を選択的に反射
し、他の波長の光を透過させる特性を有する光デバイス
のことである。光ファイバフィルタは、光ファイバのコ
ア中にフィルタを形成するため、その大きさはファイバ
の大きさと同程度にすることができ、光回路の小型化、
軽量化に非常に有効な光部品である。
【０００３】光ファイバフィルタの一例として、光ファ
イバのコアに、長さ方向に、一定の周期的な変化、例え
ば、その屈折率の周期的変化や、そのコア径の周期的変
化を形成した光ファイバグレーティング部を有するもの
がある。そして、この周期的変化の周期（以下グレーテ
ィング周期と言うことがある。）（Λ）とこの光ファイ
バに入力した光の光ファイバ内での伝搬光の波長との間
に λg＝２ｎeffΛ ・・・式（１） の関係が満たされた場合に、例えば図１１のシングルモ
ード光ファイバを使用したシングルモード型光ファイバ
フィルタの（ａ）透過率と波長の関係と、（ｂ）反射率
と波長の関係を表したグラフからわかるように、その入
力光が強く反射される特性を有するものである。式
（１）から求めることのできるλgが反射の中心波長と
なる。ｎeffは光ファイバ中を伝搬する光の実効屈折率
である。
【０００４】ここで、実効屈折率ｎeffは、下記に示す
式（２）で与えられるように、光ファイバ中を伝搬する
光のモードにより異なるので、多数のモードが伝搬する
マルチモード光ファイバを用いたマルチモード型光ファ
イバフィルタでは、反射中心波長が多数存在するため、
図１１のグラフのような極めて急峻な反射特性を得るこ
とができない。 ｎeff＝β・λ／２π ・・・式（２） ただし、λ：伝搬光の波長、β：伝搬定数 である。こ
れに対し、単一のモードのみを伝搬し得るシングルモー
ド光ファイバを使用したシングルモード型光ファイバフ
ィルタでは、その反射波長も単一となって、図１１で示
したように反射波長域は、非常に狭く、極めて急峻な反
射特性を示すことになる。
【０００５】このような鋭い反射波長選択性を有するシ
ングルモード型光ファイバフィルタは、光ファイバ通信
網の監視システム、光ファイバレーザーを構成するミラ
ー、ファイバ中を伝搬する異なる複数の波長の信号から
ある特定の波長を取り出したり、加えたりするための光
回路などに利用されている。
【０００６】ところで、光ファイバのコアを形成するゲ
ルマニウムが添加された石英ガラスは、紫外線レーザを
照射することによりその屈折率が上昇する。したがっ
て、紫外線レーザによって形成した干渉縞をこの光ファ
イバの表面に照射すると、強い紫外線レーザが照射され
る部分と弱い紫外線レーザが照射される部分とが交互に
周期的に形成されることになる。そして、この強い紫外
線レーザが照射された部分の屈折率が上昇し、屈折率の
周期的変化が形成され、光ファイバグレーティング部と
なる。
【０００７】このことを利用して製造する光ファイバグ
レーティング部の製法としては、干渉露光法と、位相マ
スク法が知られている。干渉露光法は、図１２に示すよ
うに、２つの光路に分割した紫外線レーザを再度重ね合
わせて干渉縞を形成し、光ファイバ６の表面に照射する
ことによって、光ファイバグレーティング部８を形成す
る方法である。位相マスク法は、図１３に示すように、
石英ガラス板に一定の間隔で、複数のスリットを形成し
た位相マスク１０を光ファイバ６に当て、この位相マス
ク１０上から紫外線レーザを照射することにより干渉縞
を形成して、露光して、光ファイバグレーティング部８
を形成する方法である。ここで、グレーティング周期
（Λ）は、干渉露光法においては下記の式（３）より求
められ、位相マスク法においては下記の式（４）より求
められる。 Λ＝λ／（２sin(θ/2)） ・・・式（３） Λ＝Λmask／２ ・・・式（４） ただし、λ：紫外線レーザの波長、θ：光ファイバ６の
紫外線レーザの照射面における２つの光路がなす角度、
Λmask：位相マスク１０の溝の周期である。
【０００８】ところで、光ファイバフィルタの良否は、
その反射率と反射帯域幅で評価される。反射率（Ｒ）お
よび反射帯域幅（△λ）は、以下の式によって決定され
る。 Ｒ＝ｔａｎｈ2（π・Ｌ・△ｎ／λB） ・・・式（５） △λ＝λB 2 ／（π・ｎeff・Ｌ）・（π2＋（（π・△ｎ・Ｌ）／λB）2）1/2 ・・・式（６） ただし、Ｌ：光ファイバグレーティング部の長さ、△
ｎ：紫外線レーザ照射による光ファイバグレーティング
部の屈折率の変化量、λB：反射中心波長である。
【０００９】光ファイバフィルタとしては、反射率が大
きく反射帯域幅が狭いものが良い光ファイバフィルタと
して評価されるが、後者については、前述の通り、シン
グルモード型光ファイバフィルタを用いることで解決さ
れている。高い反射率を得るためには、上述の式５よ
り、光ファイバグレーティング部を形成する際に、その
長さＬと、紫外線レーザ照射による屈折率の変化量△ｎ
を大きくすればよいことがわかる。
【００１０】しかし、光ファイバグレーティング部の長
さＬは、一般に数ｍｍ〜数ｃｍとされるが、これを大き
くすることは技術的に難しい。一方、屈折率の変化量△
ｎは紫外線の照射量が多く、コアに含まれるゲルマニウ
ムの濃度が高い程大きくなる。ただし、この照射量（照
射強度×時間）が多い程、屈折率の変化量△ｎは大きく
なるが、ある程度大きくなると飽和し、その飽和する値
は、ゲルマニウムの濃度が高い程増加する。他に上述の
屈折率の変化量△ｎを大きくする方法として、光ファイ
バフィルタのコアに、ゲルマニウムと共にホウ素、ス
ズ、アルミニウム、希土類等のドーパンドをドープする
方法がある。
【００１１】さらに、紫外線レーザ照射による屈折率の
変化量△ｎを大きくするために、予め高圧の水素ガス中
で光ファイバの中の水素を拡散させた光ファイバに、紫
外線レーザを照射する方法も提案されている。この方法
によれば、例えば、使用波長１．３μｍの零分散シング
ルモード型光ファイバを用い、前処理を行わずに紫外線
レーザを照射した場合と、高圧の水素ガス中での水素の
拡散を行ってから紫外線レーザを照射した場合とを比較
すると、紫外線レーザ照射による屈折率の変化量△ｎ
は、約１０ー5から１０ー3に上昇する。この結果、９９％
以上の反射率Ｒをもつ光ファイバフィルタを得ることが
できる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにして製造した光ファイバフィルタは、図１４に示
したように、その透過損失が、反射中心波長より短い波
長域で増加するという問題があった。すなわち、図１４
において、中心波長より長波長の領域では損失はほぼ0
であるが、短波長領域では5dB以上の透過損失の増加が
みとめられた。通常、中心波長以外の波長で損失はない
ことが望ましいため、この現象は光ファイバフィルタを
使用する際に大きな問題となっていた。
【００１３】これは、伝搬する光のモードの光ファイバ
の径方向の広がり（以下モードフィールドという）が、
屈折率が周期的に変化している領域よりも広いような場
合に発生する現象で、屈折率変化の周期に対応する波長
（すなわち前述の反射中心波長）よりも短波長の光の領
域において、屈折率の周期的な変化により光が散乱され
て（正確には伝搬モードの光の一部がクラッドモードに
結合してコア外に放射されて）伝送損失が増加する現象
に起因するものである（参考文献１）。
【００１４】ここで光ファイバグレーテイング部をシン
グルモード光ファイバで構成した場合の径方向の屈折率
分布と、シングルモード光ファイバの唯一の伝搬モード
（基本モード）であるＬＰ01モードのモードフィールド
と、光ファイバグレーテイング部の屈折率の変化量の関
係を示すと図１５の通りとなる。図１５のグラフより、
光ファイバグレーテイング部がシングルモード光ファイ
バで構成されている場合には、伝搬モードのモードフィ
ールドがコアの外側まで広がっている一方、コアの領域
でのみ屈折率が周期的に変化しているため、前述の通り
の短波長側の透過損失が増加する現象が発生してしまう
ことになる。
【００１５】この散乱の大きさは屈折率の変化量と共に
増加するため（参考文献１）、屈折率変化が大きい光フ
ァイバフィルタ程、すなわち式５より反射率の高い光フ
ァイバフィルタ程、短波長側の透過損失が増大してしま
うことになり、特に高品質の光ファイバフィルタの大き
な問題と成っていた。本発明は、前記事情に鑑みてなさ
れたもので、反射透過特性の波長特性が急峻で、且つ中
心波長以外の波長における透過損失の増加がない光ファ
イバフィルタを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ＳＩ型光ファイバフィルタにおいては、特定波長の光を
選択的に反射叉は透過するＳＩ型光ファイバフィルタで
あって、前記特定波長の光を選択的に反射叉は透過する
部分は、コアの屈折率が長さ方向に周期的に変化してい
るマルチモード光ファイバで構成され、前記マルチモー
ド光ファイバの少なくとも入力側は、シングルモード光
ファイバに接続されて構成されており、さらに、マルチ
モード光ファイバのコア径ａとＬＰ０１モードのモード
フィールド径ＭＦＤとが、ＭＦＤ／２ａ＝０．６５の関
係を満たし、ＬＰ０１モードのモードフィールドが光パ
ワーの９９％以上がコア内に閉じこめられており、かつ
コアとクラッドとの比屈折率差が１．５％以上であるこ
とを前記課題の解決手段とした。
【００１７】 請求項２記載のＳＩ型光ファイバフィル
タにおいては、少なくとも入力側が、外部のシングルモ
ード光ファイバもしくは外部のシングルモード型光導波
路に接続されて特定波長の光を選択的に反射叉は透過す
るＳＩ型光ファイバフィルタであって、前記特定波長の
光を選択的に反射叉は透過する部分は、コアの屈折率が
長さ方向に周期的に変化しているマルチモード光ファイ
バで構成され、該マルチモード光ファイバは、伝搬され
る光のＬＰ01モードのモードフィールド径が前記外部の
シングルモード光ファイバもしくは外部のシングルモー
ド型光導波路のモードフィールド径に近づけられてな
り、さらに、マルチモード光ファイバのコア径ａとＬＰ
０１モードのモードフィールド径ＭＦＤとが、ＭＦＤ／
２ａ＝０．６５の関係を満たし、ＬＰ０１モードのモー
ドフィールドが光パワーの９９％以上がコア内に閉じこ
められており、かつコアとクラッドとの比屈折率差が
１．５％以上であることを前記課題の解決手段とした。
【００１８】また、請求項３記載のＳＩ型光ファイバフ
ィルタにおいては、上述の 請求項１または請求項２記
載の光ファイバフィルタにおいて、マルチモード光ファ
イバは、コアにゲルマニウムを添加して成り、長さ方向
に周期的な光を照射することによりコアの屈折率の長さ
方向の周期的変化を形成することを前記課題の解決手段
とした。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の光ファイバフィルタは、
光ファイバグレーティング部がマルチモード光ファイバ
で構成され、マルチモード光ファイバの少なくとも入力
側がシングルモード光ファイバに接続されていることが
特徴となっている。マルチモード光ファイバ中を伝搬す
る光のうち、その最低次モードであるＬＰ01モードのモ
ードフィールドはほぼコア領域内に限られ、コア領域外
までひろがっているモードフィールドはほとんどない。
【００２０】図６は、光ファイバグレーティング部が設
けられたマルチモード光ファイバの屈折率分布と、この
マルチモード光ファイバを伝搬する光の光パワー分布
と、マルチモード光ファイバに紫外線レーザを照射して
光ファイバグレーティング部を形成することによって上
昇した屈折率の変化量の関係を示したものである。これ
らの横軸は、マルチモード光ファイバの径を表してい
る。
【００２１】図６よりわかるように、光ファイバグレー
ティング部をマルチモード光ファイバで構成した場合、
屈折率が周期的に変化する領域はＬＰ01モードのモード
フィールドよりも大きくなる。したがって、ＬＰ01モー
ドに対しては短波長の透過損失の増加は抑えることがで
きる。
【００２２】一方、光ファイバグレーティング部がマル
チモード光ファイバで構成されている場合、前述の通
り、その伝搬可能な多数のモードに対応した反射中心波
長が多数存在する事により、単一の反射波長を有する従
来のシングルモード光ファイバグレーティングと同様の
反射率が大きく反射帯域幅の狭い特性は得られない。但
し何らかの手段によりその伝搬モードを単一のモードに
限定できれば、前記の反射特性を得ることができる。
【００２３】そこでマルチモード光ファイバの少なくと
も入力側がシングルモード光ファイバに接続されていれ
ば、マルチモード光ファイバにはシングルモード光ファ
イバの基本モードであるＬＰ01モードが入力され、マル
チモード光ファイバ側には、ほとんど最低次モードであ
るＬＰ01モードが励振される。この結果光ファイバグレ
ーティング部をマルチモード光ファイバで構成した場合
で少なくとも入力側がシングルモード光ファイバに接続
されている場合には、光ファイバグレーティング部によ
り反射透過される光のほとんどが最低次モードであるＬ
Ｐ01モードとなる。これにより単一の反射波長を有する
従来のシングルモード光ファイバグレーティングフィル
タと同様の反射率が大きく反射帯域幅の狭い特性を有
し、且つ従来のシングルモード光ファイバグレーティン
グフィルタでは回避できなかった短波長での透過損失の
増加が抑えられた高品質の光ファイバフィルタを得るこ
とができる。
【００２４】さらに、本発明において、前記の特性を向
上させるために、マルチモード光ファイバにおいて、 最低次の伝搬モードであるＬＰ01モードのモードフ
ィールドをコア領域内へより一層集中化させることが望
ましく、 最低次の伝搬モードであるＬＰ01モードのモードフ
ィールドと入力側に接続されたシングルモード光ファイ
バの基本モードであるＬＰ01モードのモードフィールド
（すなわちシングルモード光ファイバのモードフィール
ド）にできるだけ近づけることが望ましく、 伝搬可能なモード数をなるべく少なくすることが望
ましい。 ここで前記は、短波長での透過損失増加をより抑える
為に必要な条件であり、次式で与えられる正規化周波数
Ｖを大きくすることにより可能となる。 Ｖ＝（２πａ／λ）（２Δ）1/2 ・・・式（７） ただし ａ：コア半径、ｎ：クラッドの屈折率、Δ：コ
アークラッド間の比屈折率差である。Ｖ>2.41がマルチ
モード光ファイバとなる条件である。
【００２５】前記は、マルチモード光ファイバには、
できるだけ最低次の伝搬モードであるＬＰ01だけが励振
され、他の高次の伝搬モードはできるだけ励振されない
ようにして、マルチモード光ファイバグレーティング部
により反射透過される光のほとんどを最低次モードであ
るＬＰ01モードだけにして、より反射率が大きく反射帯
域幅の狭い特性を得るために必要な条件である。これ
は、最低次モードであるＬＰ01モードのモードフィール
ドをできるだけ減少させることが必要になるが、これ
は、前記の正規化周波数Ｖを小さくする、特にコア径を
小さくすることにより可能である。
【００２６】また、前記は、シングルモード光ファイ
バとマルチモード光ファイバとが接続されている場合の
接続損失低減の為の必要な条件でもある。その接続損失
が光ファイバフィルタの付加損失に加わるので、光ファ
イバフィルタの付加損失低減の為の必要な条件ともな
る。また、光ファイバフィルタを外部の光回路や光通信
網に接続するために、マルチモード光ファイバグレーテ
ィング部の出力側にシングルモード光ファイバが接続さ
れた場合に、出力側との接続損失を抑えるための必要な
条件でもある。したがって、前記は、接続損失を低減
でき、より高品質の光ファイバフィルタとしての望まし
い条件となる。
【００２７】さらに前記については、接続するシング
ルモード光ファイバ側において、基本モードであるＬＰ
01モードのモードフィールドを接続部付近において拡大
して、マルチモード光ファイバグレーティング部の最低
次モードであるＬＰ01モードのモードフィールドにでき
るだけ近づけることによっても実現できる。
【００２８】前記は、マルチモード光ファイバにおい
て、モード結合を少なくして、励振された最低次モード
であるＬＰ01モードから高次の伝搬モードにモード結合
を起こりにくくして、マルチモード光ファイバグレーテ
ィング部により反射透過される光のほとんどを最低次モ
ードであるＬＰ01モードだけにして、より反射率が大き
く反射帯域幅の狭い特性を得るために必要な条件であ
る。これは、前記の正規化周波数Ｖを小さくすることに
より可能である。
【００２９】したがって、前記、、の条件は、正
規化周波数Ｖの値等で相互に対立する条件でもある。さ
らに、マルチモード光ファイバには、グレーデッドイン
デックス型光ファイバ（GI型光ファイバ）、ステップイ
ンデックス型光ファイバ（SI型光ファイバ）等があり、
これらのマルチモード光ファイバの種類によっても前記
、、の条件が変化する。より高品質の光ファイバ
フィルタの実現には、以上の点を考慮して最適に設計す
ることが必要と成る。
【００３０】以下やや具体的に説明する。 （１）ここでモードフィールドを近づけるとは、モード
フィールドの形状と大きさをできるだけ等しくすること
である。コアが通常の屈折率分布を有する光ファイバに
おいては、ＬＰ01モードのモードフィールドの形状は光
ファイバの種類に関係なくほぼガウス型分布に等しくな
る。したがって、コアが通常の屈折率分布を有する光フ
ァイバにおいては、前記の条件は、両ＬＰ01モードの
モードフィールドの大きさ（すなわちモードフィールド
径）をできるだけ等しくすればよいことになる。
【００３１】（２）ＧＩ型光ファイバの場合、正規化周
波数Ｖが余り大きくなくても、最低次モードであるＬＰ
01モードのモードフィールドはコアの中心付近にほとん
ど集中している。したがってGIファイバを光ファイバグ
レーティング部に使用した場合、前記の条件はほぼ常
に満足されているので、コア径を小さくして正規化周波
数Ｖを小さくすることで、前記及びの条件をも満足
させることができるので、より高品質の光ファイバフィ
ルタを比較的容易に実現することができる。
【００３２】（３）ＳＩ型光ファイバの場合には、最低
次モードであるＬＰ01モードのモードフィールドは光パ
ワーの９９％以上がコア内に閉じこめられている。この
とき、コア径ａとＬＰ01モードのモードフィールド径Ｍ
ＦＤとの関係は理論的に ＭＦＤ／２ａ→０．６５ ・・・式（８） に収束することが知られている。したがってＳＩ型ファ
イバをを光ファイバグレーティング部に使用した場合、
ＳＩ型光ファイバをモードフィールド径１０μｍのシン
グルモード光ファイバに接続する時は、前記の条件を
満たすために、１５μｍ程度のコア径のＳＩ型ファイバ
にすれば良いことになる。このときに、前記の条件を
満たすためには、ＳＩ型ファイバの比屈折率差を高めに
設定して、正規化周波数Ｖを大きめに設定することが必
要である。例えば、比屈折率差を1.5％以上にすること
は望ましい結果を与えるだろう。
【００３３】（４）前記の条件を満たすための他の方
法は、光ファイバグレーティング部のマルチモード光フ
ァイバとシングルモード光ファイバの接続部付近で、シ
ングルモード光ファイバの方のモードフィールドを局部
的に拡大してマルチモード光ファイバのＬＰ01モードの
モードフィールドに近づけることである。この方法とし
て現在、よく用いられる技術のひとつに、シングルモー
ド光ファイバのコアに含有するドーパント（添加物）を
拡散させる方法がある。具体的には、アーク放電などで
得られる１８００度Ｃ以上の熱で加熱することに、標準
的なドーパントであるゲルマニウムが比較的短い、例え
ば、１０秒〜１００秒程度の加熱時間で拡散する。この
ような操作によって、シングルモード光ファイバのコア
が拡大されて、モードフィールドを拡大することができ
る。局部的な加熱方法としては、アーク放電や、酸水素
炎等がある。この方法は、接続工程で行うこともでき、
接続工程の前工程として行うこともできる。
【００３４】ここで、シングルモード光ファイバのモー
ドフィールドを局部的に拡大すると、光の一部がコア外
に放射されて伝送損失が増加し、その結果光ファイバフ
ィルタの付加損失が増大することが考えられる。この損
失増加は、拡大後のモードフィールド径と拡大部分の長
さに依存するので、拡大部分をこの損失増加が無視でき
る程度に長くする必要がある。例えば、拡大後のモード
フィールド径を２倍にしようとする場合、拡大部分の長
さを４００λ〜５００λ（λは光の波長）以上であれ
ば、損失増加は無視できる。
【００３５】この方法を利用して、光ファイバグレーテ
ィング部に、標準的なコアの大きいマルチモード光ファ
イバを使用する構成の光ファイバフィルタが考えられ
る。特に標準的なＧＩ型光ファイバの場合、最低次モー
ドであるＬＰ01モードのモードフィールドはコアの中心
付近に集中しており、シングルモード光ファイバのモー
ドフィールドとの差は余り大きくないので、この構成の
光ファイバフィルタが比較的容易に実現できる。また、
この接続部付近でシングルモード光ファイバのモードフ
ィールドを拡大する方法は、前記の（２）叉は（３）の
方法と組み合わせることもできる。
【００３６】（５）本発明の光ファイバフィルタにおい
ては、光ファイバグレーティング部のマルチモード光フ
ァイバの少なくとも入力側がシングルモード光ファイバ
に接続されていることが必要である。本発明の実施形態
として、シングルモード光ファイバをマルチモード光フ
ァイバに融着接続等により接続一体化した光ファイバフ
ィルタを構成し、この光ファイバフィルタを適当なハウ
ジングに収容して、取扱い容易な光ファイバフィルタデ
バイスを形成することができる。この場合、光ファイバ
フィルタの特性が格段に向上させるために、前記（１）
〜（４）の構成を採用することが望ましい
【００３７】（６）前記（５）とは別の実施形態とし
て、外部の光回路や光通信網等のシングルモード光ファ
イバと、光ファイバグレーティング部のマルチモード光
ファイバとを組み合わせることによっても、光ファイバ
フィルタを形成することができる。この場合、マルチモ
ード光ファイバの構成を、外部のシングルモード光ファ
イバのモードフィールドと対応させて前記の（２）叉は
（３）の構成と成るよう最適に設計すれば、光の入力側
に外部のシングルモード光ファイバに接続することによ
り、前記（５）と同様の高性能の光ファイバフィルタを
実現できる。さらに外部のシングルモード光ファイバの
モードフィールドと対応させてあれば、外部のシングル
モード光ファイバと融着接続はもちろん突き合わせ接
続、接着接続、コネクタ接続等の接続で低損失で接続で
きる。これにより、マルチモード光ファイバグレーティ
ング部を、光コネクタ等の光部品に内装して、外部のシ
ングルモード光ファイバとコネクタ等で接続する構成も
採用でき、この構成でも、前記（５）と同様の高性能の
光ファイバフィルタを実現できる。
【００３８】ここで、外部のシングルモード光ファイバ
として、１．３μｍ零分散光ファイバ、分散シフト光フ
ァイバ等の種々の光ファイバが考えられる。それらのシ
ングルモード光ファイバに個別に対応した種々のマルチ
モード光ファイバグレーティング部は、前記のように外
部のシングルモード光ファイバのモードフィールドを対
応させることにより構成することができる。但し、通常
使用されているシングルモード光ファイバにおいては、
種類が異なっても、モードフィールドに余り差がないの
で、モードフィールドが厳密には対応していないシング
ルモード光ファイバとマルチモード光ファイバグレーテ
ィング部とを接続してもフィルタ特性の劣化は余り大き
くない。そこで、標準的なシングルモード光ファイバ
（例えば１．３μｍ零分散光ファイバ）のモードフィー
ルドに対応したマルチモード光ファイバグレーティング
部のみを使用して、他種の外部のシングルモード光ファ
イバに接続して使用することもできる。
【００３９】また、外部のシングルモード光の入力源と
しては、光ファイバ構造以外のシングルモード型の光導
波路も考えられる。そこで、前記のようにこの光導波路
の伝搬光のモードフィールドにマルチモード光ファイバ
グレーティング部を対応させるように構成して、この光
導波路をマルチモード光ファイバグレーティング部の入
力側に接続することにより実現できる。さらに通常シン
グルモード光ファイバが接続されて使用されているシン
グルモード型の光導波路であれば、その基本モードのモ
ードフィールドは、シングルモード光ファイバのモード
フィールドと余り差がないので、標準的なシングルモー
ド光ファイバ（例えば１．３μｍ零分散光ファイバ）の
モードフィールドに対応したマルチモードグレーティン
グ光ファイバグレーティング部を使用して、入力側にこ
の光導波路を接続してもよい。この場合、外部の光導波
路とは、前記のように、突き合わせ接続、接着接続、コ
ネクタ接続等の接続で低損失で接続できる。
【００４０】さらに、このような構成のマルチモード光
ファイバグレーティング部は、前記のように低損失の接
続が容易で、且つ非常にコンパクトなので光コネクタの
光部品に容易に内蔵する事ができ、光カプラや光スイッ
チ等の機能性光部品に内蔵する事により、さらに高度で
複合的な機能性光部品を実現することができる。また、
光通信網においては、光ケーブル接続クロージャや光フ
ァイバケーブルに内蔵することもできる。以下本発明の
実施形態の例についてより詳細に説明する。
【００４１】図１（ａ）は、本発明の光ファイバフィル
タの一例の縦断面図である。図中符号１５のマルチモー
ド光ファイバは、コア１２とクラッド１４から構成され
ている。そして、このコア１２には、周期的な屈折率の
変化をもつ光ファイバグレーティング部８が設けられて
いる。この裸マルチモード光ファイバ１５はその両端部
のどちらからでも光が入力でき、その両端部には裸シン
グルモード光ファイバ２２、２２が融着接続部２４で融
着接続されている。
【００４２】上述の裸シングルモード光ファイバ２２、
２２として一般的な１．３μｍ零分散シングルモード光
ファイバを用いた場合、そのコア１８、１８の径は、８
〜１０μｍであり、そのモードフィールド径は、波長
１．５５μｍで一般に９〜１０．５μｍである。また、
そのコア１８とクラッド２０の屈折率の差である比屈折
率は０．３〜０．４％とされる。上述の裸マルチモード
光ファイバ１５の長さは、１５〜３０ｍｍとされ、光フ
ァイバグレーティング部８の長さは５〜２０ｍｍとされ
る。上述の裸マルチモード光ファイバ１５の径と裸シン
グルモード光ファイバ２２、２２の径は通常１２５μｍ
とされる。
【００４３】例えば、裸マルチモード光ファイバ１５と
してＧＩ型光ファイバを用いる場合、比屈折率差が約１
％でコア１２の径を約２５〜３０μｍとすれば、ＬＰ01
モードのモードフィールド径を９〜１１μｍとすること
ができる。このＧＩ型光ファイバの端部に、そのコア１
８の径が９．５μｍ、モードフィールド径１０．２μ
ｍ、比屈折率約０．３５％である裸シングルモード光フ
ァイバ２２を接続することにより、両ファイバのＬＰ01
モードのモードフィールド径を近似することができ、良
好な特性の光ファイバフィルタを構成することができ
る。
【００４４】また、裸マルチモード光ファイバ１５とし
てＳＩ型ファイバを用いる場合、例えば、比屈折率差約
１．５〜１．７％で、コア１２の径を約１５〜１７μｍ
とすれば、モードフィールド径を１０〜１０．５μｍと
することができる。このＳＩ型ファイバの端部に、コア
１８の径１０μｍ、モードフィールド径１０．２μｍ、
比屈折率約０．４％である裸シングルモード光ファイバ
２２と接続することにより、両光ファイバのＬＰ01モー
ドを近くすることができ、良好な特性の光ファイバフィ
ルタを構成することができる。このとき両者の接続損失
は０．２ｄＢ以下となって、非常に低い特性のものが得
られる。ここで、ＳＩ型光ファイバを用いる場合には、
ＬＰ01モードが、十分にＳＩ型光ファイバのコアに閉じ
こめられるように、正規化周波数Ｖをできるだけ大きく
なるようにして、このＳＩ型ファイバの比屈折率を１．
５％以上とし、コア形を適切に設定してある。
【００４５】上述の裸シングルモード光ファイバ２２と
しては、ハイシリカコアファイバや、分散シフト光ファ
イバを用いることもできる。
【００４６】図１（ｂ）は、上述の光ファイバフィルタ
を適当なハウジングに実装して使用する場合のデバイス
の例を示したものである。光ファイバグレーティング部
８が設けられた裸マルチモード光ファイバ１５は、シン
グルモード光ファイバ心線部２８、２８の被覆を除去し
た裸シングルモード光ファイバ部２１、２１の端と融着
接続部２４で融着接続されている。この裸マルチモード
光ファイバ１５とこれに接続された裸シングルモード光
ファイバ部２１、２１は、補強ケース２６内に収納さ
れ、接着剤３０によって固定されている。シングルモー
ド光ファイバ心線部２８、２８はゴムブーツ３２、３２
によって補強ケース２６の端部に固定されている。
【００４７】このように、図１（ａ）および図１（ｂ）
の光ファイバフィルタの例においては、マルチモード光
ファイバのＬＰ01モードのモードフィールド径をシング
ルモード光ファイバのモードフィールド径に近づけるた
めに、マルチモード光ファイバのコアの径が小さく設定
されている。両者のモードフィールド径を近づけるため
の他の方法として、シングルモード光ファイバのコアの
片端の径を一部分拡大することによって、このマルチモ
ード光ファイバのＬＰ01モードのモードフィールドとシ
ングルモード光ファイバのモードフィールドとを融着接
続部の近傍において近づける方法がある。
【００４８】図２（ｃ）は、上述の方法の例を示したも
ので、裸シングルモード光ファイバ２２の片端のコア１
８径を拡大した光ファイバフィルタの例の縦断面図であ
る。この光ファイバフィルタにおいて、光ファイバグレ
ーティング部８には、標準的なＧＩ型光ファイバを使用
し、裸マルチモード光ファイバ１５の両端には、融着接
続部２４に向かってそのコア１８の径の一部が拡大され
た裸シングルモード光ファイバ２２、２２が融着接続さ
れている。
【００４９】前記標準的ＧＩ型光ファイバである裸マル
チモード光ファイバ１５は、コア１２の径は４０〜６０
μｍ、比屈折率は約１％であり。そのＬＰ01モードのモ
ードフィールド径は１５〜２０μｍとなる。また、前記
裸シングルモード光ファイバ２２のコア１８の拡大部分
３４以外のコア径は、９〜１０μｍであり、そのモード
フィールド径は９〜１０．５μｍとなる。融着接続部２
４近傍の拡大部分３４でコアを拡大することにより、そ
の最大のコア径と最大モードフィールド径は、それぞれ
１３〜１８μｍ、１５〜２０μｍとされる。また、この
拡大部分３４の長さａは２〜２０ｍｍとされる。すなわ
ち、上述の融着接続部２４においては、裸シングルモー
ド光ファイバ２２のモードフィールド径と、裸マルチモ
ード光ファイバ１５であるＧＩ型光ファイバのＬＰ01モ
ードのモードフィールド径との比が１〜１．３となるよ
うに近づけられている。
【００５０】また、図３（ｂ）に示すように、裸シング
ルモード光ファイバ２２のコア１８の一部分と、裸マル
チモード光ファイバ１５のコア１２の一部分を、共に、
融着接続部２４に向かって拡大させて、これらのモード
フィールド径を近づけた光ファイバフィルタとすること
もできる。前記裸マルチモード光ファイバ１５として、
標準的なＧＩ型光ファイバを使用した場合、コア１２の
拡大部分３４以外の径は、４０〜６０μｍであり、その
ＬＰ01モードのモードフィールド径は１５〜２０μｍと
なる。この裸マルチモード光ファイバ１５のコア１２の
拡大部分３４の最大コア径とＬＰ01モードの最大モード
フィールド径は、それぞれ５０〜７０μｍ、１８〜２５
μｍとされる。
【００５１】また、上述の裸シングルモード光ファイバ
２２のコア１８の前記拡大部分３４以外のコア径は、９
〜１０μｍ、そのモードフィールド径は９〜１０．５μ
ｍとされる。この裸シングルモード光ファイバ２２のコ
ア１８の拡大部分３４でコアを拡大することにより、最
大コア径と最大モードフィールド径は、それぞれ１３〜
１８μｍ、１５〜２０μｍとすることができる。このよ
うにして、融着接続部２４における裸マルチモード光フ
ァイバ１５のＬＰ01モードのモードフィールド径と、裸
シングルモード光ファイバ２２のモードフィールド径と
の差がほぼ等しくなるように接近させることができる。
また、この拡大部分３４の長さｂは２〜２０ｍｍとされ
る。
【００５２】上述の図２（ｃ）および図３（ｂ）に示さ
れた光ファイバフィルタの例のように、裸マルチモード
光ファイバ１５または裸シングルモード光ファイバ２２
のコアに拡大部分３４を設けることによる損失の増加
は、コアの拡大部分３４の長さを十分に大きくすること
で抑えることができる。通常この長さは、使用する光の
波長の４００〜５００倍以上であれば、この損失を０．
１ｄＢ以下にすることができ、この長さが長い程、損知
は減少する。
【００５３】図１（ｂ）に示したものは、裸マルチモー
ド光ファイバ１５と裸シングルモード光ファイバ２２と
は、融着接続によって接続して実装したデバイスの例で
あったがされているが、光ファイバコネクタ内に実装す
ることもできる。図４は、光ファイバコネクタプラグに
上述の光ファイバフィルタを実装した例を示したもので
ある。
【００５４】シングルモード光ファイバコード４２は、
その片端において、コード部を口出しした光ファイバ心
線部２９と、さらにこの光ファイバ心線の被覆層を除去
した裸シングルモード光ファイバ部２１とを有してい
る。
【００５５】この裸シングルモード光ファイバ部２１
は、その端部が鏡面状に切断された状態で、フェルール
３６の片端から挿入され、固定されている。このフェル
ール３６の他の端からは、光ファイバグレーティング部
８が設けられた図１（ａ）中に示されたものと同様の構
成の裸マルチモード光ファイバ１５が、その端部が鏡面
状に切断された状態で挿入され、前記裸シングルモード
光ファイバ部２１の端とこの裸マルチモード光ファイバ
１５の端とは、このフェルール３６内で密着固定されて
いる。このフェルール３６の端面は研磨されており、こ
のフェルール３６と、ハウジング内収納部４１と、前記
光ファイバ心線部２９と、前記光ファイバコード４２の
ハウジング内固定部４３とは、プラグ用ハウジング３８
内に収められて、固定され、このプラグが形成されてい
る。
【００５６】このプラグを、アダプタを介して、他のシ
ングルモード光ファイバの片端が収められた他のプラグ
と接続することによって、前記光ファイバグレーティン
グ部８が設けられた裸マルチモード光ファイバ１５は、
前記シングルモード光ファイバと接続され、光ファイバ
コネクタとすることができる。
【００５７】また、図５のように、光ファイバグレーテ
ィング部８を有する図１（ａ）中に示されたものと同様
の構成の裸マルチモード光ファイバ１５をフェルール３
６内に挿入固定し、このフェルール３６の両端部が研磨
された状態のものを、これをアダプタ用ハウジング４４
内に固定してアダプタとすることもできる。シングルモ
ード光ファイバの片端が収められた他のプラグ２本と、
このアダプタのプラグ接続部４８、４８とをそれぞれ接
続することによって、光ファイバコネクタ型の光ファイ
バフィルタとすることができる。このようにして、取り
外し可能な光ファイバコネクタとすれば、短時間で脱着
可能であり、取扱いが簡便である。
【００５８】また、上述の図１（ａ）、図２（ｃ）、図
３（ｂ）に示した光ファイバフィルタにおいては、光フ
ァイバグレーティング部８を有する裸マルチモード光フ
ァイバ１５の両端部に裸シングルモード光ファイバ２
２、２２が接続されているので、どちらから光が入力し
ても、入力側のシングルモード光ファイバのＬＰ01モー
ドに対応して、マルチモード光ファイバ光には、ほとん
どＬＰ01モードのみが励振される。したがって、光ファ
イバグレーティング部がマルチモード光ファイバであっ
ても単一の反射波長特性を有する従来のシングルモード
光ファイバと同等の極めて急峻な反射特性を示す光ファ
イバフィルタとすることができる。また、どちらから光
を入力してもよいので、取扱いが容易な光ファイバフィ
ルタとすることができる。
【００５９】光ファイバグレーティング部がマルチモー
ド光ファイバであるので、中心波長以外の透過損失が殆
ど０である光ファイバフィルタを得ることができる。
【００６０】また、上述の光ファイバフィルタは、裸マ
ルチモード光ファイバ１５のＬＰ０１モードのモードフ
ィールド径と、裸シングルモード光ファイバ２２のモー
ドフィールド径とを、少なくとも融着接続部２４付近で
近づけられて構成されているので、ＬＰ０１モードの単
一励振性を向上させることができ、前記の単一の反射波
長特性をより向上させることができ、さらにまた、接続
損失を低減させることができ、光ファイバフィルタ内の
付加損失を低減することができる。
【００６１】また、このことにより、光ファイバフィル
タを外部の光回路等と、接続用光ファイバ部等を必要と
せずに直接接続することが可能であるので、装置を小型
化することができる。さらに、図２（ｃ）及び図３
（ｂ）に示す光ファイバフィルタは、マルチモード光フ
ァイバグレーティング部に標準的なＧＩ型光ファイバを
使用できるので、低コストで製造できる。図１（ｃ）と
同様に図３（ｂ）についても図２（ｃ）と同様のハウジ
ングに実装した構成とする事ができる。図２（ｃ）のよ
うな構成の光ファイバフィルタは、脆弱な裸光ファイバ
部や接続部がハウジングによって保護されているので、
光ファイバフィルタの信頼性が向上し、取扱いも非常に
楽になる。外部とは、両端のシングルモード光ファイバ
の端部において、融着接続やコネクタ接続等により容易
に接続できる。
【００６２】図４のような構成の光ファイバフィルタ
は、マルチモード光ファイバグレーティング部をコネク
タプラグに内装し、マルチモード光ファイバグレーティ
ング部に接続されたシングルモード光ファイバでコネク
タコード部を形成しているので、外部と接続が容易で、
且つ脱着も容易である。マルチモード光ファイバグレー
ティング部へのシングルモード光の入力は、通常コネク
タコード部側から行われるが、場合によっては、コネク
タプラグにアダプタを介して外部のシングルモード光フ
ァイバに接続して、こちらからシングルモード光を入力
することも可能である。シングルモード光ファイバコー
ドの代わりに、シングルモード光ファイバ心線としても
良い。
【００６３】図５のような構成の光ファイバフィルタ
は、マルチモード光ファイバグレーティング部をコネク
タアダプタに内装しているので、マルチモード光ファイ
バグレーティング部へのシングルモード光の入力は、外
部のコネクタプラグ付きのシングルモード光ファイバを
接続することにより行われる。出力側も同様にして外部
と接続される。したがってこのような構成により、コン
パクトで、外部との接続及び脱着が容易な光ファイバフ
ィルタを実現できる。
【００６４】以下、図１（ａ）に示した光ファイバフィ
ルタの製造方法の例について、説明する。裸マルチモー
ド光ファイバ１５としては、ゲルマニウムが８〜２０mo
l％程度添加された石英ガラスからなるコア１２を有す
る図１（ａ）に示したものと同様の構成のＧＩ型光ファ
イバもしくはＳＩ型光ファイバを用いる。まず、裸マル
チモード光ファイバ１５の両端部の融着接続部２４にお
いて裸シングルモード光ファイバ２２、２２を融着接続
する。
【００６５】これを、光ファイバグレーティング部８の
屈折率変化を大きくするために、８０〜１５０気圧の水
素ガス中に３〜７日間放置する。次に、位相マスク法に
よって、この裸マルチモード光ファイバ１５のコア１２
に、光ファイバグレーティング部８を形成して、光ファ
イバフィルタとする。上述の位相マスク法に用いる位相
マスクに設けられた複数のスリットの間隔等を制御する
ことによって、この光ファイバフィルタの反射中心波長
等を変化させることができる。ここで、図１（ａ）に示
したものの製造方法については、シングルモード光ファ
イバ２２、２２の接続工程と、マルチモード光ファイバ
１５に光ファイバグレーティング部８を形成する工程と
を、場合によっては順序を入れ換えることもできる。
【００６６】次に、図２（ｃ）に示した光ファイバフィ
ルタの製法の例について説明する。まず図２（ａ）に示
したように、裸シングルモード光ファイバ２２の一部を
酸素火炎によって１０〜１００秒間、１８００〜２００
０℃の条件で加熱し、そのコア１８を形成する石英ガラ
ス中のゲルマニウムを拡散させてコア１８の拡大部分３
４を形成する。この拡大部分３４の中心を切断して、図
２（ｂ）に示したように、裸マルチモード光ファイバ１
５として、標準的なＧＩ型光ファイバの両端部に融着接
続する。これを、その屈折率変化を大きくするために、
８０〜１５０気圧の水素ガス中に３〜７日間放置する。
つぎに、図２（ｃ）に示したように、この裸マルチモー
ド光ファイバ１５のコア１２に、上述のようにして光フ
ァイバグレーティング部８を形成して光ファイバフィル
タとする。
【００６７】次に、図３（ｂ）に示した光ファイバフィ
ルタの製法の例について説明する。まず図３（ａ）に示
したように、裸シングルモード光ファイバ２２の端と、
その裸マルチモード光ファイバ１５の端を融着接続し、
この融着接続部２４を１対の放電電極の間に置き、この
放電電極によるアーク放電によってこの融着接続部２４
付近を、５〜６０秒間、１９００〜２１００℃の条件で
加熱してコアの拡大部分３４を形成する。この裸マルチ
モード光ファイバ１５の他の端も同様にして他の裸シン
グルモード光ファイバ２２を融着接続した後、コアの拡
大部分３４を形成する。これを、その屈折率変化を大き
くするために、８０〜１５０気圧の水素ガス中に３〜７
日間放置する。つぎに図３（ｂ）に示したように、この
裸マルチモード光ファイバ１５のコア１２に、上述のよ
うにして光ファイバグレーティング部８を形成して光フ
ァイバフィルタとする。
【００６８】この場合、前記拡大部分３４を形成するに
おいて、上述の裸シングルモード光ファイバ２２のコア
１８の径は、裸マルチモード光ファイバ１５のコア１２
の径より小さいので、これらを同時に加熱し、これらの
コアを形成する石英ガラス中に含まれるゲルマニウムを
拡散させて、それらのモードフィールド径を近づけるた
めには、裸シングルモード光ファイバ２２のコア１８中
のゲルマニウムの拡散速度をはやめる必要がある。この
ために、フッ素あるいは塩素等のゲルマニウムの拡散を
助長する添加剤を、比屈折率差の変化で０．１〜０．４
％含む石英ガラスを用いて形成したシングルモード光フ
ァイバのクラッド２０を有する裸シングルモード光ファ
イバ２２を用いることが望ましい。
【００６９】[参考文献１]Victor Mizrahi and J. E. S
ipe, "Optical Properties of Photosensitive FiberPh
ase Gratings ",Journal of Lightwave Technology, vo
l. 11 No.10, pp1513-1517 (1993).
【００７０】
【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。実施例１〜３で用いたシングルモード光ファイバ
は、コア径１０μｍ、モードフィールド径９．５μｍ、
比屈折率０．３５％、零分散波長が１．３μｍであるフ
ァイバである。そのコアは３．５mol％のゲルマニウム
が添加された石英ガラスによって形成されている。実施
例４で用いたシングルモード光ファイバにおいて、上述
のシングルモード光ファイバと異なるのは、そのクラッ
ドを形成している石英ガラスにフッ素が比屈折率差の変
化で０．４％添加されている点である。
【００７１】また、実施例１、３、４で用いたマルチモ
ード光ファイバは、コア径５０μｍ、比屈折率差１％で
ある標準的なＧＩ型光ファイバである。ＬＰ01モードの
モードフィールド径は１５μｍとなっている。実施例２
で用いたマルチモード光ファイバは、コア径１５μｍ、
比屈折率差１．３％であるＳＩ型ファイバである。ＬＰ
01モードのモードフィールド径は１０μｍとなってい
る。上述のマルチモード光ファイバの径とシングルモー
ド光ファイバの径は１２５μｍである。また実施例１〜
４においては、シングルモード光ファイバとマルチモー
ド光ファイバを融着接続し、必要があればそれらのコア
をの一部を拡大した後、１００気圧の水素ガス中に１週
間放置し、この後光ファイバグレーティング部を形成し
た。
【００７２】（実施例１）図１に示したような構造の光
ファイバフィルタを、上述のような方法で作成した。裸
マルチモード光ファイバ１５として、長さ２０ｍｍの標
準的なＧＩ型光ファイバを用い、これに長さ１０ｍｍで
ある光ファイバグレーティング部８を形成した。この
際、裸シングルモード光ファイバ２２と裸マルチモード
光ファイバ１５のＬＰ01モードのモードフィールド径の
比は１．５であった。この光ファイバフィルタの融着接
続部２４における接続損失は１．３ｄＢであった。ま
た、この光ファイバフィルタの透過損失を測定し、結果
を図７に示した。波長特性は比較的急峻で、中心波長以
外での透過損失は殆ど０であった。
【００７３】（実施例２）実施例２において、実施例１
と異なるところは、裸マルチモード光ファイバ１５とし
て、裸シングルモード光ファイバ２２のモードフィール
ド径とそのＬＰ01モードのモードフィールド径が近づけ
られたＳＩ型ファイバを用いた点である。このとき、こ
の裸マルチモード光ファイバ１５と裸シングルモード光
ファイバ２２のモードフィールド径の比は、１．１であ
った。この光ファイバフィルタの融着接続部２４におけ
る接続損失は、０．３ｄＢであった。また、この光ファ
イバフィルタの透過損失を測定し、結果を図８に示し
た。波長特性は急峻で中心波長以外での透過損失が殆ど
ない光ファイバフィルタを得ることができた。
【００７４】（実施例３）図２（Ｃ）に示したような構
造の光ファイバフィルタを、上述のようにして作成し
た。裸シングルモード光ファイバ２２のコア１８の拡大
部分３４は、２０００℃の酸水素炎で２分間加熱して、
形成した。この拡大部分３４の最大コア径は１５μｍ、
最大モードフィールド径は１６．２μｍであり、この拡
大部分３４の長さａは１５ｍｍであった。
【００７５】また、裸マルチモード光ファイバ１５とし
て、長さ３０ｍｍのＧＩ型光ファイバを用い、これに長
さ１０ｍｍである光ファイバグレーティング部８を形成
した。この際、融着接続部２４における裸シングルモー
ド光ファイバ２２と裸マルチモード光ファイバ１５のモ
ードフィールド径の比は１．１であった。この光ファイ
バフィルタの融着接続部２４における接続損失は０．２
ｄＢであった。ちなみに、コアの拡大部分３４を設けな
い裸シングルモード光ファイバ２２に３０ｍｍの上述の
ＧＩ型光ファイバを融着接続した場合の接続損失は２．
５ｄＢであった。また、この光ファイバフィルタの透過
損失を測定し、結果を図９に示した。波長特性は急峻
で、中心波長以外の透過損失が殆ど０である光ファイバ
フィルタを得ることができた。
【００７６】（実施例４）図３（ｂ）に示したような構
造の光ファイバフィルタを作成した。このとき、拡大部
分３４は、アーク放電によって５０秒間、２０００℃に
加熱することによって形成した。この裸シングルモード
光ファイバ２２のコア１８の拡大部分３４の最大コア径
は１８μｍ、最大モードフィールド径は２０μｍであ
り、裸マルチモード光ファイバ１５のコア１２の拡大部
分３４の最大コア径は６５μｍ、最大モードフィールド
径は２１μｍであって、これらの最大モードフィールド
径はほぼ等しく、また、この拡大部分３４の長さｂは５
ｍｍであった。また、この裸マルチモード光ファイバ１
５は、長さ３０ｍｍのＧＩ型光ファイバであり、これに
長さ１０ｍｍである光ファイバグレーティング部８を形
成した。この光ファイバフィルタの融着接続部２４にお
ける接続損失は０．５ｄＢであった。また、この光ファ
イバフィルタの透過損失を測定したところ、実施例３と
同様に、図９のグラフのように波長特性は急峻で、中心
波長以外での透過損失は殆ど０であった。
【００７７】このように、実施例１〜４の光ファイバフ
ィルタは、透過損失の波長特性は急峻で、中心波長以外
での透過損失は殆どない。裸マルチモード光ファイバ１
５のモードフィールド径と裸シングルモード光ファイバ
２２のモードフィールド径が近づけられていない実施例
１の光ファイバフィルタは、その融着接続部２４におけ
る接続損失が大きいが、これらが少なくとも融着接続部
２４付近で近づけられている実施例２〜４の光ファイバ
フィルタにおいてはわずかである。
【００７８】（実施例５）図１０に示すような構造のＷ
ＤＭ型の光カプラに、図５に示すような構造の光ファイ
バグレーティング部を形成したマルチモード光ファイバ
を収納したアダプタを接続して、このアダプタを接続す
ることによる透過損失の変化について測定した。この光
カプラは、ポート１より入力する１．５５μｍと１．３
μｍの波長の光を分波するもので、ポート３からは、
１．５５μｍの光が出力し、ポート４からは１．３μｍ
の光が出力するようになっている。すなわち、ポート４
においては、１．５５μｍの光が、特に選択的に反射さ
れることが望ましい。
【００７９】ポート４に、１．５５μｍの光を選択的に
反射する上述のアダプタを接続した場合と、接続しない
場合の、ポート１から入力してポート４から出力する
１．５５μｍの光の透過損失を測定したところ、このア
ダプタを接続した場合の透過損失は４０ｄＢ以上であ
り、接続しない場合は約２０ｄＢであった。このよう
に、本発明の光ファイバフィルタは、実際の利用におい
ても十分のその効果を発揮することができる。また上述
のアダプタは必要に応じて脱着可能であり、目的の波長
が変化した場合、このアダプタのみを交換することで対
応できるので、この光カプラ自体の交換は必要ない。ま
た、この脱着が必要なければ、図４に示すように、上述
のポート４内のプラグ内にこの光ファイバグレーティン
グ部を有するマルチモード光ファイバを収納して、通常
の光カプラと同様の大きさの装置とすることもできる。
【００８０】以上の実施例によれば、シングルモード光
ファイバのモードフィールド径に対して、マルチモード
光ファイバのＬＰ01モードのモードフィールド径の比が
１．５以下であれば、比較的急峻な透過波長特性が得ら
れその比が１．１以下のときに非常に急峻な透過波長特
性が得られた。これにより、両光ファイバのＬＰ01モー
ドのモードフィールド径を近づける場合、モードフィー
ルド径の比が望ましくは１．０〜１．５、さらに望まし
くは１．０〜１．１にすることが必要である。
【００８１】
【発明の効果】請求項１記載の光ファイバフィルタにお
いては、光ファイバフィルタ部がコアの屈折率の長さ方
向の周期的変化を形成して構成されているので、コンパ
クトな光ファイバフィルタを容易に製造する事ができ
る。また、光ファイバフィルタ部の少なくとも入力側が
シングルモード光ファイバで接続されて構成されている
ので、光ファイバフィルタ部がマルチモード光ファイバ
で構成されていても、中を伝送する光のほとんどをＬＰ
01モードにすることができ、光ファイバフィルタ部がシ
ングルモード光ファイバで構成された従来の光ファイバ
フィルタとほとんど同等の高い反射率で且つ反射する波
長幅の狭い特性の光ファイバフィルタを構成することが
できる。
【００８２】さらに、光ファイバフィルタ部をマルチモ
ード光ファイバで構成したことにより、ＬＰ01モードの
モードフィールドをコア内にほとんど閉じこめることが
でき、光ファイバフィルタ部がシングルモード光ファイ
バで構成された従来の光ファイバフィルタでは避けるこ
とができなかった反射中心波長よりも短い波長での損失
の増加を抑制することができる。
【００８３】請求項２記載の光ファイバフィルタにおい
ては、光ファイバフィルタ部がコアの屈折率の長さ方向
の周期的変化を形成して構成されているので、コンパク
トな光ファイバフィルタを容易に製造する事ができる。
また、光ファイバフィルタ部の少なくとも入力側がシン
グルモード光ファイバもしくはシングルモード型光導波
路で接続されているので、光ファイバフィルタ部がマル
チモード光ファイバで構成されていても、中を伝送する
光のほとんどをＬＰ01モードにすることができ、光ファ
イバフィルタ部がシングルモード光ファイバで構成され
た従来の光ファイバフィルタとほとんど同等の高い反射
率で且つ反射する波長幅の狭い特性の光ファイバフィル
タを構成することができる。
【００８４】さらに、光ファイバフィルタ部をマルチモ
ード光ファイバで構成したことにより、前記のＬＰ01モ
ードのモードフィールドをコア内にほとんど閉じこめる
ことができ、光ファイバフィルタ部がシングルモード光
ファイバで構成された従来の光ファイバフィルタでは避
けることができなかった反射中心波長よりも短い波長で
の損失の増加を抑制することができる。
【００８５】さらに、伝送される光のＬＰ01モードのモ
ードフィールド径が前記外部のシングルモード光ファイ
バもしくはシングルモード型光導波路のモードフィール
ド径にほぼ等しくなるように形成されているので、外部
のシングルモード光ファイバもしくはシングルモード型
光導波路と直接低損失で接続できるようにでき、外部と
の接続用の光ファイバ部が不要となって光ファイバフィ
ルタ本体の超小型化が可能となる。その結果、融着以外
の接続、例えば突き合わせ接続や接着による接続等でも
低損失の接続ができるようになり、コネクタ内部に装着
して容易に着脱可能な光ファイバフィルタを構成するこ
ともでき、他の光スイッチ等の光部品に内蔵させること
により複合的な光ファイバフィルタを構成することもで
きる。また、光通信網においては、光接続クロージャや
光ファイバケーブルに内蔵させることも容易に行える。
【００８６】また、請求項３記載の光ファイバフィルタ
においては、マルチモード光ファイバに、コアにゲルマ
ニウムを添加して成り、長さ方向に周期的な光を照射す
ることにより、コアの屈折率の長さ方向の周期的変化を
形成することができ、容易に且つ経済的に高い反射率で
且つ反射する波長幅の狭い光ファイバフィルタを製造す
る事ができる。さらに光の長さ方向の周期を変化させる
ことにより光ファイバフィルタの反射中心波長等の特性
を、容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の光ファイバフィルタの一例
の縦断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示した光ファイ
バフィルタを適当なハウジングに実装して使用する場合
のデバイスの例を示したものである。
【図２】（ｃ）は、シングルモード光ファイバの片端の
コア径を拡大した光ファイバフィルタの例の縦断面図で
あり、（ａ）〜（ｃ）の順でその製造方法の例を示した
ものである。
【図３】（ｂ）は、シングルモード光ファイバのコアと
マルチモード光ファイバのコアの一部分を、共に拡大さ
せて、これらのモードフィールド径を近似させた光ファ
イバフィルタの例の縦断面図であり、（ａ）〜（ｂ）の
順でその製造方法の例を示したものである。
【図４】光ファイバコネクタプラグに本発明の光ファイ
バフィルタを実装した例を示したものである。
【図５】本発明の光ファイバフィルタを実装する際の、
光ファイバグレーティング部を有するマルチモード光フ
ァイバを収納したアダプタを示したものである。
【図６】光ファイバグレーティング部が設けられたマル
チモード光ファイバの屈折率分布と、このマルチモード
光ファイバを伝搬する光の光パワー分布と、マルチモー
ド光ファイバに紫外線レーザを照射して光ファイバグレ
ーティング部を形成することによって上昇した屈折率の
変化量の関係を示したものである。
【図７】実施例１の光ファイバフィルタの透過損失を測
定した結果を示したグラフである。
【図８】実施例２の光ファイバフィルタの透過損失を測
定した結果を示したグラフである。
【図９】実施例３、４の光ファイバフィルタの透過損失
を測定した結果を示したグラフである。
【図１０】ＷＤＭ型の光カプラの例を示した概略図であ
る。
【図１１】光ファイバフィルタの（ａ）透過率と波長の
関係と、（ｂ）反射率と波長の関係を表したグラフであ
る。
【図１２】干渉露光法の概略図である。
【図１３】位相マスク法の概略図である。
【図１４】従来の光ファイバフィルタの波長と透過損失
の関係を示したグラフである。
【図１５】光ファイバグレーティング部が設けられたシ
ングルモード光ファイバの屈折率分布と、このシングル
モード光ファイバを伝搬する光の光パワー分布と、シン
グルモード光ファイバに紫外線レーザを照射して光ファ
イバグレーティング部を形成することによって上昇した
屈折率の変化量の関係を示したものである。
【符号の簡単な説明】
８・・・光ファイバグレーティング部、１２・・・コ
ア、１５・・・裸マルチモード光ファイバ、１８・・・
コア、２０・・・クラッド、２２・・・裸シングルモー
ド光ファイバ、２４・・・融着接続部、３４・・・拡大
部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 良三 千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フ ジクラ 佐倉工場内 (56)参考文献 特開 平３−171015（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−281016（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−248430（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−196334（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−104124（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−502952（ＪＰ，Ａ) 米国特許5337380（ＵＳ，Ａ) Ｅ．Ｄｅｌｅｖａｑｕｅ ｅｔ．ａ ｌ．，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃ ｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ （ＯＦＣ ’95），1995年 ２月26日，Ｐｏｓｔｄ ｅａｄｌｉｎｅ Ｐａｐｅｒｓ，ｐｐ. ＰＤ５−１〜ＰＤ５−４ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/10 - 6/16 G02B 6/00 306

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特定波長の光を選択的に反射叉は透過す
    るＳＩ型光ファイバフィルタであって、前記特定波長の
    光を選択的に反射叉は透過する部分は、コアの屈折率が
    長さ方向に周期的に変化しているマルチモード光ファイ
    バで構成され、前記マルチモード光ファイバの少なくと
    も入力側は、シングルモード光ファイバに接続されて構
    成されており、さらに、マルチモード光ファイバのコア
    径ａとＬＰ０１モードのモードフィールド径ＭＦＤと
    が、ＭＦＤ／２ａ＝０．６５の関係を満たし、ＬＰ０１
    モードのモードフィールドが光パワーの９９％以上がコ
    ア内に閉じこめられており、かつコアとクラッドとの比
    屈折率差が１．５％以上であることを特徴とするＳＩ型
    光ファイバフィルタ。
  2. 【請求項２】 少なくとも入力側が、外部のシングルモ
    ード光ファイバもしくは外部のシングルモード型光導波
    路に接続されて特定波長の光を選択的に反射叉は透過す
    るＳＩ型光ファイバフィルタであって、前記特定波長の
    光を選択的に反射叉は透過する部分は、コアの屈折率が
    長さ方向に周期的に変化しているマルチモード光ファイ
    バで構成され、該マルチモード光ファイバは、伝搬され
    る光のＬＰ01モードのモードフィールド径が前記外部の
    シングルモード光ファイバもしくは外部のシングルモー
    ド型光導波路のモードフィールド径に近づけられてな
    り、さらに、マルチモード光ファイバのコア径ａとＬＰ
    ０１モードのモードフィールド径ＭＦＤとが、ＭＦＤ／
    ２ａ＝０．６５の関係を満たし、ＬＰ０１モードのモー
    ドフィールドが光パワーの９９％以上がコア内に閉じこ
    められており、かつコアとクラッドとの比屈折率差が
    １．５％以上であることを特徴とするＳＩ型光ファイバ
    フィルタ。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のＳＩ型光
    ファイバフィルタにおいて、マルチモード光ファイバ
    は、コアにゲルマニウムを添加して成り、長さ方向に周
    期的な光を照射することによりコアの屈折率の長さ方向
    の周期的変化を形成してなることを特徴とするＳＩ型光
    ファイバフィルタ。
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