JP3860099B2 - Optical fiber grating - Google Patents

Description

【０００７】
ところで、放射モード結合型の光ファイバグレーティングは、例えば光通信分野に利用され、特に波長多重伝送を行う光通信システム中で、エルビウム添加光ファイバアンプの利得の波長依存性低減などに好適に用いることができる。そしてこの場合には、放射モード結合型光ファイバグレーティングの阻止帯域幅が、伝送に用いられる波長域と等しくなるように設計することが好ましい。
【０００８】
例えば、図７は、一般的なエルビウム添加光ファイバアンプの利得の波長依存性を示したものであり、この光ファイバアンプは、波長Ａと波長Ｂとの間で波長多重伝送を行う光通信システムに用いられる。そしてこの光通信システムで用いられる光ファイバグレーティングは、阻止帯域幅が波長Ａと波長Ｂとの間の波長域と一致し、かつこの波長域での波長−透過損失特性が、同じ波長域における利得の波長依存性（グラフにおけるカーブ）と同様のカーブを描くように設計することが好ましく、このように設計することによりこの波長域における利得を効率よく等化することができる。
【０００９】
ところで、従来、放射モード結合型グレーティングにおける阻止帯域幅を制御する方法としては、上記の表１に示されるようにグレーティング長を調整する方法しか知られていなかった。
しかしながら、一般に、波長多重伝送で用いられる波長域はエルビウム添加光ファイバアンプの利得帯域によって決まり、それは図７の波長Ａと波長Ｂの間の波長域となる。
【００１０】
そして、その帯域幅は１５〜２０ｎｍ程度であるが、これと一致するような比較的狭い阻止帯域幅を有する放射モード結合型グレーティングを作製しようとすると、グレーティング長が長大になってしまうという問題があった。例えば、従来は光ファイバグレーティングを作製するのに、通信用の光ファイバと同じ光ファイバが用いられており、このような光ファイバで阻止帯域幅が１５ｎｍ以下のものを作製する場合には、グレーティング長は少なくとも５０ｍｍは必要であった。
【００１１】
光ファイバグレーティングのグレーティング長が長大になると、光部品のコンパクト化の点で不利であり、既存の中継器に収納できなくなる。
また光ファイバグレーティングは、通常、グレーティング部の両側を基板等に接着剤で固定した状態で使用されるが、グレーティング長が長くなるとグレーティング部の共振周波数の値が小さくなるため、振動試験において、あるいは中継器の敷設中にグレーティング部が共振を起こし破損する恐れが生じる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
よって、この発明における課題は、光ファイバグレーティングのグレーティング長を長大化することなく、阻止帯域幅を狭くできるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１記載の発明は、コアの平均比屈折率差が０．４５〜１．５％の光ファイバに放射モード結合型のグレーティング部を形成し、このグレーティング部を基板に固定点間の長さが３０ｍｍ以下で固定してなり、グレーティング部の共振周波数が２０００Ｈｚ以上であり、損失の阻止帯域幅が１５〜２０ｎｍであることを特徴とする光ファイバグレーティングである。請求項２記載の発明は、前記光導波路が、グレーティングの動作波長域においてシングルモード型の伝送特性を有するものであることを特徴とする請求項１記載の光ファイバグレーティングである。請求項３記載の発明は、前記光導波路が、１．３μｍ零分散光ファイバ、カットオフシフト光ファイバ、または分散シフト光ファイバのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の光ファイバグレーティングである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。図１は、本発明の光ファイバグレーティングの一実施例を示した平面図である。ここでの例として光ファイバを用いた放射モード結合型光ファイバグレーティング（以下、単に光ファイバグレーティングということもある）を例に挙げて説明する。
図中符号１は光ファイバ、１ａはコア、１ｂはクラッド、２はグレーティング部、３は基板、４は接着剤、５は被覆層をそれぞれ示している。
【００１５】
光ファイバ１は、コア１ａと、コアよりも低屈折率のクラッド１ｂとからなっており、コア１ａの一部に屈折率が光ファイバ１長さ方向に周期的に変化しているグレーティング部２が形成されている。
本実施例では、光ファイバ１として、光ファイバ心線の被覆層５を一部除去したものが用いられる。
【００１６】
また、本実施例では放射モード結合型としての特性を得るために、グレーティング部２におけるグレーティングピッチは数十〜数百μｍ程度の範囲内で設定されている。
本実施例において、光ファイバ１のコア１ａは、紫外光が照射されたときに、その紫外光強度および照射時間に応じて屈折率が変化する材料で構成されており、好ましくは酸化ゲルマニウム添加石英ガラスからなっている。コア１ａには、酸化ゲルマニウム以外にアルミニウム、エルビウム、チタン等が適宜添加されていてもよい。また光ファイバ１のクラッド１ｂは好ましくは純石英ガラスまたはフッ素添加石英ガラスからなっている。
【００１７】
本発明での光ファイバグレーティング作製用として用いられる光ファイバ１は、シングルモード光ファイバでも、あるいはマルチモード光ファイバでもよいが、好ましくはグレーティングの動作波長域においてシングルモード型の伝送特性を有するものが用いられる。その理由としては、既存の光通信システム系ではシングルモード光ファイバが多用されていることから、シングルモード光ファイバを用いた方が、既存のシステムとの接続損失が小さくて済み、また高次モードで生じる透過損失のピークを考慮しないで済むことなどが挙げられる。
【００１８】
また、本発明において用いられる光ファイバ１は、コア１ａの平均比屈折率差が０．３５〜１．５％の範囲の通信用光ファイバのそれよりも大きくなるように形成されたものである。ここで、本発明におけるコアの平均比屈折率差とは、コア−クラッド比屈折率差を断面方向に平均化した値をいい、下記数式（Ｉ）で定義されるものである。
【００１９】
【数１】

【００２０】
ここで、Ｓcoreはコアの断面積を表し、δは比屈折率差の分布を表す関数である。上記数式（Ｉ）の分子は、この関数δをｄＳ（コア断面の面積素片）でコアの内部のみ積分したものである。ここで、光ファイバ内のある点の光ファイバ中心からの距離をｒとすると、δはｒの関数であり、δ＝δ（ｒ）はコアの中心から半径ｒの点における比屈折率差の大きさを示す。そして、δが円筒対称である場合は、コア径をＲとすれば、コアの平均比屈折率差は、下記数式（II）で表される。
【００２１】
【数２】

【００２２】
具体的には、本発明において光ファイバ１として、１．３μｍ零分散光ファイバ、カットオフシフト光ファイバ、または分散シフト光ファイバのいずれかを用いることができるが、１．３μｍ零分散光ファイバを用いる場合は、通信用の１．３μｍ零分散光ファイバのコアの平均比屈折率差が通常０．３５％程度であるのに対して、本発明で用いられる１．３μｍ零分散光ファイバは、コアの平均比屈折率差がこれより大きく形成されている。
【００２３】
カットオフシフト光ファイバを用いる場合は、通信用のカットオフシフト光ファイバのコアの平均比屈折率差が通常０．４〜０．４５％程度であるのに対して、本発明で用いられるカットオフシフト光ファイバは、コアの平均比屈折率差がこれより大きく形成されている。また分散シフト光ファイバを用いる場合は、通信用の分散シフト光ファイバのコアの平均比屈折率差が通常０．４％程度であるのに対して、本発明で用いられる分散シフト光ファイバは、コアの平均比屈折率差がこれより大きく形成されている。
【００２４】
本発明で用いられる光ファイバ１と通信用のものとのコアの平均比屈折率差の差は、後述するように、これによって光ファイバグレーティングにおける阻止帯域幅が変化するので、得ようとする光ファイバグレーティングにおけるグレーティング部２の長さ（グレーティング長）および阻止帯域幅に応じて設定される。
【００２５】
グレーティング長を一定としたとき、後述するように光ファイバ１のコアの平均比屈折率差が大きいほど阻止帯域幅は小さくなって望ましくなるが、シングルモード光ファイバにおいては、コアの平均比屈折率差を大きくしすぎると、光ファイバ１のモードフィールド径が小さくなるので、既存のシステム系等と接続する場合に接続損失が大きくなってしまうという問題が生じる。
【００２６】
したがって、本発明で用いられる光ファイバ１のコアの平均比屈折率差は、接続する通信用光導波路に対する前記のような接続損失の問題が生じない限り大きくすることが望ましい。そこでその上限は、接続損失の許容範囲によって決められ、例えば接続損失の許容範囲が０．２ｄＢ以下程度であるときは、光ファイバ１のコア１ａの平均比屈折率差は１．５％以下の範囲内で設定される。
【００２７】
本実施例では、コア１ａの平均比屈折率差が０．７％の１．３μｍ零分散光ファイバが用いられ、グレーティング長２０ｍｍ、阻止帯域幅が２０ｎｍの放射モード結合型光ファイバグレーティングが構成されている。
【００２８】
また、グレーティング部２が形成された光ファイバ１は、基板３上に固定されている。この基板３の材料としては、光ファイバ１との熱膨張係数の差が小さいものが好ましく、石英基板が好適に用いられる。基板３の形状は任意とすることができる。光ファイバ１の基板３への固定には、接着剤４が好ましく用いられ、例えばエポキシ系接着剤、紫外線硬化型接着剤等が好ましく用いられる。
【００２９】
放射モード結合型グレーティングにあっては、接着剤４がグレーティング部２に接触するとグレーティング特性が変化してしまうので、グレーティング部２以外の部分、好ましくは、グレーティング部２の両端からそれぞれ５ｍｍ以上離れた両側に接着剤が塗布される。
【００３０】
本実施例においては、グレーティング部２の長さが２０ｍｍであり、グレーティング部２と接着剤４との距離ａが両側それぞれ５ｍｍ、接着剤４を塗布して光ファイバ１を基板３に固定するのに必要な長さｂが両側それぞれ５ｍｍとなっており、基板３としては、長さ４０ｍｍの石英管が用いられている。
【００３１】
以下、このような光ファイバグレーティングの製造方法の一例について説明する。
まず、図２に示すような、グレーティング長とコアの平均比屈折率差と阻止帯域幅との関係を予め後述する計算方法により求めておき、これに基づいて得ようとするグレーティング長および阻止帯域幅を同時に達成できるコアの平均比屈折率差を求める。
【００３２】
図２は、グレーティング長が１５，２０，２５，３０，３５，４０ｍｍのときの、各々のコアの平均比屈折率差と阻止帯域幅との関係を例示したグラフであり、横軸はコアの平均比屈折率差、縦軸は阻止帯域幅の計算結果（理論限界値）を表している。
【００３３】
以下、放射モード結合型光ファイバの阻止帯域幅（理論限界値）の算出方法について説明する。
上述したように、放射モード結合型グレーティングは（コアの）導波モードをクラッドを伝搬するモードに結合させることによって、導波モードの光を減衰させるように構成されるが、このグレーティングによる導波モードの光パワーの減衰率２αは、下記数式（１）で表される。
【００３４】
【数３】

【００３５】
ここで、ｍは結合するクラッドのモード番号を示し、Ｃmはクラッドのｍ番モードに結合するときの結合定数を表している。またΦ（△βm）はグレーティングのパターンをフーリエ変換したものの自乗であり、グレーティング部のパターンが等間隔である場合、グレーティングの周期（グレーティングの変化が正弦関数的でない場合はその基本周期）に対応するΦ（△βm）は、下記数式（２）で表される。
【００３６】
【数４】

【００３７】
ここで、△βmはクラッドのｍ番モードとコアを導波するモードとの伝搬定数の差である。またΛはグレーティングのピッチを表し、νはグレーティングのピッチ数を表している。△β＝２π／Λの近傍におけるΦと△βの関係を、図３に示す。
【００３８】
この図３に示されるように、△βが２（ν−１）π／νΛのとき、および△βが２（ν＋１）π／νΛのときの波長をそれぞれλl、λsとすれば、伝搬する先の波長がλlからλsのとき（すなわち△βが２（ν−１）π／νΛから２（ν＋１）π／νΛのとき）、上記数式（２）の値Φ（△βm）は有限となって、上記数式（１）により減衰率２αが大きな値となる。
【００３９】
そして、λlからλsの範囲外のときは、Φ（△βm）はほとんど０となって減衰率２αは無視できるようになる。すなわち、λlからλsの間がグレーティングによる損失が大きくなって阻止帯域となり、このλlとλsとの間隔が阻止帯域幅△λと定義される。
また、数式 △β（λl）−△β（λs）＝４π／νΛ…（３）が成り立ち、ここでλc＝（λl＋λs）／２であるので、上記数式（３）は下記数式（４）のように書き直すことができる。
【００４０】
【数５】

【００４１】
そして、第一次までの展開で近似をすれば、上記数式（４）は下記数式（５）に書きかえることができる。
【００４２】
【数６】

【００４３】
これをさらに変形すれば下記数式（６）のようになり、
【００４４】
【数７】

【００４５】
さらにグレーティング長をＬとすれば、Ｌ＝νΛであるから、下記数式（７）、すなわち阻止帯域幅の算出式が得られる。
【００４６】
【数８】

【００４７】
ここで、上記数式（７）において△β（λc）は阻止帯域の中心波長λcにおけるコアの導波モードの伝搬定数とクラッドモードの伝搬定数との差であるが、以下に説明するようにコアの平均比屈折率差が大きいほど、△β（λc）の波長微分、つまり上記数式（７）の分母が大きくなるので、上記数式（７）の右辺は小さくなり、従って阻止帯域幅（△λ）が小さくなることがわかる。
【００４８】
すなわち、図４は横軸に光の周波数（ω）、縦軸にモードの実効屈折率（ｎeff）をとり、両者の関係（分散曲線）を示したものである。この図において▲１▼はコアの平均比屈折率差が大きい光ファイバのコアの導波モードの分散曲線、▲２▼はコアの平均比屈折率差が小さい光ファイバのコアの導波モードの分散曲線、▲３▼はクラッドモードの分散曲線をそれぞれ示している。
【００４９】
この図４に示されるように、同じ周波数（ω）の光を用いた場合、コアの導波モードの実効屈折率（ｎeff）を周波数（ω）で微分した値（分散曲線の傾きに相当する）、すなわち実効屈折率の周波数依存性は、コアの平均比屈折率差が大きい光ファイバの方が、コアの平均比屈折率差が小さい光ファイバより大きくなる。しかし、クラッドモードの実効屈折率はコアの平均比屈折率差の違いによる影響はほとんど受けない。このことから、コアの平均比屈折率差が大きい光ファイバの方が、コアの導波モードとクラッドモードの実効屈折率の差の周波数依存性が大きいことになる。
【００５０】
ここで、周波数は波長の逆数に比例するので（ω＝２πν＝２πＣ／λ）、コアの平均比屈折率差が大きい光ファイバの方が、コアの導波モードとクラッドモードの実効屈折率の差の波長依存性の絶対値が大きいということになる。また、伝搬定数は実効屈折率に光の真空中での波数を掛けたものに等しいので、コアの導波モードとクラッドモードの伝搬定数の差（△β）の波長微分の絶対値はコアの平均比屈折率差が大きい光ファイバの方が大きいといえる。
【００５１】
また、得ようとする光ファイバグレーティングのグレーティング長の条件は、主に光ファイバグレーティングの収納性および耐振動性を考慮して決定される。
本実施例では、海底中継器内に収納して敷設できるような光ファイバグレーティングを得るために、グレーティング長は２０ｍｍに設定されている。すなわち、図１に示すような光ファイバグレーティングを海底中継器内に収納できるようにするためには、基板３の長さを４０ｍｍ以下としなければならない。
【００５２】
そして、放射モード結合型光ファイバグレーティングの場合には、これを接着剤４で基板３上に固定するためには、グレーティング部２の両側にそれぞれ１０ｍｍ以上の固定台が必要である。したがって、長さ４０ｍｍ以下の基板３に固定するためには、グレーティング長は２０ｍｍ以下に制限される。
【００５３】
また、光ファイバ１の直径は通常１２５μｍであるが、直径１２５μｍの石英ガラス製の弦の張力と共振周波数とは図５に示されるような関係にある。図５は、長さがそれぞれ１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０ｍｍの石英ガラス製の弦の張力と共振周波数との関係を示したものである。
【００５４】
一般に光部品の振動試験を行う場合には、ケーブルや中継器を敷設する際に発生する振動が２０００Ｈｚ以下であるという理由から、振動の上限が２０００Ｈｚとされている。光ファイバグレーティングの耐振動性については、その共振周波数が２０００Ｈｚ以上となるように設計すれば、振動試験中や敷設中に光ファイバグレーティングが共振を起こして破損が生じるのを防止することができる。
【００５５】
ところで、上述したように光ファイバグレーティングを海底中継器内に収納できるようにするためには、基板３の長さは４０ｍｍ以下に制限される。そして光ファイバグレーティングを固定するために接着剤４を塗布する部分の長さｂは、両側それぞれにおいて最低でも５ｍｍは必要であるので、接着固定点間の光ファイバ１の長さは約３０ｍｍよりも長くすることはできない。
【００５６】
一方、光ファイバグレーティングにかかる張力が大きすぎると光ファイバ１の信頼性の点で問題が生じることから、張力がプルーフ強度である２００ｇｆの１／４〜１／５以下の環境で使用することが好ましい。したがって、光ファイバグレーティングにかかる張力は４０〜５０ｇｆ以下とすることが必要である。
【００５７】
このように、光ファイバグレーティングにかかる張力の上限が４０〜５０ｇｆであり、かつ接着固定点間の光ファイバグレーティングの長さを３０ｍｍより長くできないという条件下で、共振周波数が２０００Ｈｚ以上となるようにするには、図５にも示されるように、接着固定点間の光ファイバグレーティングの長さを約３０ｍｍ以下とすることが必要である。そして、グレーティング部２と接着剤４との距離ａは少なくとも５ｍｍは離れていることが好ましいので、グレーティング長は２０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００５８】
また、得ようとする光ファイバグレーティングの阻止帯域幅の条件は、光ファイバグレーティングの用途によって決定される。
例えば、波長多重伝送を行う光通信システム中で、エルビウム添加光ファイバアンプの利得の波長依存性低減に用いられる放射モード結合型光ファイバグレーティングの場合には、阻止帯域幅が伝送に用いられる波長域と等しくなるように好ましく設計され、本実施例では阻止帯域幅は２０ｎｍに好ましく設定されている。
【００５９】
このようにして決められたグレーティング長および阻止帯域幅の条件に対して、グレーティング作製に用いる光ファイバ１のコア１ａの平均比屈折率差の好適な値を決定する。
本実施例ではグレーティング長が２０ｍｍ以下でかつ阻止帯域幅が２０ｎｍの放射モード結合型光ファイバグレーティングを得るためには、図２のグラフより、コア１ａの平均比屈折率差を０．７％以上とすればよいことがわかる。
【００６０】
そして光ファイバ１のコア１ａの好適な平均比屈折率差が決まったら、これを満たすような光ファイバ１を用意し、その一部でコア屈折率を周期的に変化させてグレーティング部２を形成する。
グレーティング部２の作製に際して、得ようとする光ファイバグレーティングのグレーティング長以外のパラメータは、これによって中心波長や阻止率が変化するので、得ようとするグレーティング特性に応じて適宜設定される。
【００６１】
グレーティング部２の形成方法は特に限定されないが、本実施例においては、光ファイバ１のコア１ａが紫外光照射によって屈折率が変化する材料で構成されているので、光ファイバ１の所定の部位に、紫外光を光ファイバ１長さ方向に周期的に照射することによって、グレーティング部２を好ましく形成することができる。
【００６２】
光ファイバ１に照射される紫外光の波長は２００〜３００ｎｍ程度が好ましく、光源としては、例えばＫｒＦレーザ（波長２４８ｎｍ）が好適に用いられる。
そして、数十〜数百μｍの一定間隔のスリットが切ってあるホトマスクを介して、比較的スポット幅が大きい紫外光を光ファイバ１に照射する方法や、スポット幅を小さくした紫外光を光ファイバ１に一定時間照射した後、照射を止め、照射位置を光ファイバ１長さ方向に移動させて再び照射するという動作を繰り返すことにより、光ファイバ１に対して一定間隔で紫外光を照射する方法など、周知の手法を適宜用いてグレーティング部２を形成することができる。
【００６３】
また、紫外光の照射に先立って光ファイバ１の水素添加処理を行ってもよい。コア１ａ中のゲルマニウム濃度がせいぜい数％以下である光ファイバにあっては、紫外光照射によるコア屈折率変化を十分に得るためには予め水素添加処理を行うことが好ましい。この水素添加処理は、例えば光ファイバ１を、１００ａｔｍ、５０℃程度に調整された水素加圧容器中に４８時間程度保持することによって達成される。
ただし、この水素添加処理は必須ではなく、コア１ａ中のゲルマニウム濃度が３０％程度で、光ファイバグレーティングの阻止率が比較的低くてもよい場合等には、これを行わない構成とすることもできる。
【００６４】
そして、紫外光照射前にこのような水素添加処理を行った場合は、グレーティング部２を形成した後に、光ファイバ１中の水素を脱離させることが好ましい。この脱水素工程は、例えば光ファイバ１を常温〜１００℃の温度条件下に数日間放置することによって行われる。この脱水素工程は、紫外光照射に先立って光ファイバ１に添加された水素自体に起因して屈折率変化が生じ、グレーティング部２作製後にグレーティング特性が経時的に変化するのを防止するのに有効である。
【００６５】
このようにしてグレーティング部２を形成した後、光ファイバ１を基板３上に接着固定することにより、光ファイバグレーティングが得られる。
【００６６】
本実施例の光ファイバグレーティングによれば、光ファイバ１のコアの平均比屈折率差を０．４５〜１．５％と大きくすることによって、グレーティング長を長大化することなく、阻止帯域幅の狭小化を達成することができる。
【００６７】
【実施例】
（実施例１）
まず、コアが酸化ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなり、クラッドが純石英ガラスからなる１．３μｍ零分散光ファイバであって、コアの平均比屈折率差が１．０％の光ファイバを用意した。この光ファイバにスポット幅２００μｍの紫外光（波長２４８ｎｍ）を一定時間照射した後、照射を止め、照射位置を光ファイバ長さ方向に移動させて再び照射するという動作を繰り返すことにより、グレーティング部を形成した。
【００６８】
この時、グレーティングピッチは４００μｍであり、グレーティング長は２０ｍｍとした。
得られた光ファイバグレーティングは放射モード結合型グレーティングとしての特性を有しており、阻止帯域幅は１５ｎｍであった。
【００６９】
（比較例１）
コアが酸化ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなり、クラッドが純石英ガラスからなる通信用の１．３μｍ零分散光ファイバを用意した。この光ファイバのコアの平均比屈折率差は約０．３５％であった。
この光ファイバに上記実施例１と同様の方法でグレーティング部を形成した。グレーティングピッチは上記実施例１と同様の４００μｍとした。グレーティング長を上記実施例１の２倍の４０ｍｍとしても、阻止帯域幅は約２０ｎｍまでしか狭くならなかった。
【００７０】
なお、上記実施例では、コアの屈折率を周期的に変化させることによってグレーティング部が形成されている例を挙げたが、グレーティング部の構成はこれに限らず、上記数式（１）が成り立つ放射モード結合型グレーティングであれば任意の構成とすることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光ファイバグレーティングにあっては、コアの平均比屈折率差が０．４５〜１．５％の光ファイバに放射モード結合型のグレーティング部を形成したものであるので、グレーティング部の長さ（グレーティング長）を長大化することなく、阻止帯域幅の狭小化を達成することができる。また、固定部間の長さを３０ｍｍ以下としたので、グレーティング全体を小型化することができ、海底中継器内などの狭い収容スペースにも収容できる。共振周波数を２０００Ｈｚ以上としたので、振動試験中や敷設中に光ファイバグレーティングが共振を起こして破損することもなく、共振周波数が高くなり２０００Ｈｚ以上とすることに寄与する。さらに阻止帯域幅を１５〜２０ｎｍとしたので、エルビウム添加光ファイバアンプと組み合わせることで、この光ファイバアンプの利得波長依存性を効率よく平坦化することが可能である。
また、前記光ファイバとして、グレーティングの動作波長域においてシングルモード型の伝送特性を有するものを用いれば、既存の、シングルモード光導波路を用いた光通信システム系との接続損失が小さくて済み、また高次モードで生じる透過損失のピークを考慮しないで済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ファイバグレーティングの一実施例を示す平面図である。
【図２】 本発明に係るグレーティング長とコアの平均比屈折率差と阻止帯域幅との関係の例を示すグラフである。
【図３】 本発明に係る阻止帯域幅の算出式を説明するためのグラフである。
【図４】 光ファイバグレーティングにおけるコアの平均比屈折率差と阻止帯域幅との関係を説明するために、光の周波数と実効屈折率との関係を示したグラフである。
【図５】 本発明に係る光ファイバグレーティングにおける光ファイバの長さと張力と共振周波数との関係を示すグラフである。
【図６】 放射モード結合型光導波路グレーティングの特性を示すグラフである。
【図７】 光ファイバアンプの利得の波長特性の例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…光ファイバ、１ａ…コア、２…グレーティング部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to radiation mode coupled light.fiberLight that can reduce the stop bandwidth without increasing the grating length.fiberRegarding grating.
[0002]
[Prior art]
  lightfiberThe grating isIn the length direction of the optical fiber, By forming a constant periodic change, for example a periodic change in the core refractive index.
  In general, there are two types of gratings: a radiation mode coupling type and a reflection mode coupling type. A radiation mode coupling type grating combines a mode propagating in the core and a mode propagating in the cladding, thereby allowing light of a specific wavelength to pass through the optical fiber. A characteristic of radiating and attenuating outside is obtained. The reflection mode coupled grating reflects light of a specific wavelength by combining a mode that propagates the core in the positive direction and a mode that propagates the core in the opposite direction (negative direction). The characteristic is obtained.
[0003]
For example, in the case of a grating realized in an optical fiber, a radiating grating is obtained by setting the period of the refractive index change of the core (hereinafter sometimes referred to as a grating pitch) to several hundred μm. It is obtained by setting the grating pitch to about 1 μm.
[0004]
In the radiation mode coupled grating, for example, a wavelength-transmission loss characteristic (transmission spectrum) as shown in FIG. 6 is obtained, and the transmission loss of light in a specific wavelength band is selectively increased. The width of the wavelength band in which the transmission loss is increasing is called a stop bandwidth, the central wavelength is called the center wavelength of the stop band, and the magnitude of the change in the transmission loss is called the stop rate.
[0005]
These grating characteristics vary depending on each parameter of the grating, that is, the amount of change in core refractive index, grating pitch, grating shape (profile of core refractive index change), grating length in the optical fiber length direction, effective refractive index, etc. It is known to do.
Table 1 below summarizes the effect of each parameter in the grating on the grating characteristics. In the table, “X” indicates no effect, “◯” indicates an effect, and “Δ” indicates that the effect is small. Further, ↑ (↓) indicates that when the parameter value increases, the value of the grating characteristic increases (decreases) accordingly.
[0006]
[Table 1]

[0007]
By the way, the radiation mode coupling type optical fiber grating is used in, for example, the optical communication field, and is preferably used for reducing the wavelength dependence of the gain of the erbium-doped optical fiber amplifier, particularly in an optical communication system performing wavelength division multiplexing transmission. Can do. In this case, it is preferable to design the stop band width of the radiation mode coupled optical fiber grating to be equal to the wavelength range used for transmission.
[0008]
For example, FIG. 7 shows the wavelength dependence of gain of a general erbium-doped optical fiber amplifier. This optical fiber amplifier is an optical communication system that performs wavelength division multiplexing transmission between wavelength A and wavelength B. Used for. The optical fiber grating used in this optical communication system has a stopband width that matches the wavelength region between the wavelength A and the wavelength B, and the wavelength-transmission loss characteristic in this wavelength region is a gain in the same wavelength region. It is preferable to design so as to draw a curve similar to the wavelength dependence (curve in the graph), and by designing in this way, the gain in this wavelength region can be equalized efficiently.
[0009]
By the way, conventionally, as a method for controlling the stop bandwidth in the radiation mode coupled grating, only the method of adjusting the grating length as shown in Table 1 has been known.
However, in general, the wavelength band used in wavelength division multiplexing transmission is determined by the gain band of the erbium-doped optical fiber amplifier, which is a wavelength band between the wavelength A and the wavelength B in FIG.
[0010]
The bandwidth is about 15 to 20 nm. However, when a radiation mode coupled grating having a relatively narrow blocking bandwidth that matches this is produced, there is a problem that the grating length becomes long. there were. For example, conventionally, the same optical fiber as an optical fiber for communication is used to manufacture an optical fiber grating. When manufacturing such an optical fiber having a stop bandwidth of 15 nm or less, the grating is used. The length should be at least 50 mm.
[0011]
If the grating length of the optical fiber grating is long, it is disadvantageous in terms of downsizing of the optical components and cannot be stored in the existing repeater.
In addition, the optical fiber grating is usually used in a state where both sides of the grating part are fixed to the substrate or the like with an adhesive, but since the value of the resonance frequency of the grating part decreases as the grating length increases, in the vibration test, or During installation of the repeater, the grating part may resonate and be damaged.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
  Therefore, the subject of this invention is lightfiberAn object of the present invention is to make it possible to narrow the stop bandwidth without increasing the grating length of the grating.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1A radiation mode coupling type grating part is formed in an optical fiber having an average relative refractive index difference of 0.45 to 1.5% of the core, and the grating part is fixed to the substrate with a length between fixing points of 30 mm or less. Thus, the optical fiber grating is characterized in that the resonance frequency of the grating portion is 2000 Hz or more and the loss prevention bandwidth is 15 to 20 nm.The invention according to claim 2 is the optical fiber grating according to claim 1, wherein the optical waveguide has a single mode type transmission characteristic in an operating wavelength region of the grating. According to a third aspect of the present invention, the optical waveguide is any one of a 1.3 μm zero-dispersion optical fiber, a cut-off shift optical fiber, and a dispersion-shifted optical fiber. It is a fiber grating.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows the light of the present invention.fiberIt is the top view which showed one Example of the grating.As an example hereA description will be given by taking as an example a radiation mode coupled optical fiber grating using an optical fiber (hereinafter sometimes simply referred to as an optical fiber grating).
  In the figure, reference numeral 1 denotes an optical fiber, 1a denotes a core, 1b denotes a cladding, 2 denotes a grating portion, 3 denotes a substrate, 4 denotes an adhesive, and 5 denotes a coating layer.
[0015]
The optical fiber 1 includes a core 1a and a cladding 1b having a refractive index lower than that of the core. A grating portion 2 in which the refractive index periodically changes in the length direction of the optical fiber 1 in a part of the core 1a. Is formed.
In this embodiment, as the optical fiber 1, one obtained by partially removing the coating layer 5 of the optical fiber core wire is used.
[0016]
In the present embodiment, the grating pitch in the grating section 2 is set within a range of several tens to several hundreds of micrometers in order to obtain characteristics as a radiation mode coupling type.
In this embodiment, the core 1a of the optical fiber 1 is made of a material whose refractive index changes according to the ultraviolet light intensity and irradiation time when irradiated with ultraviolet light, preferably germanium-doped quartz. Made of glass. In addition to germanium oxide, aluminum, erbium, titanium, or the like may be appropriately added to the core 1a. The clad 1b of the optical fiber 1 is preferably made of pure quartz glass or fluorine-added quartz glass.
[0017]
The optical fiber 1 used for manufacturing the optical fiber grating in the present invention may be a single mode optical fiber or a multimode optical fiber, but preferably has a single mode type transmission characteristic in the operating wavelength range of the grating. Used. The reason for this is that single-mode optical fibers are often used in existing optical communication systems, so using single-mode optical fibers requires less connection loss with existing systems, and higher-order modes. For example, it is not necessary to take into account the peak of transmission loss caused by
[0018]
The optical fiber 1 used in the present invention is formed so that the average relative refractive index difference of the core 1a is larger than that of the communication optical fiber in the range of 0.35 to 1.5%. . Here, the average relative refractive index difference of the core in the present invention means a value obtained by averaging the core-cladding relative refractive index difference in the cross-sectional direction, and is defined by the following formula (I).
[0019]
[Expression 1]

[0020]
Here, Score represents the cross-sectional area of the core, and δ is a function representing the distribution of the relative refractive index difference. The numerator of the above formula (I) is obtained by integrating this function δ with dS (area segment of core cross section) only inside the core. Here, if the distance from the optical fiber center of a certain point in the optical fiber is r, δ is a function of r, and δ = δ (r) is the relative refractive index difference at the point of radius r from the center of the core. Indicates the size. When δ is cylindrically symmetric, assuming that the core diameter is R, the average relative refractive index difference of the core is expressed by the following formula (II).
[0021]
[Expression 2]

[0022]
Specifically, as the optical fiber 1 in the present invention, any of a 1.3 μm zero dispersion optical fiber, a cutoff shift optical fiber, or a dispersion shift optical fiber can be used. When used, the average relative refractive index difference of the core of the 1.3 μm zero dispersion optical fiber for communication is usually about 0.35%, whereas the 1.3 μm zero dispersion optical fiber used in the present invention is The average relative refractive index difference of the core is formed larger than this.
[0023]
When using a cut-off shift optical fiber, the average relative refractive index difference of the core of the cut-off shift optical fiber for communication is usually about 0.4 to 0.45%, whereas the cut used in the present invention is used. The off-shift optical fiber is formed so that the average relative refractive index difference of the core is larger than this. When using a dispersion shifted optical fiber, the average relative refractive index difference of the core of the dispersion shifted optical fiber for communication is usually about 0.4%, whereas the dispersion shifted optical fiber used in the present invention is The average relative refractive index difference of the core is formed larger than this.
[0024]
The difference in the average relative refractive index difference of the core between the optical fiber 1 used for the present invention and the one for communication, as will be described later, thereby changes the stop bandwidth in the optical fiber grating. It is set according to the length (grating length) of the grating portion 2 and the stop bandwidth in the fiber grating.
[0025]
When the grating length is constant, the larger the average relative refractive index difference of the core of the optical fiber 1 is, as will be described later, the smaller the stop bandwidth becomes. However, in the single mode optical fiber, the average relative refractive index of the core is desirable. If the difference is made too large, the mode field diameter of the optical fiber 1 becomes small, which causes a problem that the connection loss becomes large when connecting to an existing system system or the like.
[0026]
Therefore, it is desirable to increase the average relative refractive index difference of the core of the optical fiber 1 used in the present invention as long as the above-described connection loss problem with respect to the communication optical waveguide to be connected does not occur. Therefore, the upper limit is determined by the allowable range of the connection loss. For example, when the allowable range of the connection loss is about 0.2 dB or less, the average relative refractive index difference of the core 1a of the optical fiber 1 is 1.5% or less. Set within the range.
[0027]
In the present embodiment, a 1.3 μm zero-dispersion optical fiber having an average relative refractive index difference of 0.7% of the core 1a is used, and a radiation mode coupled optical fiber grating having a grating length of 20 mm and a stop bandwidth of 20 nm is configured. ing.
[0028]
The optical fiber 1 on which the grating portion 2 is formed is fixed on the substrate 3. The material of the substrate 3 is preferably a material having a small difference in thermal expansion coefficient from that of the optical fiber 1, and a quartz substrate is preferably used. The shape of the substrate 3 can be arbitrary. For fixing the optical fiber 1 to the substrate 3, an adhesive 4 is preferably used. For example, an epoxy adhesive, an ultraviolet curable adhesive, or the like is preferably used.
[0029]
In the radiation mode coupling type grating, when the adhesive 4 comes into contact with the grating part 2, the grating characteristics change. Therefore, the part other than the grating part 2, preferably, 5 mm or more away from both ends of the grating part 2. Adhesive is applied to both sides.
[0030]
In this embodiment, the length of the grating portion 2 is 20 mm, the distance a between the grating portion 2 and the adhesive 4 is 5 mm on both sides, and the adhesive 4 is applied to fix the optical fiber 1 to the substrate 3. The required length b is 5 mm on each side, and a quartz tube having a length of 40 mm is used as the substrate 3.
[0031]
Hereinafter, an example of a method for manufacturing such an optical fiber grating will be described.
First, as shown in FIG. 2, the relationship between the grating length, the average relative refractive index difference of the core, and the stop band width is obtained in advance by a calculation method described later, and the grating length and stop band to be obtained based on this are calculated. The average relative refractive index difference of the core that can simultaneously achieve the width is obtained.
[0032]
FIG. 2 is a graph illustrating the relationship between the average relative refractive index difference of each core and the stop bandwidth when the grating length is 15, 20, 25, 30, 35, and 40 mm. The average relative refractive index difference, the vertical axis represents the calculation result (theoretical limit value) of the stop bandwidth.
[0033]
Hereinafter, a method of calculating the stop bandwidth (theoretical limit value) of the radiation mode coupled optical fiber will be described.
As described above, the radiation mode coupled grating is configured to attenuate the light of the guided mode by coupling the (core) guided mode to the mode propagating in the cladding. The optical power attenuation rate 2α of the mode is expressed by the following mathematical formula (1).
[0034]
[Equation 3]

[0035]
Here, m represents a mode number of the clad to be coupled, and Cm represents a coupling constant when coupled to the m-th mode of the clad. Φ (△ βm) is the square of the Fourier transform of the grating pattern, and corresponds to the grating period (the basic period if the grating change is not sinusoidal) when the grating pattern is equally spaced Φ (Δβm) to be expressed is expressed by the following mathematical formula (2).
[0036]
[Expression 4]

[0037]
Here, Δβm is a difference in propagation constant between the m-th mode of the clad and the mode guided through the core. Λ represents the pitch of the grating, and ν represents the number of grating pitches. FIG. 3 shows the relationship between Φ and Δβ in the vicinity of Δβ = 2π / Λ.
[0038]
As shown in FIG. 3, if Δβ is 2 (ν−1) π / νΛ, and Δβ is 2 (ν + 1) π / νΛ, the wavelengths are λl and λs, respectively. When the previous wavelength is from λl to λs (ie, when Δβ is from 2 (ν−1) π / νΛ to 2 (ν + 1) π / νΛ), the value Φ (Δβm) of the above equation (2) is finite. Thus, the attenuation rate 2α becomes a large value according to the above equation (1).
[0039]
When outside the range of λl to λs, Φ (Δβm) is almost 0 and the attenuation factor 2α can be ignored. That is, the loss due to the grating becomes large between λl and λs and becomes the stop band, and the interval between λl and λs is defined as the stop band width Δλ.
Also, the following formula (3) can be obtained from the following formula (4) because the formula Δβ (λl) −Δβ (λs) = 4π / νΛ (3) holds, where λc = (λl + λs) / 2. Can be rewritten as:
[0040]
[Equation 5]

[0041]
And if it approximates by the expansion | deployment to a 1st order, the said Numerical formula (4) can be rewritten to following Numerical formula (5).
[0042]
[Formula 6]

[0043]
If this is further modified, the following equation (6) is obtained.
[0044]
[Expression 7]

[0045]
Further, assuming that the grating length is L, since L = νΛ, the following formula (7), that is, the calculation formula of the stop bandwidth is obtained.
[0046]
[Equation 8]

[0047]
In this equation (7), Δβ (λc) is the difference between the propagation constant of the waveguide mode and the propagation constant of the cladding mode at the center wavelength λc of the stop band. The larger the average relative refractive index difference is, the larger the wavelength derivative of Δβ (λc), that is, the denominator of the above equation (7), the smaller the right side of the above equation (7). ) Becomes smaller.
[0048]
That is, FIG. 4 shows the relationship (dispersion curve) between the frequency (ω) of light on the horizontal axis and the effective refractive index (neff) of the mode on the vertical axis. In this figure, (1) is the dispersion curve of the waveguide mode of the core of the optical fiber having a large average relative refractive index difference of the core, and (2) is the waveguide mode of the core of the optical fiber having a small average relative refractive index difference of the core. The dispersion curve (3) shows the dispersion curve of the cladding mode.
[0049]
As shown in FIG. 4, when light of the same frequency (ω) is used, the value obtained by differentiating the effective refractive index (neff) of the waveguide mode of the core with the frequency (ω) (corresponding to the slope of the dispersion curve). ), That is, the frequency dependence of the effective refractive index is larger in an optical fiber having a large average relative refractive index difference in the core than in an optical fiber having a small average relative refractive index difference in the core. However, the effective refractive index of the cladding mode is hardly affected by the difference in the average relative refractive index difference of the core. From this, the optical fiber having a larger average relative refractive index difference of the core has a larger frequency dependency of the difference in effective refractive index between the waveguide mode and the cladding mode of the core.
[0050]
Here, since the frequency is proportional to the reciprocal of the wavelength (ω = 2πν = 2πC / λ), the optical fiber having the larger average relative refractive index difference of the core has the effective refractive index of the waveguide mode and the cladding mode of the core. The absolute value of the wavelength dependency of the difference is large. Since the propagation constant is equal to the effective refractive index multiplied by the wave number of light in vacuum, the absolute value of the wavelength derivative of the difference (Δβ) in the propagation constant between the waveguide mode and the cladding mode of the core is It can be said that the optical fiber having a larger average relative refractive index difference is larger.
[0051]
Further, the condition of the grating length of the optical fiber grating to be obtained is determined mainly in consideration of the storage property and vibration resistance of the optical fiber grating.
In this embodiment, the grating length is set to 20 mm in order to obtain an optical fiber grating that can be housed and laid in a submarine repeater. That is, in order to be able to store the optical fiber grating as shown in FIG. 1 in the submarine repeater, the length of the substrate 3 must be 40 mm or less.
[0052]
In the case of a radiation mode coupling type optical fiber grating, in order to fix it on the substrate 3 with the adhesive 4, a fixing base of 10 mm or more is required on each side of the grating portion 2. Therefore, in order to fix to the substrate 3 having a length of 40 mm or less, the grating length is limited to 20 mm or less.
[0053]
Further, although the diameter of the optical fiber 1 is usually 125 μm, the tension of the quartz glass string having a diameter of 125 μm and the resonance frequency have a relationship as shown in FIG. FIG. 5 shows the relationship between the tension and the resonance frequency of quartz glass strings having lengths of 10, 15, 20, 25, 30, 35, and 40 mm, respectively.
[0054]
In general, when an optical component vibration test is performed, the upper limit of vibration is set to 2000 Hz because the vibration generated when laying a cable or a repeater is 2000 Hz or less. With respect to the vibration resistance of the optical fiber grating, if the resonance frequency is designed to be 2000 Hz or more, it is possible to prevent the optical fiber grating from resonating during the vibration test or laying and causing damage.
[0055]
By the way, as described above, the length of the substrate 3 is limited to 40 mm or less so that the optical fiber grating can be accommodated in the submarine repeater. Since the length b of the portion where the adhesive 4 is applied to fix the optical fiber grating is required to be at least 5 mm on each of both sides, the length of the optical fiber 1 between the adhesive fixing points is more than about 30 mm. Can't be long.
[0056]
On the other hand, if the tension applied to the optical fiber grating is too large, a problem arises in terms of the reliability of the optical fiber 1. Therefore, the tension can be used in an environment where the tension is ¼ to 1/5 of 200 gf, which is the proof strength. preferable. Therefore, the tension applied to the optical fiber grating needs to be 40 to 50 gf or less.
[0057]
Thus, under the condition that the upper limit of the tension applied to the optical fiber grating is 40 to 50 gf and the length of the optical fiber grating between the adhesive fixing points cannot be longer than 30 mm, the resonance frequency is 2000 Hz or more. In order to achieve this, as shown in FIG. 5, the length of the optical fiber grating between the adhesive fixing points must be about 30 mm or less. Since the distance a between the grating portion 2 and the adhesive 4 is preferably at least 5 mm, the grating length is preferably 20 mm or less.
[0058]
Further, the condition of the stop bandwidth of the optical fiber grating to be obtained is determined by the use of the optical fiber grating.
For example, in the case of a radiation mode coupled optical fiber grating used to reduce the wavelength dependence of the gain of an erbium-doped optical fiber amplifier in an optical communication system that performs wavelength division multiplexing transmission, the stop bandwidth is the wavelength band used for transmission. The stop bandwidth is preferably set to 20 nm in this embodiment.
[0059]
A suitable value of the average relative refractive index difference of the core 1a of the optical fiber 1 used for manufacturing the grating is determined with respect to the conditions of the grating length and the stop bandwidth thus determined.
In this embodiment, in order to obtain a radiation mode coupled optical fiber grating having a grating length of 20 mm or less and a stop bandwidth of 20 nm, the average relative refractive index difference of the core 1a is 0.7% or more from the graph of FIG. You can see that.
[0060]
When a suitable average relative refractive index difference of the core 1a of the optical fiber 1 is determined, an optical fiber 1 that satisfies this is prepared, and the grating portion 2 is formed by periodically changing the core refractive index in a part thereof. To do.
When the grating section 2 is manufactured, parameters other than the grating length of the optical fiber grating to be obtained are appropriately set according to the grating characteristics to be obtained because the center wavelength and the rejection rate are changed thereby.
[0061]
Although the method for forming the grating portion 2 is not particularly limited, in this embodiment, the core 1a of the optical fiber 1 is made of a material whose refractive index changes when irradiated with ultraviolet light. The grating portion 2 can be preferably formed by periodically irradiating ultraviolet light in the length direction of the optical fiber 1.
[0062]
The wavelength of the ultraviolet light applied to the optical fiber 1 is preferably about 200 to 300 nm. As the light source, for example, a KrF laser (wavelength 248 nm) is suitably used.
Then, a method of irradiating the optical fiber 1 with ultraviolet light having a relatively large spot width through a photomask having slits with a constant interval of several tens to several hundreds of micrometers, or an optical fiber with ultraviolet light having a small spot width. A method of irradiating the optical fiber 1 with ultraviolet light at regular intervals by repeating the operation of irradiating the optical fiber 1 for a certain period of time, then stopping the irradiation, moving the irradiation position in the length direction of the optical fiber 1 and irradiating again The grating portion 2 can be formed by appropriately using a known method.
[0063]
Moreover, you may perform the hydrogenation process of the optical fiber 1 prior to irradiation of an ultraviolet light. In an optical fiber in which the germanium concentration in the core 1a is at most several percent or less, it is preferable to perform a hydrogenation process in advance in order to obtain a sufficient change in the core refractive index due to ultraviolet light irradiation. This hydrogenation treatment is achieved, for example, by holding the optical fiber 1 in a hydrogen pressure vessel adjusted to about 100 atm and 50 ° C. for about 48 hours.
However, this hydrogenation treatment is not essential, and in the case where the germanium concentration in the core 1a is about 30% and the rejection rate of the optical fiber grating may be relatively low, it may be configured not to perform this. it can.
[0064]
And when such a hydrogenation process is performed before ultraviolet light irradiation, it is preferable to desorb hydrogen in the optical fiber 1 after the grating portion 2 is formed. This dehydrogenation step is performed, for example, by leaving the optical fiber 1 for several days under normal temperature to 100 ° C. This dehydrogenation step prevents the refractive index from changing due to the hydrogen itself added to the optical fiber 1 prior to the ultraviolet light irradiation, and the grating characteristics from changing with time after the grating portion 2 is produced. It is valid.
[0065]
After forming the grating portion 2 in this manner, the optical fiber 1 is bonded and fixed on the substrate 3 to obtain an optical fiber grating.
[0066]
  According to the optical fiber grating of the present embodiment, the average relative refractive index difference of the core of the optical fiber 1 is calculated.0.45By increasing it to ˜1.5%, it is possible to reduce the stop bandwidth without increasing the grating length.
[0067]
【Example】
(Example 1)
First, a 1.3 μm zero-dispersion optical fiber whose core is made of quartz glass doped with germanium oxide and whose cladding is made of pure silica glass is prepared with an average relative refractive index difference of 1.0%. did. By irradiating this optical fiber with ultraviolet light (wavelength 248 nm) having a spot width of 200 μm for a certain period of time, stopping the irradiation, moving the irradiation position in the length direction of the optical fiber, and irradiating again, the grating section is repeated. Formed.
[0068]
At this time, the grating pitch was 400 μm and the grating length was 20 mm.
The obtained optical fiber grating had characteristics as a radiation mode coupling type grating, and the stop bandwidth was 15 nm.
[0069]
(Comparative Example 1)
A 1.3 μm zero-dispersion optical fiber for communication, in which the core is made of quartz glass added with germanium oxide and the cladding is made of pure silica glass, was prepared. The average relative refractive index difference of the core of this optical fiber was about 0.35%.
A grating portion was formed on the optical fiber by the same method as in Example 1. The grating pitch was set to 400 μm as in the first embodiment. Even when the grating length was 40 mm, which is twice that of Example 1, the stop bandwidth was only narrowed to about 20 nm.
[0070]
  In the above-described embodiment, an example in which the grating portion is formed by periodically changing the refractive index of the core has been described. However, the configuration of the grating portion is not limited to this, and radiation that satisfies the above formula (1) is provided. Any mode-coupled grating can be used.
[0071]
【The invention's effect】
  As described above, the optical fiber grating of the present inventionIn this case, the length of the grating portion (grating length) is set because the radiation mode coupling type grating portion is formed on an optical fiber having an average relative refractive index difference of 0.45 to 1.5%. Narrowing of the stop bandwidth can be achieved without increasing the length. In addition, since the length between the fixed portions is 30 mm or less, the entire grating can be reduced in size and can be accommodated in a narrow accommodation space such as in a submarine repeater. Since the resonance frequency is set to 2000 Hz or more, the optical fiber grating does not resonate during the vibration test or laying and is not damaged, and the resonance frequency is increased and contributes to 2000 Hz or more. Further, since the stop bandwidth is set to 15 to 20 nm, the gain wavelength dependency of the optical fiber amplifier can be efficiently flattened by combining with the erbium-doped optical fiber amplifier.
  Also, the aboveOptical fiberIf a single-mode transmission characteristic is used in the operating wavelength region of the grating, the connection loss with the existing optical communication system using the single-mode optical waveguide can be reduced, and the higher-order mode occurs. It is not necessary to consider the peak of transmission loss.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 Light of the present inventionfiberIt is a top view which shows one Example of a grating.
FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the grating length, the average relative refractive index difference of the core, and the stop bandwidth according to the present invention.
FIG. 3 is a graph for explaining a calculation formula of a stop bandwidth according to the present invention.
[Figure 4] Lightfiber4 is a graph showing the relationship between the frequency of light and the effective refractive index in order to explain the relationship between the average relative refractive index difference of the core and the stop bandwidth in the grating.
FIG. 5 is a graph showing the relationship among optical fiber length, tension and resonance frequency in the optical fiber grating according to the present invention.
FIG. 6 is a graph showing characteristics of a radiation mode coupled optical waveguide grating.
FIG. 7 is a graph showing an example of wavelength characteristics of gain of an optical fiber amplifier.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber, 1a ... Core, 2 ... Grating part.

Claims (3)

A radiation mode coupling type grating part is formed in an optical fiber having an average relative refractive index difference of 0.45 to 1.5% of the core, and the grating part is fixed to the substrate with a length between fixing points of 30 mm or less. An optical fiber grating characterized in that the resonance frequency of the grating portion is 2000 Hz or more and the loss prevention bandwidth is 15 to 20 nm. 2. The optical fiber grating according to claim 1, wherein the optical fiber has a single mode type transmission characteristic in an operating wavelength region of the grating. 3. The optical fiber grating according to claim 1, wherein the optical fiber is any one of a 1.3 μm zero dispersion optical fiber, a cut-off shift optical fiber, and a dispersion shift optical fiber.

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